sistem pemantauan ketinggian air berbasis …eprints.uns.ac.id/5789/1/207390811201109131.pdf ·...
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
SISTEM PEMANTAUAN KETINGGIAN AIR
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Ahli Madya
Program Diploma III Ilmu Komputer
Diajukan oleh :
MUSTIKA AYU PERMATA
NIM. M3308019
PROGRAM DIPLOMA III ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
HALAMAN PERSETUJUAN
SISTEM PEMANTAUAN KETINGGIAN AIR
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Disusun Oleh
MUSTIKA AYU PERMATA
NIM. M3308019
Tugas Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan
Di hadapan dewan penguji
pada tanggal 1 Juni 2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ABSTRACT
MUSTIKA AYU PERMATA. M3308019. WATER LEVEL MONITORING
BASED ON MIKROKONTROLER AT89S51. Final Project D3 Computer Sience
Program Surakarta: Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of
Sebelas Maret Surakarta, 2011.
This final report explains designing a water level monitoring system that based on
microcontroller AT89S51 used ultrasonic wave. It is important to build the system
because many disasters are caused by water, such as flood, tsunami, etc.
SRF04 sensor is used the echo sounder principle to detect the water level. The
time duration for transmitting and receiving the ultrasonic wave is multiplied by the
sound velocity in the water to get the spacing point. It is done by assembly program
that is stored in microcontroller memory.
The result of water level is display on LCD and transmits to the receiver the
system uses wireless FM and uses speakers for sound indicators.
Key Word: Water Level Monitoring System, Microcontroller AT89S51,
Ultrasonic, LCD, and Wireless FM.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
INTISARI
MUSTIKA AYU PERMATA. M3308019. SISTEM PEMANTAUAN
KETINGGIAN AIR BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51. Tugas
Akhir, Surakarta: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Sebelas Maret Surakarta, 2011.
Tugas Akhir ini menjelaskan tentang bagaimana membuat suatu sistem
pemantauan ketinggian air dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik berbasis
mikrokontroler AT89S51 Hal ini perlu dilakukan mengingat banyaknya bencana alam
yang disebabkan oleh air, seperti banjir dan tsunami.Sensor
SRF04 dengan memanfaatkan prinsip pantulan suara digunakan untuk mengukur
ketinggian air. Selang waktu yang diperlukan untuk memancarkan dan menerima
pantulan gelombang ultrasonik dikalikan dengan cepat rambat suara dalam air guna
memperoleh nilai jarak. Hal ini dilakukan oleh program assembly yang disimpan
dalam memori mikrokontroler.
Hasil ketinggian air yang diperoleh ditampilkan pada LCD dan dikirim ke
penerima menggunakan wireless FM dan menggunakan bel/speaker untuk
indikatornya.
Kata Kunci: Sistem Pemnatauan Ketinggian Air, Mikrokontroller AT89S51,
Ultrasonik, LCD, and Wireless FM.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
KATA PENGANTAR
Rasa syukur dan pujian tertinggi hanyalah untuk Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat-Nya dan karunia-Nya kepada alam semesta. Shalawat dan
salam penulis ucapkan untuk Nabi Muhammad SAW yang telah menyempurnakan
kemuliaan akhlak dan melepaskan umat manusia dari segala bentuk kejahiliahan.
Alhamdulillah, penulis telah menyelesaikan penulisan Tugas Akhir yang berjudul
“Sistem Pemantauan Ketinggian Air Berbasis Mikrokontroler AT89S51”. Dalam
penyusunan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan dan bantuan
dari berbagai pihak. Secara khusus, penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak
Drs. Syamsurizal yang telah membimbing penulis dalam penulisan Tugas Akhir ini.
Selanjutnya penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Drs. Y. S. Palgunadi, M.Sc, selaku Ketua Program Diploma III Ilmu
Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
2. Keluarga yang telah memberikan dukungan dan dorongan baik mental maupun
materi.
3. Teman – teman Teknik Komputer 2008.
4. Semua pihak yang telah membantu.
Penulis berharap semoga karya sederhana ini dengan segala kekurangannya dapat
memberikan manfaat bagi pembacanya.
Boyolali, Juni 2011
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................ iii
ABSTRACT ................................................................................... iv
INTISARI .................................................................................. v
KATA PENGANTAR ............................................................. vi
DAFTAR ISI .......................................................................... vii
DAFTAR TABEL .................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ............................................................. x
BAB I PENDAHULUAN .................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ..................................... 1
1.2 Perumusan Masalah............................................ 2
1.3 Batasan Masalah ................................................ 2
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian .......................... 2
1.5 Metodologi Penelitian ........................................ 3
1.6 Sistematika Penulisan ........................................ 4
BAB II LANDASAN TEORI ............................................... 5
2.1 Gelombang Ultrasonik ......................................... 5
2.2 SRF04 Davantech Ultrasonic............................... 6
2.3 Mikrokontroler ................................................... 8
2.3.1 Gambaran Umum AT89S51………… 8
2.3.2 Memori ............................................ 10
2.3.2.1 Data memo…………………..... 11
2.3.3 Timer/Counter………………............
2.4 Liquid Crystal Display (LCD)……………..……..
2.5 Wireless Frecuency Modulator……………..……
11
12
14
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2.6 BAHASA ASSEMBLY MCS51........................... 15
BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN .......................... 17
3.1. Perancangan Umum Sistem................................. 17
3.2 Komponen Perangkat Keras.................................
3.2.1 Rangkaian Power Supply...............................
3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler.............................
3.2.3 Sensor SRF04................................................
3.2.4 Rangkaian Penampil LCD..............................
3.2.5 Rangkaian Pemancar Wireless FM................
3.2.6 Rangkaian Penerima Wireless FM.................
18
19
19
20
21
22
23
3.3 Perancangan Software ..........................................
3.3.1 Pemrograman mikrokontroler AT89S51……
24
24
BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA ....................... 26
4.1 Pengujian Catu Daya…............................................ 26
4.2 Pengujian IC AT89S51……………......................... 27
4.3 Pengujian Rangkaian LCD .…….............................. 29
4.4 Pengujian Sensor SRF04 …......................................
4.5 Pengujian Pemancar dan Penerima Wireless FM......
4.6 Pengujian Keseluruhan ............................................
BAB V PENUTUP .................................................................
5.1 Kesimpulan ...............................................................
5.2 Saran .........................................................................
DAFTAR PUSTAKA.............................................................
LAMPIRAN ...........................................................................
30
33
35
38
38
38
39
40
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kecepatan Bunyi Berbagai Macam Bahan……………
Tabel 2. Fungsi PIN LCD…………………………………………
Tabel 3. Hasil pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik SRF04.
Tabel 4. Perbandingan Pengukuran Jarak…………………………
5
12
31
32
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Bentuk Fisik SRF04 Davantech …………………………..
Gambar 2. Kaki IC AT89S51 …………………………………….......
Gambar 3. Bentuk fisik LCD 2x16 karakter…………………………..
Gambar 4. Diagram Blok Umum Sistem…………………………..…
Gambar 5. Diagram Power supply……………………………………...…
Gambar 6. Diagram Mikrokontroler……………………………….…
Gambar 7. Interface SRF04……………………………………….….
Gambar 8. Interface LCD…………………………………………..…
Gambar 9. Diagram Blok Pemancar Wireless FM….………….….
Gambar 10. Diagram Blok Penerima Wireless FM…….………….
Gambar 11. Diagram Alir cara Kerja Sensor Ketinggian Air…………
Gambar 12. Rangkaian Catu Daya 5V/1A dan 9V/1A DC……………
Gambar 13. Pengujian IC AT89S51…………………………………..
Gambar 15. Pengujian Rangkaian LCD…………………………...…..
Gambar 14. Rangkaian Modul Sensor Ultrasonik SRF04………….....
