APLIKASI SOFTWARE LD-MICRO PADA PEMROGRAMAN MIKROKONTROLER PIC16F877 SEBAGAI PENGGANTI PLC – APLIKASI PADA PERANCANGAN SISTEM KONTROL TEMPAT PARKIR MOBIL Indra Budiman, T. Ahri Bahriun Konsentrasi Teknik Komputer, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan 20155 INDONESIA e-mail:
[email protected]
Abstrak Sistem kontrol automatis pada tempat parkir mobil yang ada pada gedung-gedung perkantoran, hotel, pusat perbelanjaan ataupun plaza, pada saat ini masih hanya pada pengaturan buka tutup palang pintu masuk dan pintu keluar. Dalam tulisan ini membahas tentang perancangan sebuah alat sebagai kontroler tempat parkir mobil. Pengendali utama pada alat ini menggunakan mikrokontroler PIC16F877, yang diprogram dengan menggunakan bahasa pemrograman berbentuk atau berdasarkan ladder diagram, dan program ini merupakan aplikasi dari software LD-Micro. Sistem yang dikontrol oleh alat ini antara lain adalah, pengaturan buka tutup palang pintu masuk dan pintu keluar areal parkir, display penunjukan jumlah tempat parkir yang tersedia, display penunjukan tidak ada tempat parkir yang tersedia dan sistem pelumasan pada bagian mekanikal palang pintu masuk ataupun palang pintu keluar.
Kata Kunci : Mikrokontroler PIC16F877, Software LD-Micro, Sistem Kontrol Tempat Parkir Mobil 1.
dengan instruksi-instruksi pada pemrograman PLC.
Pendahuluan
Pada saat ini masih sulit dijumpai sebuah tempat parkir mobil yang mempunyai fasilitas memadai, baik itu pada gedung perkantoran, hotel, pusat perbelanjaan atau plaza. Hal ini dapat dilihat dengan tidak adanya indikatorindikator petunjuk, tidak mempunyai display jumlah tempat parkir yang tersedia, ataupun pintu akses keluar masuk mobil yang tidak secara automatis. Dalam tulisan ini akan dibahas tentang perancangan sebuah alat atau sistem kontrol, untuk mengendalikan sistem automatis pada pelayanan jasa tempat parkir mobil tersebut. Sistem kontrol yang dirancang tidak menggunakan PLC, tetapi menggunakan rangkaian berbasis mikrokontroler PIC16F877. Alat yang dirancang dalam penerapannya mirip dengan sebuah PLC, ini dikarenakan mikrokontroler diprogram dengan menggunakan software LD-Micro, yaitu suatu bahasa pemrograman dengan tampilan ladder diagram dan mempunyai instruksi-instruksi yang sama
-115-
2.
Landasan Teori
Software LD-Micro adalah sebuah software IDE (Integrated Development Environment), yang merupakan penggabungkan editor, assebler, compiler, dan debugger dalam menghasilkan kode mesin (File Hex) untuk mikrokontroler. Software ini merupakan software open source yang bebas didownload. Program pada software ini tidak berbentuk teks, tetapi berbentuk diagram tangga (ladder diagram). Program yang dibuat dapat disimulasikan untuk melihat jalannya program tersebut. Mikrokontroler yang bisa menggunakan aplikasi software LD-Micro ini hanya beberapa dari keluarga PIC dan keluarga Atmega. Hal ini dapat dilihat pada daftar menu setting. Adapun mikrokontroler yang dapat diprogram dengan software LD-Micro ini antara lain : 1. Keluarga PIC : PIC16F628(A), PIC16F88, PIC16F819,PIC16F877(A), PIC16F876(A), copyright @ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 9 NO. 2/November 2014 sistem yang dirancang. Adapun spesifikasi sistem kontrol yang dirancang adalah: 1. Kapasitas parkir untuk 99 unit mobil. 2. Adanya sebuah display penampilan jumlah tempat parkir yang tersedia. 3. Akses masuk ketempat parkir melalui sebuah pintu, dengan palang pintu yang dapat membuka dan tertutup secara automatis. 4. Akses keluar dari tempat parkir melalui sebuah pintu yang lain, dengan palang pintu yang dapat membuka dan tertutup secara automatis. 5. Mempunyai kontrol sistem Lubrication (pelumasan) pada bagian mekanikal palang pintu masuk dan palang pintu keluar, setelah palang pintu masuk atau palang pintu keluar buka tutup 50 kali. 6. Adanya suatu indikator pemberitahuan jika tempat parkir mobil telah habis. Sedangkan cara kerja sistem yang dirancang dapat diuraikan sebagai berikut. Gambar 2 merupakan skema ilustrasi dari proses sistem kontrol tersebut. Jumlah tempat parkir mobil
PIC16F887 dan PIC16F886. 2. Keluarga AVR : ATmega128, ATmega64, ATmega162, ATmega32, ATmega16 dan Atmega 8. Gambar 1 ini merupakan contoh tampilan program dengan software LD-Micro.
