ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8 TUGAS AKHIR ANDRIANI NIRWANA BARUS

ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8

TUGAS AKHIR

ANDRIANI NIRWANA BARUS 112411007

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

Universitas Sumatera Utara


TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

ANDRIANI NIRWANA BARUS 112411007

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014


i

PERSETUJUAN

Judul

: Alat Ukur Intensitas Menggunakan Sensor Mikrokontroler AT Mega 8

Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas

: : : : : :

Cahaya LDR

Dengan Berbasis

Projek Akhir II Andriani Nirwana Barus 112411007 Diploma (D3) Metrologi dan Instrumentasi Fisika Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, Juni 2014

Disetujui Oleh Jurusan D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU Ketua,

Pembimbing,

Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc NIP. 196607291992032002

Dr. Kurnia Sembiring, M.S. NIP. 195801311986011001


ii

PERNYATAAN


PROJEK AKHIR II

Saya mengakui bahwa laporan projek akhir II ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2014

ANDRIANI NIRWANA BARUS

112411007


iii

PENGHARGAAN

Segala puji bagi Allah SWT, yang telah memberikan kesehatan, serta pertolongan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Barang siapa yang Allah beri petunjuk, maka tidak ada yang dapat menyesatkannya, dan barang siapa yang Allah sesatkan, maka tidak ada yang dapat memberinya petunjuk. Dan tak lupa salawat beriring salam penulis sampaikan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, yang telah membawa ke dunia yang terang benderang ini. Terimakasih kepada kedua orang tua tercinta, yaitu Anthoni Readi Barus dan Misriani yang telah membesarkan penulis. Semoga buah hatimu ini kelak menjadi orang yang berguna bagi ayah dan ibu serta masyarakat. Begitu juga kepada saudara-saudari tercinta Dicky Kurniawan, Alfisyahrina Febriani Barus dan Mustaqim Ramadhan Barus yang telah banyak membantu dan menyemangati penulis. Hanya Allah yang dapat membalas jasa-jasa kalian semua. Selama masa perkuliahan sampai penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Kurnia Sembiring, M.S selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu selama penyusunan tugas akhir ini. Semoga ilmu yang penulis dapat berguna untuk penulis dan masyarakat. Semoga Allah membalas semua kebaikan beliau yang telah diberikan kepada penulis. 2. Ibu Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc, selaku Ketua Program Studi Metrologi dan

Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara. 3. Ibu Dra. Ratna Askiah S, M.Si selaku Sekretaris Program Studi Metrologi dan

Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara. 4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma-III Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.


iv

5. Seluruh teman-teman DIII-Metrologi dan Instrumentasi

yang terlah

mendukung dan membantu penulis menyelesaikan tugas akhir. 6. Rhobby Maulana, Dwi Budi Prasetyo,Teguh Triantoro,Reza Al-Kausar dan seluruh setering comite, pengurus serta anggota UKM SIKONEK USU. 7. Dan semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satuper satu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

Amin Yaa Rabbal’alamin

Medan, Juni 2014 Hormat Kami,

Penulis


v


ABSTRACT

An instrument prototype for visible light intensity measurement has been designed and fabricated for the purpose of final project to obtain ahli madya Metrology and instrumentasi Universitas Sumatera Utara . The instrument is mainly supported by microcontroller at mega 8 system as the measurement data processing center. Further more the result of the measurement processing is displayed on LCD screen. To obtain the light intensity measurement data, it is required an instrument system which consists of microcontroller system, light dependent resistor (LDR) circuit to detect light intensity and convert it to analog voltage, and analog to digital converter (ADC) to convert from LDR circuit to be digital measured data for microcontroller. Furthermore, the microcontroller will prosess and calibrate the measurement data and dispays the data to the ouptut screen. Keyword : Light Intensity, Microcontroller, Liquid Crystal Display (LCD)