Gambar 16. Rangkaian Pemancar FM…………………………………
Gambar 17. Rangkaian Penerima FM……………………………...….
Gambar 18. Rangkaian Keseluruhan Sistem……………………..……
Gambar 19. Keseluruhan Penerima Wireless FM…………………..…
7
9
12
17
19
20
20
21
22
23
25
27
28
29
30
33
34
35
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Musibah dan bencana alam yang banyak terjadi belakangan ini tidak hanya
menyebabkan kerugian material saja, tetapi juga mengakibatkan banyaknya korban
jiwa yang berjatuhan. Banyak cara untuk mengantisipasi dan meminimalisasi kerugian
dan jumlah korban, salah satunya adalah dengan menerapkan berbagai alat pendeteksi
yang digunakan sebagai indikator dari suatu peringatan dini, bila terjadi fenomena
alam yang tidak biasa.
Saat ini terdapat banyak alat pendeteksi yang digunakan sebagai indikator sistem
peringatan dini untuk mendeteksi berbagai macam fenomena alam (fisik), seperti
perubahan iklim dan cuaca (arah dan kecepatan angin, curah hujan, temperatur ),
kekuatan dan lokasi dari pusat gempa, aktivitas dari gunung berapi, ketinggian
permukaan air, dan lain sebagainya. Ketinggian permukaan air merupakan suatu
parameter yang banyak dipantau dan dianalisa perubahannya, terutama pada musim
dan keadaan tertentu. Hal ini berkaitan erat dengan banyaknya bencana alam yang
mungkin disebabkan olehnya, seperti banjir, tsunami dan lain sebagainya. Selama ini
pemantauan ketinggian air sungai yang dilakukan masih menggunakan alat-alat
manual berupa skala ketinggian air yang diletakkan di pinggiran sungai. Hal ini
memiliki keterbatasan dalam mengetahui ketinggian air dari atas sungai.
Mengingat akan pentingnya pemantauan terhadap ketinggian air sungai, penulis
mencoba merancang dan membuat sistem pemantauan ketinggian air secara elektronik
yang dapat digunakan untuk memantau perubahan ketinggian air. Dengan
memanfaatkan sensor ultrasonik sebagai detektor guna mendeteksi jarak. Sensor ini
bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor memancarkan
gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu
dan mikrokontroler AT89S51 sebagai mikrokontrolernya. Hasil penelitian ini
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
diharapkan dapat menjadi suatu cara alternatif untuk memantau ketinggian air sungai/
waduk, guna mengantisipasi dan peringatan dini terjadinya bencana banjir.
1.2 Perumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah diungkapkan diatas diperoleh beberapa
permasalahan, diantaranya adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana membuat alat otomatis untuk mengukur ketinggian air dengan
menggunakan rangkaian elektronik.
2. Bagaimana mengolah hasil yang didapatkan antara sensor yang diolah
mikrokontroler yang menghasiLkan output berupa LCD (Display) dan Bel (Alarm)
dengan perantara wireless FM.
1.3 Batasan Masalah
Sistem pemantauan ketinggian air yang dibahas pada penelitian ini, merupakan
prototype suatu cara alternatif untuk memantau ketinggian air dengan memanfaatkan
gelombang ultrasonik (sensor SRF04) dan mikrokontroler sebagai media utamanya.
Sistem ini hanya diimplementasikan pada kondisi air tawar yang jernih dan tenang
dengan ketinggian kurang dari 0,74 m.
1.4 Tujuan dan Manfaat
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Merancang perangkat keras dan perangkat lunak yang dapat mentransmisikan data
melalui wireless FM dan output berupa bel/alarm.
2. Merancang perangkat lunak untuk meghasilkan dan mengolah hasil sensor guna
mendapatkan output berupa nilai ketinggian air.
Sedangkan manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah :
1. Bagi Instansi Pemerintah dapat memantau ketinggian air sungai dengan mudah
tanpa harus turun ke sungai untuk melihat ketinggian air dari alat manual pengukur
ketinggian air karena ilai ketinggian air sungai dapat diketahui dari atas sungai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
menggunakan LCD.
2. Sebagai alat antisipasi / peringatan dini jika akan terjadi banjir.
1.5 Metodologi Penelitian
1. Studi Literatur
Pada metode ini mempelajari teori-teori dasar yang menunjang, yaitu tentang
gelombang ultrasonik,sensor SRF04, mikrokontroler, LCD dan wireless FM.
2. Perancangan dan Pembuatan Hardware
Pada metode perancangan hardware, dirancang rangkaian sesuai dengan fungsi
dari masing-masing blok sistem, yang terdiri atas transduser ultrasonik (sensor
SRF04), mikrokontroler, penampil (LCD), dan keluaran berupa bel/alarm yang
menggunakan system pemancar dan penerima wireless FM.
3. Perancangan dan Pembuatan Software
Pada metode perancangan sofware dirancang 1 buah program yang akan
diinputkan pada mikrokontroler dengan menggunakan bahasa pemrograman assembly
MCS51, yaitu program pada gelombang ultrasonik dan mengolah hasil pantulan yang
diterima menjadi nilai jarak yang kita inginkan, serta menampikan hasilnya pada LCD
dan alarm/bel sebagai indikator bunyi.
4. Pengujian Masing-masing Blok dan Keseluruhan Sistem
Pada metode ini dilakukan pengujian terhadap masing-masing blok dan
keseluruhan sistem yang diperoleh pada penelitian.
5. Penyusunan Laporan
Metode ini merupakan proses akhir dari penelitian, yang meliputi penjelasan hasil
penelitian yang diperoleh sesuai dengan metode dan prosedur yang digunakan dalam
perancangan dan pengujian sistem, penarikan kesimpulan, dan pemberian saran dalam
bentuk laporan.
1.6 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini terdiri atas beberapa bab, dengan masing-masing
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
bab memiliki sub bab tersendiri. Adapun sistematika penulisannya adalah sebagai
berikut:
Bab 1 Pendahuluan
Berisi latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat,
metodologi perancangan, dan sistematika penulisan.
Bab 2 Tinjauan Pustaka
Berisi teori tentang gelombang ultrasonik, sensor SRF04 Davantech,
mikrokontroler, LCD, wireless FM.
Bab 3 Desain Dan Perancangan
Membahas perancangan sistem secara umum, perancangan hardware (perangkat
keras), serta perancangan software (perangkat lunak).
Bab 4 Implementasi Dan Analisa
Mengulas tentang hasil implementasi masing-masing blok dan keseluruhan sistem
yang diperoleh pada penelitian, serta menganalisa sistem.
Bab 5 Penutup
Merupakan kesimpulan dan saran terhadap hasil yang diperoleh; Daftar Pustaka,
berisi daftar buku referensi dan alamat browser yang berhubungan dengan
perancangan dan pembuatan system pemantau ketinggian air.
Lampiran
Berisi foto alat yang dihasilkan dan gambar rangkaian pembeda suara busser.
BAB II
LANDASAN TEORI
Bab ini akan membahas teori dasar komponen-komponen yang digunakan dalam
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perancangan sistem. Agar pembahasan tidak menyimpang dari topik utama, maka
setiap komponen hanya dibahas sesuai dengan fungsinya pada masing-masing blok
sistem Penjelasan tentang teori dasar komponen ini diharapkan dapat memberikan
pemahaman terhadap prinsip kerja dari sistem tersebut.
2.1 Gelombang Ultrasonik
Bunyi merupakan suatu getaran yang berbentuk gelombang longitudinal. Tiga
aspek utama yang diperlukan untuk menghasilkan suatu bunyi, yaitu:
a. Sumber gelombang bunyi, yaitu suatu objek yang bergetar.
b. Energi yang dipindahkan dari sumber bunyi ke suatu alat pendeteksi melalui suatu
perantara (medium) berupa gelombang longitudinal.
c. Suatu alat penerima bunyi, seperti telinga.