Gambar 1. Tampilan Software LD-Micro
3.
Metode Penelitian
Metode yang dilakukan dalam pembahasan perancangan ini adalah sebagai berikut: 1. Tahap perancangan perangkat keras. Pada tahap ini dilakukan perancangan rangkaian utama yang terdiri dari rangkaian sistem minimum mikrokontroler PIC16F877, rangkaian simulator input, rangkaian simulator output, rangkaian power supply, dan rangkaian komunikasi. 2. Tahap perancangan perangkat lunak. Perancangan perangkat lunak diimplementasikan dengan menggunakan software LD-Micro. Aplikasi yang digunakan sebagai compiler adalah software WinPICgm atau software TinyBldWin. 3. Tahap implementasi dan pengujian. Implementasi dan pengujian alat dari sistem yang dirancang ini bertujuan untuk melihat apakah sistem yang dibuat berjalan sesuai dengan rancangan. 3.1
Gambar 2. Skema Rancangan Sistem. pada areal parkir tersebut akan ditunjukkan oleh sebuah display (seven segment dua digit). Setiap ada mobil yang masuk ke areal parkir, maka sistem secara automatis akan mengurangi satu jumlah tempat parkir yang tersedia dan akan menampilkan jumlah akhir pada seven segment tersebut. Begitu juga bila ada sebuah mobil yang meninggalkan areal parkir, maka sistem akan menambah satu jumlah tempat parkir yang tersedia dan menampilkan jumlah akhir pada seven segment yang sama. Saat sebuah mobil memasuki areal parkir, dan ujung depan mobil terdeteksi sensor S1, maka palang pintu P1 akan bergerak dari posisi tertutup ke posisi terbuka, yang pergerakannya selama 1,5 detik. Setelah mobil melalui palang pintu P1 yang terbuka dan kemudian ujung depan mobil mulai terdeteksi oleh sensor S2 maka palang pintu P1 belum
Spesifikasi dan Cara kerja Sistem
Dalam perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak, harus beracuan atau berdasarkan pada spesifikasi dan cara kerja -116-
copyright @ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 9 NO. 2/November 2014
boleh tertutup. Palang pintu P1 mulai menutup yang pergerakannya selama 1,5 detik adalah pada saat sensor S2 mendeteksi tidak ada mobil lagi atau dengan kata lain mobil telah melewati sensor S2 tersebut. Sama halnya pada pintu keluar, dimana jika sebuah mobil akan keluar dari areal parkir dan sensor S3 mendeteksi ujung depan mobil tersebut, maka palang pintu keluar P2 akan bergerak dari posisi tertutup menjadi terbuka, yang pergerakannya selama 1,5 detik. Setelah mobil melalui palang pintu keluar P2 tersebut, dan kemudian sensor S4 mendeteksi ujung depan mobil, maka palang pintu keluar P2 tidak boleh menutup sebelum mobil berjalan meninggalkan sensor S4, atau dengan kata lain saat sensor S4 mendeteksi tidak ada mobil lagi. 3.2
Gambar 3. Rangkaian Minimum Mikrokontroler PIC16F877
Perancangan Perangkat Keras
Komponen utama dalam perancangan sistem ini adalah mikrokontroler PIC16F877, yang berfungsi sebagai pengendali. Sedangkan komponen pendukung lainnya, yang merupakan komponen I/O adalah meliputi sensor dan device-device output. Dalam tulisan ini, perancangan sistem pada kompenen pendukung (I/O) yaitu sensor dan device output disimulasikan dengan beberapa switch dan LED.
Gambar 4. Rangkaian Simulator Input 3.2.3 Rangkaian Simulator Output Gambar 5 berikut merupakan rangkaian simulator output. Output yang disimulasikan dengan LED adalah sebagi berikut : a. Palang pintu masuk buka dengan LD1, palang pintu masuk tutup dengan LD2. b. Palang pintu keluar buka dengan LD3, palang pintu keluar tutup dengan LD4. c. Pelumasan pada palang pintu masuk dan pintu keluar dengan LD5, LD6. d. Indikator petunjuk tempat parkir lelah habis dengan LD7.