Kecepatan bunyi merambat berbeda tergantung kepada medium perambatannya. Di
udara pada temperatur 0°C dan tekanan 1 atm, kecepatannya adalah 331 m/s. Dan
kecepatan tersebut akan bertambah sebesar 0,60 m/s untuk setiap derajat Celcius dari
kenaikan suhu. Data kecepatan bunyi dalam berbagai medium ditunjukkan pada Tabel
1.
Bahan Kecepatan (m/s)
Udara 343
Udara (0°C) 331
Helium 1005
Hidrogen 1300
Tabel 1 Kecepatan Bunyi Berbagai Macam Bahan
Dua aspek bunyi yang mempengaruhi pendengaran manusia adalah ketinggian dan
kenyaringan. Ketinggian (nada) bunyi menunjukkan tinggi atau rendahnya bunyi.
Kuantitas fisik yang menentukan tinggi nada adalah frekuensi. Telinga manusia dapat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
menerima frekuensi antara 20 Hz sampai 20.000 Hz (dengan 1 Hz adalah 1 putaran
per sekon). Gelombang bunyi dengan frekuensi di atas 20.000 Hz disebut ultrasonik.
Bunyi-bunyi tersebut dapat didengar oleh beberapa hewan, seperti: anjing dapat
mendengar frekuensi 50.000 Hz, dan kelelawar yang dapat mendeteksi frekuensi
sekitar 100.000 Hz. Sedangkan frekuensi di bawah 20 Hz disebut infrasonik. Suara-
suara tersebut dapat dihasilkan oleh gempa bumi, halilintar, gunung meletus, dan
gelombang yang disebabkan oleh getaran mesin-mesin berat.
Sensor Ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana
sensor ini memancarkan gelombang suara yang kemudian menangkap pantulannya
kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu
antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara
tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang
memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat,
cair, butiran maupun tekstil (Afdhal, 2006).
2.2 SRF04 Davantech Ultrasonic Range Finder
SRF04 adalah sensor non-kontak pengukur jarak menggunakan ultrasonik. Prinsip
kerja sensor ini adalah transmitter mengirimkan seberkas gelombang ultrasonik, lalu
diukur waktu yang dibutuhkan hingga datangnya pantulan dari obyek. Lamanya waktu
ini sebanding dengan dua kali jarak sensor dengan obyek, sehingga jarak sensor
dengan obyek dapat ditentukan persamaan (1).
jarak = kecepatan_suara × waktu_pantul/2 (1)
Gambar 1. Bentuk Fisik SRF04 Davantech
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Adapun spesifikasi teknis Devantech SRF04 Ultrasonic Range Finder:
1. Tegangan : 5 VDC
2. Konsumsi Arus : 30 mA (rata-rata), 50 mA (max)
3. Frekuensi Suara : 40 kHz
4. Jangkauan : 3 cm - 3 m
5. Sensitivitas : Mendeteksi benda berdiameter 3 cm dalam jarak > 2 m
6. Input Trigger : 10 mS min.
7. Pulsa Echo : Sinyal level positif, lebar berbanding proporsional dengan jarak
yang dideteksi
SRF04 dapat mengukur jarak dalam rentang antara 3 cm – 3 m dengan output
panjang pulsa yang sebanding dengan jarak obyek. Sensor ini hanya memerlukan 2 pin
I/O untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler, yaitu TRIGGER dan ECHO. Untuk
mengaktifkan SRF04 mikrokontroler mengirimkan pulsa positif melalui pin
TRIGGER minimal 10 µs, selanjutnya SRF04 akan mengirimkan pulsa positif melalui
pin ECHO selama 100 µs hingga 18 ms, yang sebanding dengan jarak obyek.
Dibandingkan dengan sensor ultrasonik lain, seperti PING, SRF04 mempunyai
kemampuan yang setara, yaitu rentang pengukuran antara 3cm – 3 m, dan output yang
sama, yaitu panjang pulsa. Meski cara pengoperasiannya juga mirip, namun kedua
sensor tersebut berbeda jumlah pin I/O-nya, yaitu 2 untuk SRF04 dan 1 untuk PING
(Afdhal, 2006).
2.3 Mikrokontroler
Mikrokontroler dapat diartikan sebagai sebuah pengendali yang berukuran mikro,
yang terlihat hampir sama dengan mikroprosesor, namun memilki beberapa perbedaan
diantaranya memiliki banyak komponen yang terintegrasi di dalamnya, seperti RAM,
ROM, I/O Port, dan timer/ counter yang tidak dimiliki oleh mikroprosesor. Namun
mikrokontroler hanya dapat melaksanakan tugas-tugas yang lebih spesifik
dibandingkan dengan mikroprosesor yang mampu menangani pemrosesan data input
dan output dari berbagai sumber (Afdhal, 2006).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2.3.1 Gambaran Umum AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 memiliki beberapa keistimewaan antara lain sebagai
berikut :
a. 4 K byte Flash PEROM
b. Frekuensi kerja 4 Hz – 24 MHz
c. 128 x 8 bit internal RAM
d. 32 jalur I/O
e. 2 buah timer 16 bit
f. Sepasang port komunikasi serial
Gambar 2. Kaki IC AT89S51
Berikut adalah uraian singkat fungsi masing-masing kaki yang terdapat pada
mikrokontroler AT89S51.
1. GND (Ground) atau pentanahan berfungsi sebagai jalur catu negatif atau ground.
2. VCC berfungsi untuk jalur catu daya positif 5V DC untuk mikrokontroler.
3. RST/VPP merupakan jalur reset mikrokontroler dengan transisi rendah ke tinggi,
VPP digunakan sebagai tegangan catu pada saat memprogram mikrokontroler.
4. ALE/PROG, kaki ini dipakai untuk menangkap atau me-latch alamat rendah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
(A0..A7) ke memori eksternal selama operasi normal. Menerima masukan pulsa
program selama pemrograman Flash PEROM internal.
5. PSEN merupakan Program Store Enable dimana keluaran PSEN adalah sinyal
kontrol yang mengijinkan atau mengaktifkan program memori eksternal (EPROM
eksternal) ke bus data selama operasi normal.
6. EA/VPP (Eksternal Access Enable) adalah untuk pemilihan eksekusi program
langsung dari memori eksternal atau dimulai dari memori internal kemudian baru
memori eksternal. Kaki ini juga menerima 12,75 V untuk catu daya pemrograman
Flash PEROM.
7. XTAL1 merupakan jalur masukan untuk penguat osilator pada mikrokontroler atau
masukan sumber pulsa dari luar mikrokontroler.
8. XTAL2 merupakan jalur keluaran dari penguat osilator.
9. P0.1 – P0.7 merupakan port keluaran/masukan (I/O) bertipe open drain
bidirectional (tanpa pullup internal). Port 0 dapat dikonfigurasikan sebagai bus
alamat/data bagian rendah (low byte) selama proses pengaksesan memori data dan
program eksternal.
10. P1.0 – P1.7 merupakan port I/O dua arah. Port 1 juga menerima alamat bagian
rendah selama pemrograman.
11. P2.0 – P2.7 merupakan port I/O dua arah. Port 2 merupakan byte alamat bagian
tinggi (high byte) selama pengambilan instruksi dari memori program eksternal
dan selama pemrograman.
12. P3.0 – P3.7 merupakan port I/O dua arah. Port 3 memiliki fungsi-fungsi alternatif,
diantaranya menerima sinyal-sinyal kontrol bersama-sama dengan port 2 selama
pemrograman.
Mikrokontroler AT89S51 memiliki ruang alamat memori data dan program
terpisah. Pemisahan memori program dan data tersebut membolehkan memori data
diakses dengan alamat 8-bit, sehingga dapat dengan cepat dan mudah disimpan dan
dimanipulasi oleh CPU 8-bit. Memori internal program menempati lokasi 0000h
hingga 0FFFh, sedangkan untuk memori eksternal menempati lokasi 1000h hingga
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
FFFFh. Memori data menempati suatu ruang alamat yang terpisah dari memori
program (Belajar Elektronika, 2010).
2.3.2 Memori
Memori berfungsi untuk menyimpan suatu infomasi, baik berupa program maupun
data. Makin besar kapasitas memori yang dimiliki suatu sistem, maka kemampuannya
untuk menangani suatu program yang lebih kompleks dan mengolah data akan lebih
baik. Dalam dunia mikrokontroler dikenal dua tipe memori, yaitu data memory dan
program memory. Pemisahan ini dimaksudkan untuk mempercepat proses kerja
mikrokontroler.
2.3.2.1 Data Memory
Data memory befungsi untuk menyimpan data, terbagi 2 berdasarkan lokasinya,
yaitu internal data memory dan external data memory. Internal sehingga berjumlah
256 bytes. Sedangkan external data memory berupa IC RAM atau ROM yang dapat
ditambahkan hingga 64 KB.
2.3.2.2 Program Memory
Program memory berfungsi untuk menyimpan program, terbagi menjadi 2 lokasi
sama seperti data memory. Hanya saja setiap interupsi memiliki jeda 8 byte terdiri dari
3 timer. Lokasi interupsi pada port serial.
2.3.3 Timer/ Counter
Mikrokontroler AT89S51 yang merupakan salah satu IC keluarga MCS- 51
dilengkapi dengan dua perangkat Timer/ Counter, yang masing-masing dinamakan
sebagai timer 0 dan timer 1. Pada dasarnya sarana input yang satu ini merupakan
seperangkat pencacah biner (binary counter). Jika pencacah tersebut bekerja dengan
frekuensi tetap yang sudah diketahui besarnya, maka dikatakan sebagai timer, karena
kedudukan pencacah tersebut setara dengan waktu yang bias ditentukan dengan pasti.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Namun jika pencacah tersebut bekerja dengan frekuensi yang tidak tetap, maka
dikatakan sebagai counter, karena kedudukan pencacah tersebut hanyalah menyatakan
banyaknya pulsa yang sudah diterima pencacah. Pencacah biner pembentuk
Timer/Counter MCS51 merupakan pencacah biner menaik (count up binary counter)
yang mencacah dari $0000 sampai $FFFF, saat kedudukan pencacah berubah dari
$FFFF kembali ke $0000 akan timbul sinyal limpahan.
Untuk mengakses Timer/ Counter tersebut, diperlukan register khusus yang
dikenal sebagai SFR di dalam memori data internal. Pencacah biner untuk Timer 0
dibentuk oleh register TL0 (Timer 0 Low Byte) dan register TH0 (Timer 0 High Byte).
Sedangkan pencacah biner untuk Timer 1 dibentuk oleh register TL1 (Timer 1 Low
Byte) dan register TH1 (Timer 1 High Byte). (Nurul Afdhal, 2006)
2.4 Liquid Crystal Display (LCD)
LCD merupakan salah satu komponen penting dalam pembuatan tugas akhir ini
karena LCD dapat menampilkan perintah-perintah yang harus dijalankan oleh
pemakai. LCD mempunyai kemampuan untuk menampilkan tidak hanya angka, huruf
abjad, kata-kata tapi juga simbol-simbol. Jenis dan ukuran LCD bermacam-macam,
antara lain 2x16, 2x20, 2x40, dan lain-lain. LCD mempunyai dua bagian penting yaitu
backlight yang berguna jika digunakan pada malam hari dan contrast yang berfungsi
untuk mempertajam tampilan (Petra, 2009).
Gambar 3. Bentuk fisik LCD 2x16 karakter
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Berikut Tabel yang menjelaskan fingsi setiap kaki pada LCD :
N
O
Nama PIN FUNGSI
1 VSS GND
2 VDD Suplai tegangan +5V
3 VLC Tegangan kontras LCD
4 RS L = input instruksi, H = input data
5 R/W L = tulis data H = baca data
6 E Enable Clock
7 DB0 Data Bus Line
8 DB1 Data Bus Line
9 DB2 Data Bus Line
10 DB3 Data Bus Line
11 DB4 Data Bus Line
12 DB5 Data Bus Line
13 DB6 Data Bus Line
14 DB7 Data Bus Line
15 Anoda Tegangan positif backlight
16 Katoda Tegangan negatif backlight
Tabel 2. Fungsi PIN LCD
Fungsi dari masing – masing pin pada LCD adalah pin pertama dan kedua
merupakan pin untuk tegangan suplai sebesar 5 volt, untuk pin ketiga harus
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ditambahkan resistor variabel 4K7 atau 5K ke pin ini sebagai pengatur kontras
tampilan yang diinginkan. Pin keempat berfungsi untuk memasukkan input command
atau input data, jika ingin memasukkan input command maka pin 4 diberikan logic
low (0), dan jika ingin memasukkan input data maka pin 4 diberikan logic high (1).
Fungsi pin kelima untuk read atau write, jika diinginkan untuk membaca karakter data
atau status informasi dari register (read) maka harus diberi masukan high (1), begitu
pula sebaliknya untuk menuliskan karakter data
(write) maka harus diberi masukan low (0). Pada pin ini dapat dihubungkan ke ground
bila tidak diinginkan pembacaan dari LCD dan hanya dapat digunakan untuk
mentransfer data ke LCD. Pin keenam berfungsi sebagai enable, yaitu sebagai
pengatur transfer command atau karakter data ke dalam LCD. Untuk menulis ke dalam
LCD data ditransfer waktu terjadi perubahan dari high ke low, untuk membaca dari
LCD dapat dilakukan ketika terjadi transisi perubahan dari low ke high. Pin-pin dari
nomor 7 sampai 14 merupakan data 8 bit yang dapat ditransfer dalam 2 bentuk yaitu 1
kali 8 bit atau 2 kali 4 bit, pin-pin ini aka langsung terhubung ke pin-pin
mikrokontroler sebagai input/output. Untuk pin nomor 15- 16 berfungsi sebagai
backlight (Petra, 2009).
2.5 Wireless Frequency Modulation
Jaringan Nirkabel atau dikenal dengan nama wireless, merupakan salah satu media
transmisi yang menggunakan gelombang radio sebagai media transmisinya. Data-data
digital yang dikirim melalui wireless akan dimodulasikan ke dalam gelombang
elektromagnetik tersebut. Media transmisi wireless memiliki keunggulan dan
kelemahan, diantaranya sebagai berikut. Adapun keunggulan dari media transmisi
wireless :
1. Biaya pemeliharannya murah (hanya mencakup stasiun sel bukan seperti pada
jaringan kabel yang mencakup keseluruhan kabel).
2. Infrastrukturnya mudah, pembangunannya cepat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3. Mudah & murah untuk direlokasi.
Sedangkan kelemahan yang terletak pada media transmisi wireless :
1. Biaya peralatan mahal (kelemahan ini dapat dihilangkan dengan mengembangkan
dan memproduksi teknologi komponen elektronika sehingga dapat menekan biaya
jaringan).
2. Delay yang besar, adanya masalah propagasi radio seperti terhalang, terpantul dan
banyak sumber interferensi (kelemahan ini dapat diatasi dengan teknik modulasi,
teknik antena diversity, teknik spread spectrum dan lain-lain ). (Wicahyo, 2010)
Modulasi adalah pengubahan parameter suatu isyarat (isyarat pembawa/ carrier
signal) oleh isyarat lain atau disebut juga penumpangan isyarat pemodulasi/ informasi
ke isyarat pembawa. (Warsun, 2009)
Perbedaan amplitudo modulasi dengan frekuensi modulasi sebagai berikut :
a. Amplitudo Modulasi
Ampiltudo modulasi adalah salah satu bentuk modulasi dimana amplitudo sinyal
pembawa di variasikan secara proposional berdasarkan sinyal pemodulasi (sinyal
informasi). Frekuensi sinyal pembawa tetap konstan.