3.2.1 Rangkaian Minimum Mikrokontroler PIC16F877 Gambar 3 ini merupakan rangkaian minimum mikrokontroler PIC16F877 untuk dapat berkerja, yang terdiri dari rangkaian penabuh atau oscilator, suplay tegangan, rangkaian dioda (D1) dan resistor (R1) yang dihubungkan ke pin MCLR/VPP/THV digunakan untuk melindungi mikrokontroler dari efek ESD (Electrostatic Discharge). Penetapan nilai kapasitor, dioda dan resistor adalah berdasarkan data sheet mikrokontroler PIC16F877. Tegangan input yang diberikan pada terminal VDD dan GND adalah sebesar 5Vdc. 3.2.2 Rangkaian Simulator Input Input dalam perancangan sistem ini terdiri dari 4 buah sensor. Ke-4 buah sensor S1, S2, S3, dan S4 (seperti pada Gambar 2) disimulasikan dengan 4 buah switch seperti terlihat pada Gambar 4. Gambar rangkaian switch ini menggunakan metode rangkaian pull down.
Gambar 5. Rangkaian Simulator Output -117-
copyright @ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 9 NO. 2/November 2014 diinginkan. Software yang digunakan dalam membangun program adalah menggunakan software LD-Micro, yang merupakan software dengan editor berbentuk diagram tangga (ladder diagram).
3.2.4 Rangkaian Power Supply Rangkaian Power Supply berfungsi sebagai sumber tegangan konstan yang melayani komponen-komponen pembangun sistem kontrol ini. Rangkaian ini menggunakan metode penyearah jembatan (Bridge Rectifier), dan menggunakan IC regulator 7805 sebagai penstabil tegangan output DC. Komponen yang dicatu yaitu mikrokontroler PIC16F877, MAX232, seven segment 2 digit dan 8 buah LED. Gambar 6 menunjukkan rangkaian power supply.
3.3.1 Program Pengontrolan Pintu Masuk dan pintu Keluar Gambar 8 berikut merupakan rancangan program buka tutup pintu masuk. Sedangkan rancangan program untuk pintu keluar pertis sama dengan pintu masuk, hanya tinggal mengganti nomor variabel masing-masing instruksi.
Gambar 6. Rangkaian Power Supply 3.2.5 Rangkaian Komunikasi Sistem komunikasi yang digunakan dalam perancangan sistem kontrol ini adalah sistem komunikasi serial RS232, disamping dapat memanfaatkan fitur pemrograman ICSP (In Circuit Serial Programming) pada mikrokontroler PIC16F877 tersebut. Komunikasi ini diimplementasikan dengan menggunakan plug / konektor DB9, IC MAX 232 dan 4 buah kapasitor, seperti terlihat pada Gambar 7.
Gambar 8. Program Pengontrolan Pintu Masuk 3.3.2 Penampilan Display Seven Segment Digit Satuan Gambar 9 berikut adalah rancangan program penampilan display seven segment digit satuan. Instruksi “C1 CTC 0:9” merupakan kontrol pencacah turun dan instruksi “C1 CTD>=0” merupakan kontrol pencacah naik.
Gambar 7. Rangkaian Komunikasi 3.3
Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak untuk sistem kontrol ini beracuan pada cara kerja sistem yang
Gambar 9. Program Penampilan Display Seven Segment Digit Satuan -118-
copyright @ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM
VOL. 9 NO. 2/November 2014
3.3.3 Program Penampilan Display Seven Segment Digit Puluhan Pada Gambar 10 instruksi “C4 CTC 0:100” merupakan kontrol pencacah turun dan instruksi “C4 CTD>=0” merupakan kontrol pencacah naik.
Sensor masuk
Gambar 12. Hasil implementasi Alat Sensor keluar
4.1
Pengujian Awal
Gambar 11 adalah rancangan program pengontrolan sistem pelumasan (lubrication) pada mekanikal palang pintu masuk dan palang pintu keluar. Dimana pelumasan terjadi saat palang pintu masuk / keluar, buka tutup 50 kali. Instruksi yang mengontrol perintah ini adalah instruksi “C5 CTU>=50” dan “C6 CTU>=50”.
Pengujian awal dilakukan pada saat program utama belum diupload kedalam mikrokontroler. Pengujian yang dilakukan terdiri dari : 1. Pungujian power supply. 2. Pengujian jalur input output (I/O). 3. Pengujian keseluruhan program utama. Pengujian power supply yang dilakukan adalah, dengan pengukuran secara langsung besar tegangan output pada rangkaian power supply menggunakan multitester. Pengujian jalur input output juga dilakukan dengan menggunakan multitester, dengan mengukur hubunganhubungan jalur input / output yang harus tetap terhubung. Pengujian ini juga dilakukan dengan menggunakan sebuah program penguji. Gambar 13 ini merupakan program pengujian jalur input
Gambar 11. Program Sistem Lubrication
Gambar 13. Program Pengujian jalur I/O.