Kelemahannya:
1. Dapat terganggu olehgangguan atmosfir.
2. Bandwith yang sempit juga membatasi kualitas suara yang dapat dipancarkan.
b. Frekuensi Modulasi
Frekuensi modulasi adalah suatu bentuk modulasi dimana frekuensi sinyal
pembawa divariasikan secara proposional berdasarkan amplitudo sinyal input.
Amplitudo sinyal pembawa tetap konstan. Adapun kelebihan frekuensi modulasi
adalah sebagai berikut :
1. Modulasi frekuensi memerlukan bandwidth yang lebih lebar daripada modulasi
amplitudo.
2. FM lebih tahan terhadap gangguan sehingga di pilih untuk sebagai modulasi
standart untuk frekuensi tinggi.
3. Noise lebih kecil (kualitas lebih baik)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4. Daya yang dibutuhkan lebih kecil
(Nirwan, 2008)
2.6 Bahasa Assembly MCS51
Bahasa pemrograman generasi kedua adalah bahasa assembly. Bahasa rakitan
(bahasa Inggris: assembly language) adalah bahasa pemrograman komputer tingkat
rendah. Bahasa assembly merupakan notasi untuk bahasa mesin yang dapat dibaca
oleh manusia dan berbeda-beda tergantung dari arsitektur komputer yang digunakan.
Berbeda dengan bahasa pemrograman tingkat tinggi, bahasa assembly atau rakitan
biasanya memiliki hubungan 1-1 dengan instruksi bahasa mesin. Misalnya, tiap
julukan (mnemonic) yang ditulis di program dengan bahasa rakitan akan
diterjemahkan menjadi tepat satu kode operasi yang dapat dimengerti langsung oleh
komputer. Pada bahasa tingkat tinggi, satu perintah dapat diterjemahkan menjadi
beberapa kode operasi dalam bahasa mesin. Proses pengubahan bahasa rakitan ke
bahasa mesin dilakukan oleh assembler, dan proses balikannya dilakukan oleh
disassembler. Setiap arsitektur komputer memiliki bahasa mesin yang berbeda-beda
sehingga bahasa rakitannya pun berbeda-beda.
Pemrograman AT89S51 bahasa Assembly. Bahasa Assembly adalah bahasa
pemrograman tingkat rendah. Dalam pemrograman komputer dikenal dua jenis
tingkatan bahasa, jenis yang pertama adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi (high
level language) dan jenis yang kedua adalah bahasa pemrograman tingkat rendah (low
level language). Bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih berorientasi kepada
manusia yaitu bagaimana agar pernyataan-pernyataan yang ada dalam program mudah
ditulis dan dimengerti oleh manusia. Sedangkan bahasa tingkat rendah lebih
berorientasi ke mesin, yaitu bagaimana agar komputer dapat langsung
mengintepretasikan pernyataan-pernyataan program.
Kelebihan Bahasa Assembly sebagai berikut :
1. Ketika di-compile lebih kecil ukuran
2. Lebih efisien/hemat memori
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3. Lebih cepat dieksekusi
Kesulitan Bahasa Assembly sebagai berikut :
1. Baris program relatif lebih panjang dibanding bahasa tingkat tinggi
2. Lebih sulit untuk dipahami terutama jika jumlah baris sudah terlalu banyak
3. Lebih sulit dalam melakukan pekerjaan rumit, misalnya operasi matematis
( Adit, 2011).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB III
DESAIN DAN PERANCANGAN
3.1 Perancangan Umum Sistem
Blok diagram sistem secara umum pada perancangan ini terdiri dari dua bagian
utama yang terpisah, yaitu sisi mikrokontroler dan sisi penerima wireless FM. Pada
sisi mikrokontroler terdiri atas rangkaian mikrokontroler AT89S51, transduser
(pemancar dan penerima) ultrasonik, penampil LCD, dan dua pemancar wireless FM.
Sedangkan pada sisi penerima wireless FM terdapat dua rangkaian penerima wireless
FM, dan keluaran berupa dua bel/alarm dengan tiga level indikator ketinggian
permukaan air yaitu aman ,bahaya dan awas/banjir. Skema lengkapnya dapat dilihat
pada Gambar 4.
Pemancar 1 penerima 1
Bel 1
Pemancar 2 Penerima 2 Bel 2
Gambar 4. Diagram Blok Umum Sistem
Prinsip kerja umum sistem adalah sebagai berikut, yaitu pin P1.0 mikrokontroler
AT89S51 mengirimkan sinyal pulsa positif selama 3µs ke kaki SIG (I/O pin) sensor
Mikro kontroler AT89S51
Tranduser Ultrasonik (SRF04 Sensor)
LCD
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ping. Pemicuan oleh mikrokontroler ini, menyebabkan sensor ping akan memancarkan
gelombang suara 40 KHz (ultrasonik), yang kemudian merambat melalui air.
Gelombang suara ini akan menghasilkan pantulan setelah mengenai permukaan air
dan kembali ke sensor. Selama waktu pemancaran sinyal suara ini, kita lakukan
penundaan pada mikrokontroler agar tidak langsung menerima interferensi sinyal yang
dipancarkan, sekaligus menyiapkan mikrokontroler untuk menerima sinyal informasi
pantulan dari sensor.
Selanjutnya bila sensor menerima sinyal pantulan, maka ia akan mengirimkan
pulsa rendah melalui kaki SIG (I/O pin) ke pin P1.1 mikrokontroler. Mikrokontroler
akan menghitung, selang waktu antara pemancaran dan pantulan sinyal ini, kemudian
dikalikan dengan nilai cepat rambat suara di air, guna memperoleh jarak dasar air dari
sensor tersebut (ketinggian air). Hasilnya ditampilkan pada penampil LCD di lapangan
dan juga dikirimkan melalui pemancar wireless FM lalu diterima oleh penerima
wireless FM data diolah sehingga menjadi keluaran berupa bel/alarm 1, bel/alarm 2
dan 1-2 secara bersamaan.
Jika bel/alarm 1 berbunyi menandakan ketinggian permukaan air dalam keadaan
aman mengeluarkan suara level 1, Jika bel/alarm 2 berbunyi menandakan ketinggian
air bahaya mengeluarkan suara level 2 dan jika bel/alarm 1-2 mengeluarkan suara
level 3 yaitu berbunyi secara bersamaan dan ketinggian air sudah sudah melebihi batas
normal sebagai peringatan dini akan terjadi banjir.
3.2 Komponen Perangkat Keras
Pada sub bab ini akan dijelaskan tentang komponen perangkat keras yang
digunakan dalam perancangan sistem ini. Perangkat keras ini merupakan bagian dari
tiap-tiap blok diagram sistem yang saling mendukung satu dengan yang lainnya.
3.2.1 Rangkaian power supply
Rangkaian power supply digunakan untuk menurunkan tegangan yang masuk,
yaitu jika ada tegangan yang lebih besar dari keperluan sistem maka akan diturunkan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
menjadi tegangan yang dibutuhkan. Terdapat regulator yang berfungsi agar tegangan
menjadi stabil dan transformator yang berfungsi sebagai pengubah tegangan dari AC
ke DC. Power supply ini mengubah tegangan dari 220 VAC ke 5 V DC dan 9 V
DC serta menstabilkan tegangan yang ada. Diagram blok power supply ditunjukkan
pada Gambar 5.