Gambar 10. Program Penampilan Display Seven Segment Digit Puluhan 3.3.4 Pengontrolan Sistem Lubrication
4.
output. Dalam program ini, jika switch-switch indikator input X1,X2,X3 atau X4 ditekan maka LED indikator output Y1 sampai dengan Y21 harus menyala semua dan jika switch dilepas semua LED harus padam. Pengujian keselurahan program utama dilakukan dengan cara mensimulasikan program tersebut. Pada software LD-Micro terdapat fasilitas untuk mensimulasikan program yang dibuat. Perintah simulasi ini terdapat pada menu Simulate.
Hasil dan pembahasan
Hasil dari implementasi perancangan perangkat keras adalah dalam bentuk rangkaian prototype seperti Gambar 12. Untuk melihat apakah rangkaian tersebut bekerja sesuai dengan rancangan maka dilakukan pengujian, mengingat dalam pembuatan suatu sistem kontrol tidak selalu berhasil. -119-
copyright @ DTE FT USU
SINGUDA ENSIKOM 4.2
VOL. 9 NO. 2/November 2014 tempat parkir / tempat kosong dan tanda saat area parkir sudah penuh. 2. Pengaplikasian software LD-Micro sebagai bahasa pemrograman mikrokontroler PIC16F877 berhasil sesuai dengan rancangan program.
Pengujian Kinerja Alat
Jika pengujian catu daya, pengujian input output, dan pengujian keseluruhan program utama menunjukkan hasil yang tepat, maka dapat dipastikan bahwa sistem perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) telah benar atau sesuai dengan target rancangan. Dengan demikian maka program utama sudah dapat diupload kedalam mikrokontroler PIC16F877. Berikut hasil dari pengujian kinerja alat yang telah dibuat. Gambar 14 merupakan hasil
6.
1. Artanto, Dian, 60 Aplikasi PLC-Mikro, Jakarta : Elex Media Komputindo, Cetakan Pertama, 2012. 2. Tarigan, Pernantin, Sistem Tertanam (Embedded System), Yogyakarta : Graha Ilmu, Cetakan Pertama, 2011. 3. Malvino, Albert Paul, Prinsip-prinsip Elektronika Edisi Ketiga, diterjemahkan oleh M.Barnawi dan M.O. Tjia, Jakarta : Erlangga, Cetakan Ketiga, 1994. 4. Tooley, Michael, Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi Edisi Kedua, diterjemahkan oleh Irzam Harmein, Jakarta : Erlangga, 2002. 5. Setiawan, Iwan, Programmable Logic Controler (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol, Yogyakarta : ANDI Yogyakarta, 2006. 6. L.Tokheim, Rogger, Elektronika Digital Edisi Kedua, diterjemahkan oleh Sutisno, Jakarta : Erlanga, cetakan pertama 1995. 7. Elektronika Dasar Display 7 segment, http://elektronika-dasar.web. id/komponen/ display -7-segment/ (23-4-2014). 8. Mikrokontroler PIC16F877, http:// fahmizaleeits. wordpress.com /2010/07/07/ mikrokontroler-pic16f877a/ (4-3-2014). 9. PIC16F87XA Data Sheet, http://akizukidenshi.com/download/PIC16F8 77A.pdf (6-4-2014). 10. LD Micro Tutorial, http://cq.cx/laddertutorial.pl (20-4-2014). 11. MAX 232 Data Sheet, http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/ view/ 27251/ TI/ MAX232.html (7-3-2014).
Gambar 14. Rangkaian Prototype
(a)
(b)
Gambar 15. a). Palang Pintu Membuka b). Palang Pintu Menutup pengujian alat yang menunjukkan Tempat Parkir Mobil dalam keadaan kosong. Sedangkan Gambar 15 a dan b adalah menunjukkan hasil pengujian palang pintu masuk membuka dan menutup saat mobil ke-69 memasuki areal parkir.
5.
Daftar Pustakan
Kesimpulan
12. Light Emitting Diode Colours, http:// www. electronics-tutorials. ws/diode/ diode 8.html (10-4-2014).
Berdasarkan hasil perancangan, implementasi dan pengujian sistem, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Alat yang dibuat berhasil melakukan pengontrolan sesuai rancangan yaitu mengontrol buka tutup palang pintu masuk, buka tutup palang pintu keluar, sistem lubrication pada palang pintu masuk dan palang pintu keluar, menampilkan jumlah -120-
copyright @ DTE FT USU