Gambar 5. Diagram Power supply
3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler
AT89S51 merupakan komponen utama yang digunakan sebagai pemicu sensor
ping untuk membangkitkan gelombang ultrasonik, pengolah data jarak yang diukur,
mengontrol tampilan lcd dan pengiriman data oleh wireless FM. Pada rangkaian ini
terdapat sebuah osilator dan dua buah kapasitor yang berfungsi untuk menstabilkan
frekuensi. Untuk mengaktifkan clock mikro ke CPU harus dipasang sebuah resonator
(kristal) diantara kaki-kaki X1 dan X2 pada mikrokontroler dan dua buah kapasitor
yang dihubungkan ke ground Mikrokontroler AT89S51 memiliki 32 buah port I/O.
Dalam perancangan ini port-port yang digunakan adalah port P0.0 – P0.7 dan P2.5 –
P2.7 yang dihubungkan ke rangkaian penampil lcd, port P2.0 – P2.2 terhubung ke
rangkaian pembeda suara busser, kemudian port P1.0 mikrokontroler terhubung pada
trigger sensor dan P1.1 mikrokontroler sebagai keluaran dari sensor SRF04 (pemancar
dan penerima gelombang ultrasonik). Pin reset terhubung ke rangkaian reset sistem.
Tegangan 5 V DC
Tegangan 9 V DC
Pengubah AC - DC
Penyearah
Penyearah
Penyetabil
Penyetabil
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Rangkaian ini menggunakan osilator kristal 12 MHz yang berfungsi membangkitkan
sinyal clock internal. Jadi setiap satu instruksi MCS-51 akan dilaksanakan dalam
waktu 1 mikro detik.
SRF04
Gambar 6. Diagram Mikrokontroler
3.3.3 Sensor SRF04
Gambar 7. Interface SRF04
Gambar 7 tidak dibahas secara detail, karena rangkaian tersebut sudah merupakan
suatu kesatuan dari hasil pabrikasi. Konfigurasi pin sensor SRF04 seperti terlihat pada
gambar 7. Sensor ini memiliki 4 pin, yang masing-masingnya dihubungkan ke
AT89S51 Pemancar
FM 1
LCD
Pemancar FM 2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Ground, Vcc (5V), trigger/ IN IT dihubungkan pin P1.0 dan echo dihubungkan ke
P1.1 mikrokontroler.
3.3.4 Rangkaian Penampil LCD
Pada rangkaian penampil komponen yang digunakan berupa Liquid Crystal
Display (LCD) yang terdiri dari 16 pin dimana kaki P0.0 – P0.7 pada mikromontroler
disambungkan pada kaki D0-D7 LCD secara urut. Kaki pin P2.5 disambungkan pin
RS pada LCD, kaki P2.6 mikrokontroler pada pin RW LCD dan kaki P2.7
mikrokontroler pada pin E LCD. Berikut adalah interface LCD dengan
mikrokontroler.
Gambar 8. Interface LCD
3.3.5 Rangkaian Pemancar Wireless FM
Pada rangkaian sistem umum terdapat 2 buah pemancar wireless FM, yaitu
rangkaian pemancar 1 akan mengirimkan data jika lcd menyalakan angka 0,51m –
0,74m yang berarti ketinggian sungai dalam keadaan aman. Apabila lcd menyalakan
angka 0,26m – 0,50m ketinggian permukaan air dalam keadaan bahaya, pemancar 2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
mengirimkan sinyal ke penerima 2. Permukaan air sungai 0,03m-0,25m menandakan
ketinggian sungai dalam keadaan awas/banjir yang berarti akan terjadi banjir dan
pemancar 1,2 akan mengirimkan data yang akan diterima oleh rangkaian penerima 1,2
wireless FM dan akan menghasilkan keluaran berupa bel/alarm dari kedua penerima
wireless FM. Gambar 9 merupakan gambar dari pemancar wireless FM.
antena Pulsa/ Signal
Gambar 9. Diagram Blok Pemancar Wireless FM
Pada Gambar 9 sinyal/pulsa yang masuk ke Driver relay (yang berfungsi sebagai
saklar otomatis) adalah pulsa yang dihasilkan pada mikrokontroler. Rangkaian
pemancar wireless FM 1 dan 2 mendapat masukan dari kaki P2.0 – P2.2. Pada
perancangan ini, saya memanfaatkan rangkaian pada mic wireless yang dibongkar dan
diambil blok exciter saja yang terdiri dari blok osilator dan blok penyangga (buffer)
yang memiliki standar transmitter daya rendah. Sedangkan blok penguat daya
(booster) tidak dirakit dalam perancangan ini, hal ini dimaksudkan agar pemancar FM
yang digunakan nantinya tidak terlalu mempengaruhi gelombang FM dari stasiun
pemancar lain. Frekuensi pada mic wireless berada padaa kisaran 88-108 MHz
3.3.6 Rangkaian Penerima Wireless FM
Untuk rangkaian penerima dalam perancangan ini digunakan receiver FM pada
Driver relay
transmitter
osilator
buffer
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
mic wireless yang banyak dijual di pasaran. Pemanfaatan rangkaian receiver yang
sudah jadi ini dilakukan untuk mendapatkan kemudahan dalam proses pembuatan
sistem perancangan keseluruhan, dikarenakan perancangan sistem yang akan dibuat
ini menggunakan media transmisi gelombang radio pada jalur FM komersial (88-
108MHz). Dalam hal ini penulis tidak membahas mengenai rangkaian dan jalur sistem
penerimaan data secara keseluruhan, karena rangkaian yang digunakan adalah
rangkaian penerima wireless FM pada mic yang sudah memiliki jalur frekuensi yang
sama dengan pemancar wireless FM. Gambar 10 adalah diagram blok dari rangkaian
penerima wireless FM.
antenna (signal)
output Bel/alarm
Gambar 10. Diagram Blok Penerima Wireless FM
Dari diagram blok dapat dilihat gelombang radio ditangkap oleh antena. Kegunaan
antena adalah sebagai bagian yang dapat menangkap radiasi gelombang penala.
Signal/pulsa yang diterima oleh antena diteruskan oleh receiver terdapat osilator yang
berfungsi untuk penetap pada frekuensi dan penguat IF unuk menguatkan frekuensi.
Diteruskan ke driver relay (saklar otomatis) untuk menyalakan output yang berupa
bel/alarm. Pada rangkaian penerima wireless FM ini frejuensi sudah ditentukan oleh
pabri pembuat yaitu berkisar antara 88-108Mhz.
osilator
Receiver Driver Relay
Penguat IF
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3.3 Perancangan Software
Perancangan perangkat lunak (software) dalam penelitian ini diperlukan agar
sistem yang direncanakan dapat bekerja dengan baik. Dalam penelitian ini diperlukan
program yang akan diinputkan pada mikrokontroler, guna mengontrol pemancaran dan
penerimaan gelombang ultrasonic pada sensor SRF04, perhitungan ketinggian air
berdasarkan informasi dari sensor, menampilkan hasilnya pada lcd, dan mengirimkan
informasinya dari pemancar wireless FM ke penerima wireless FM dengan output
berupa bel/alarm. Program ini dibuat dengan bahasa assembly MCS-51 dan
dimasukkan ke dalam mikrokontroler.
Diagram Alir Program MCS-51 yang diinputkan pada Mikrokontroler AT89S51
dapat dilihat pada gambar 11. Menggunakan software ASM51 yaitu program compiler
berbasis windows untuk mikrokontroler keluarga ATMEL.
3.3.1 Pemrograman Mikrokontroler AT89S51
Pemrograman dilakukan setelah semua komponen elektronika dan komponen
mikrokontroler terpasang dengan benar. Pemrograman dilakukan dengan
menggunakan bahasa Assembler. Listing program ditulis dengan menggunakan
program Notepad dan file disimpan dengan ekstensi “.asm”. Kemudian file “.asm”
tersebut di- load dengan program compiler ASM51 untuk dirubah menjadi file “.hex”.
Setelah file dirubah menjadi file “.hex” kemudian di-load dengan menggunakan
program compiler AEC ISP. Tujuannya adalah untuk memasukkan program mikro ke
dalam downloader mikrokontroler AT89S51.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Gambar 11. Diagram Alir cara Kerja Sensor Ketinggian Air
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN ANALISA
Bab ini berisi penjelasan tentang metode dan prosedur pengujian yang dilakukan
serta hasil yang diperoleh dari masing-masing blok sistem tersebut. Pengujian dan
pembahasan dilakukan untuk mengetahui kesesuaian antara perancangan awal sistem
terhadap alat yang akan dihasilkan, dapat bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian
yang dilakukan secara bertahap per blok-blok sistem dari keseluruhannya. Pengujian
dimulai dengan memastikan setiap komponen yang digunakan dalam kondisi bagus
(dapat bekerja dengan baik), kemudian mengecek setiap jalur yang terhubung dengan
komponen yang digunakan diatas papan PCB telah terkoneksi, dimana rangkaiannya
disesuaikan dengan gambar skematiknya. Pengujian yang dilakukan meliputi
pengujian catu daya, sistem minimum AT89S51, pengujian pemancar dan penerima
wireless FM dan pengujian sistem secara keseluruhan.
4.1 Pengujian Catu Daya
Pengujian rangkaian catu daya dilakukan dengan tahapan sebagai berikut :
1. Panel penunjuk multimeter diarahkan pada Volt DC.
2. Multimeter diatur nilainya sesuai dengan tegangan yang akan diukur.
3. Kabel merah pada multimeter dihubungkan dengan kutub positif trafo dan
kabel hitam dihubungkan dengan kutub negatif trafo.
4. Jika jarum pada multimeter menunjukkan nilai yang tepat maka trafo dalam
keadaan baik.
Pada rangkaian ini menggunakan trafo step down. Tegangan listrik rumah sebesar
220 Volt diubah menjadi 5 Volt dan 9 Volt. Tegangan 5 Volt untuk kebutuhan
rangkaian mikrokontroler, lcd dan sensor, sedangkan 9 Volt tegangan yang dibutuhkan
oleh rangkaian pemancar dan penerima wireless FM. Besaran tegangan yang
dihasilkan trafo tersebut masih merupakan tegangan AC dan kemudian diubah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
menjadi tegangan DC menggunakan rangkaian penyearah. Rangkaian tersebut
menggunakan empat buah dioda, digunakan dioda karena kemampuan dioda yang
hanya mengalirkan arus searah. Rangkaian catu daya ditunjukkan pada Gambar 12.
Gambar 12. Rangkaian Catu Daya 5V/1A dan 9V/1A DC
4.2 Pengujian IC AT89S51
Pengujian rangkaian mikrokontroler dilakukan dengan langkah sebagai berikut:
1. Dibuat rangkaian LED dengan anoda ke +5V dan ditambah dengan resistor 220Ω.
2. IC AT89S51 diberi tegangan +5V
3. LED dihubungkan dengan P1.0
4. Dibuat program dengan bahasa assembler. Pada port P1.0 diberikan nilai low.
Listing programnya sebagai berikut :
Start : Clr P1.0
Jmp Start
End
5. Jika LED menyala maka IC AT89S51 dalam keadaan baik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Berikut gambar pengujian rangkaiannya :
Gambar 13. Pengujian IC AT89S51
Sistem kerja dari mikrokontroler AT89S51 antara lain :
1. Melakukan proses rutin inisialisasi, yakni proses untuk mengkondisikan informasi
yang dibutuhkan sebelum proses pengambilan data jarak dilakukan sensor ultrasonik.
Adapun inisialisasi ini dilakukan terhadap display LCD.
2. Melakukan proses rutin interupsi, yakni proses pengambilan data jarak dilakukan.
Urutan proses kerjanya adalah :
a. Memerintahkan sensor ultrasonik untuk melakukan pengukuran jarak.
b. Mengambil data jarak dari sensor ultrasonik.
3. Melakukan proses pengolahan data yakni dengan cara :
a. Menyimpan data dan mengolah data jarak.
b. Konversi data HEX ke ASCII (LCD)
4.3 Pengujian Rangkaian LCD
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Tujuan pengujian rangkaian LCD adalah untuk mengecek apakah LCD bekerja
dengan baik. Untuk mengetahui apakah LCD berfungsi dengan baik atau tidak, bisa
dilakukan dengan menghubungkannya dengan catu daya yang diberi tegangan 5 Volt.
Rangkaian yang digunakan adalah sebagai berikut :
Gambar 15. Pengujian Rangkaian LCD
Pin – pin pada LCD yang dihubungkan antara lain pin VSS dihubungkan dengan
ground pada catu daya dan VDD dihubungkan dengan kutub positif +5v pada catu
daya. Untuk mengatur tingkat kecerahan atau kontras dari LCD dilakukan dengan cara
menghubungkan pin VEE dengan trimpot. Setelah rangkaian tersebut dihubungan
dengan arus listrik, LCD dapat menyala dengan baik dan layak digunakan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4.4 Pengujian Rangkaian Sensor Ultrasonik SRF04
Pengujian sensor ultrasonik bertujuan untuk mengetahui jarak minimum dan
maksimum yang dapat diukur oleh sensor ultrasonik SRF04 serta membandingkan
jarak sebenarnya dengan jarak hasil pengukuran menggunakan sensor ultrasonik
SRF04. Untuk menguji sensor ultrasonik SRF04 dapat menggunakan rangkaian seperti
pada Gambar 14.
Gambar 14. Rangkaian Modul Sensor Ultrasonik SRF04
Pengujian rangkaian sensor ultrasonik SRF04 dilakukan dengan menghubungkan
antara modul sensor ultraonik SRF04 dengan rangkaian mikrokontroler AT89S51. Pin
– pin pada SRF04 yang dihubungkan antara lain pin sumber tegangan +5v
dihubungkan dengan kutub positif trafo regulator +5v, Pin Trigger dihubungkan
dengan P1.0, Pin Echo dihubugkan dengan P1.1 dan pin Ground dihubungkan dengan
kutub negatif trafo regulator. Cara kerja dari sensor ultrasonik SRF04 adalah mula –
mula SRF04 diaktifkan melalui pin Trigger minimal 10 µs dengan mengirimkan pulsa
positif dari IC mikrokontroler. Selanjutnya pin TX akan mengirim sinyal pada saat
logika 1 atau high yang mengenai penghalang dan sinyal pantulan dari penghalang
akan diterima oleh RX. Pada saat menerima sinyal pantulan, RX berlogika 0 atau low,
dimana sinyal dari RX akan dilewatkan melalui pin Echo. Lebar sinyal dari Echo
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
inilah yang akan digunakan untuk pengukuran jarak. Selanjutnya adalah melakukan
ujicoba pegukuran jarak sensor ultrasonik SRF04 dengan cara menempatkan sensor
ultrasonik di depan penghalang dan memvariasi jarak pengukuran. Hasil yang didapat
dari pengukuran jarak dapat dilihat pada Tabel 3.
Jarak penghalang (cm) Jarak Pada LCD (m)
1 0,03 = 3 cm
2 0,03 = 3 cm
3 0,04 = 4 cm
4 0,05 = 5 cm
5 0,06 = 6 cm
6 0,07 = 7 cm
7 0,08 = 8 cm
8 0,10 = 10 cm
9 0,11 = 11 cm
10 0,12 = 12 cm
50 0,58 = 58 cm
60 0,69 = 69 cm
66 0,74 = 74 cm
Tabel 3. Hasil pengukuran jarak dengan sensor ultrasonik SRF04
Pengukuran jarak menggunakan meteran
(cm)
Pengukuran jarak menggunakan
sensor ultrasonik (cm)
Selisih (cm)
0 3 3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10 12 2
20 24 4
30 35 5
40 46 6
50 58 8
60 69 9
66 74 8
Tabel 4. Perbandingan Pengukuran Jarak
Dari pengujian yang dilakukan didapatkan hasil bahwa sensor ultrasonic SRF04
mampu mengukur jarak mulai dari 0 cm sampai dengan 66 cm. Pada pengukuran jarak
yang semakin jauh didapatkan hasil yang tidak sesuai atau menyimpang dengan jarak
sebenarnya, hal ini disebabkan media yang menjadi penghalang. Angka yang
ditampilkan pada LCD terdapat selisih dengan jarak sebenarnya, hal ini dipengaruhi
oleh beberapa factor diantaranya adalah karakteristik penghalang atau objek yang
dapat memantulkan sinyal kembali ke sensor ultrasonik dan adanya sinar matahari
yang dapat mengganggu jalannya sinyal dari sensor ultrasonik. Secara teori, sensor
ultrasonic SRF04 ini dapat bekerja dengan baik sesuai dengan spesifikasi dari sensor
ultrasonik SRF04 yaitu dapat mengukur jarak mulai dari jarak minimum 3cm sampai
dengan jarak maksimum 3 m.
4.5 Pengujian Rangkaian Pemancar Dan Penerima FM
Pada pengujian rangkaian ini, memanfaatkan rangkaian mic wireless yang sudah
terkonfigurasi(frekuensinya) antara channel 1 dan channel 2 yang bisa mencapai jarak
15 meter. Pada sistem ini menggunakan dua rangkaian pemancar wireless FM yang
digunakan pada kemungkinan bunyinya bel/alarm dalam tiga keadaan ketinggian
permukaaan air aman,bahaya dan awas/banjir.
Pada rangkaian penerima wireless FM menggunakan penerima mic wireless yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
terdiri dari dua penerima dengan frekuensi yang sudah ditentukan pabrik. Bel/alarm
dipasang pada penerima wireless FM dengan bantuan relay yaitu sebagai saklar
otomatis ketika menerima frekuensi yang sama oleh pemancar. Busser digunakan
untuk sumber suara yang menjadi tanda ketinggian air.
Untuk menguji rangkaian wireless FM ini sama dengan membunyikan mic dengan
suara kita jika suara dari mic sudah dapat di dengar pada speaker berarti penerima
wireless FM sudah dapat bekerja. Mic(transmitter) dan penerima wireless FM
(receiver) kita bongkar dan diambil rangkaian nya saja. Rangkaian pemancar dan
penerima wireless FM dapat dilihat pada Gambar 16 dan Gambar 17.
Gambar 16. Rangkaian Pemancar FM
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Gambar 17. Rangkaian Penerima FM
4.6 Pengujian Keseluruhan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Gambar 18. Rangkaian Keseluruhan Sistem
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Penerima 1
Penerima 2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Gambar 19. Keseluruhan Penerima Wireless FM
Pada rangkaian keseluruhan sistem, setelah menyambungkan semua rangkaian
dilanjutkan dengan menyambungkan kaki P2.2 pada mikrokontroler disambungkan
pada indikator aman rangkaian pembeda suara busser (pada Lampiran) kemudian
menyalakan relay yang akan mengirimkan sinyal melalui antena. Terdapat indikator
berupa LED berwarna hijau agar dapat mengetahui bahwa rangkaian sudah menyala
atau belum. Begitupun pada kaki P2.1 mikrokontroler disambungkan pada indikator
bahaya rangkaian pembeda suara busser (pada Lampiran). Kaki mikrokontroler P2.0
disambungkan pada indikator awas rangkaian pembeda suara busser(gambar
rangkaian pada Lampiran) masing-masing kaki guna untuk menyalakan pemancar 1
dan pemancar 2 agar bel/alarm berbunyi secara bersamaan sebagai indikator
ketinggian permukaan air dalam keadaan awas/banjir .
Indikator A dan B pada rangkaian pembeda suara busser (pada Lampiran)
disambungkan pada rangkaian pemancar 1 dan 2. Rangkaian pemancar 1 dan 2 sudah
diatur frekuensinya oleh pabrik sehingga frekuensi yang dihasilkan berbeda.
Jika angka pada LCD menunjukkan angka 0,51m – 0,74 m pemancar 1 akan
mengirimkan sinyal ke penerima 1 agar membunyikan bel/alarm 1 (level 1) yang
berarti tinggi permukaan air dalam keadaan aman, led nyala hijau. Jika pada lcd
menyatakan ketinggian air 0,26 – 0,50 m pemancar 2 akan mengirimkan sinyal ke
penerima 2 agar membunyikan bel/alarm 2 (level 2) yang berarti ketinggian
permukaan air dalam keadaan bahaya, led nyala kuning. LCD menunjukkan angka
0,03m-0,25m ketinggian permukaan air dalam keadaan awas/banjir dengan indikator
bel 1 dan bel 2 menyala (level 3), led nyala merah. Karena ini merupakan prototype
dari alat yang sebenarnya, maka diambil tiga kemungkinan dari keadaan aman,bahaya
dan keadaan awas/banjir.
Level 1 ditandai dengan bunyi putus-putus jarang pada busser, level 2 ditandai
bunyi putus-putus cepat pada busser dan level 3 ditandai dengan bunyi secara terus
menerus pada busser.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diperoleh setelah megerjakan Tugas Akhir dengan judul
Sistem Pemantauan Ketinggian Air Berbasis Mikrokontroler AT89S51 yaitu :
1. Telah dibuat alat elektrik yang dapat mengukur ketinggian permukaan air dengan
mikrokontroler AT89S51 yang berfungsi sebagai pengendali utama pada
pemrosesan data jarak permukaan air yang dihasilkan dari sensor ultrasonik.
2. Didapatkan hasil pengolahan data dari sensor ultrasonik menggunakan bahasa
assembly sehingga keluaran berupa LCD dan bel (Alarm).
5.2 Saran
Adapun saran-saran yang dianggap perlu untuk disampaikan adalah:
1. Pengembangan model Prototipe Sensor Ketinggian Air Berbasis Mikrokontroler
AT89S51. Dimana alat yang dibuat tidak hanya dalam bentuk prototipe, tetapi
langsung diterapkan pada jembatan.
2. Penggunaan saklar untuk mempermudah saat menghidupkan dan mematikan alat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR PUSTAKA
Adit, 2011, Pengertian Bahasa Assembly,
http://adt90s.blogspot.com/2011/04/pengertian-bahasa-assembly.html, diakses 12
Mei 2011 pukul 16.14 WIB.
Afdhal, Nurul, 2009, Level Water Monitoring System, Banda Aceh.
Nirwan, 2008, Perbedaan Sinyal FM-AM,
http://nirwan.blogdetik.com/index.php/2008/05/beda-sinyal-fm-am, diakses 12
Mei 2011 pukul 16.14 WIB.
Petra, 2009, Prototype Chapter3, http://digilib.petra.ac.id/prototype-capter3.pdf/2009,
diakses 12 Mei 2011 pukul 16.16 WIB
Warsun, 2008, Komunikasi radio Digital dan Analog,
http://www.te.ugm.ac.id/~warsun/telkom/presentasi/kom_radio/kel%202/Modulasi
%20Analog.ppt, diakses 12 Mei 2011 pukul 16.14 WIB.
Wicahyo, Deny Eka, 2010, Pengertian jaringan Wireless,
http://denyekawicahyo.cz.cc/pengertian-jaringan-wireless.html, diakses 12 Mei
2011 pukul 16.14 WIB.