vi


ABSTRAK

Dalam tugas akhir ini telah dirancang dan dibuat suatu sistem untuk mengukur besarnya intensitas cahaya. Sistem tersebut bebasis pada mikrokontroler sebagai pengolah data. Selanjutnya hasil pengukuran ditampilkan pada sebuah layar LCD. Untuk dapat mengetahui informasi mengenai intensitas cahya, maka dibutuhkan suatu sistem perangkat keras pengukuran yang dilengkapi dengan perangkat lunak. Perangkat keras yang digunakan yaitu rangkaian sensor cahaya LDR ( Light Dependent Resistor ) untuk mendeteksi intensitas cahaya, kemudian mengkonversikannya menjadi tegangan. Rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter ) untuk mengubah tegangan analog yang berasal dari rangkaian sensor cahaya, untuk menjadi data pengukuran digital. Sistem mikrokontroler untuk mengelolah dan mengkalibrasi data hasil pengukuran tersebut ditampilkan pada layar LCD ( Liquid Crstal Display ). Kata kunci : Intensitas Cahaya, Mikrokontroler,LCD


vii

DAFTAR ISI

Halaman Persetujuan .................................................................................................................... i Pernyataan............................................................................................................ii Penghargaan ....................................................................................................... iii Abstract............................................................................................................... v Abstrak ............................................................................................................... vi Daftar Isi ............................................................................................................ vii Daftar Tabel ........................................................................................................ ix Daftar Gambar ..................................................................................................... x Daftar Singkatan ................................................................................................ xii Bab 1.

Pendahuluan 1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2. Rumusan Masalah ......................................................................... 2 1.3. Batasan Masalah ............................................................................ 3 1.4. Tujuan Penelitian ........................................................................... 3 1.5. Metode Penulisan .......................................................................... 3 1.6. Sistematika Penulisan .................................................................... 4

Bab 2.

Tinjauan Pustaka 2.1.Sensor Cahaya .............................................................................. 6 2.2.Light Dependent Resistor (LDR)................................................... 8 2.2.1. Sensitivitas ........................................................................ 9 2.2.2. Spektrum Respons ............................................................. 10 2.2.3. Kecepatan Respons ............................................................ 10 2.3.Mikrokontroler.............................................................................. 12 2.3.1. Sejarah Mikrokontroler ...................................................... 12 2.3.2. Mikrokontroler Atmega 8 .................................................. 13 2.3.3. Fitur Atmega 8 .................................................................. 14 2.3.4. Konfigurasi Pin AVR Atmega 8 ........................................ 15 2.3.5. Blok Diagram Atmega 8 .................................................... 18 2.3.6. Arsitektur Mikrokontroler AVR RISC ............................... 19 2.3.7. General Purpose Register AVR.......................................... 21 2.3.8. Stack Pointer ..................................................................... 21 2.3.9. Peta Memori AVR Atmega 8 ............................................. 22 2.3.10. Status Register ................................................................... 23 2.3.11. Timer/Counter 0 ................................................................ 25


viii

2.3.12. Komunikasi Serial pada Atmega 8 ..................................... 25 2.4.Analog To Digital Converter ( ADC ) ........................................... 27 2.5.Pemrograman Mikrokontroler Menggunakan CodeVision AVR .... 28 2.6.Software Desain PCB ................................................................... 32 2.6.1. Fungsi Tiap Fitur Proteus Prof 7.7 ..................................... 33 Bab 3.

Perancangan Alat Dan Program 3.1. Prinsip Kerja Alat ........................................................................ 35 3.1.1. Blok Diagram dan Fungsinya .............................................. 35 3.2. Perangkat Keras ........................................................................... 36 3.2.1. Rangkaian Sensor Cahaya LDR ........................................ 36 3.2.2. Mikrokontroler.................................................................. 37 3.2.3. Saklar................................................................................ 38 3.2.4. Sirkit Display LCD ........................................................... 38 3.2.5. ADC ................................................................................. 39 3.3. Perangkat Lunak ........................................................................... 39

Bab 4.

Pengujian Rangkaian Dan Analisa Program 4.1. Hasil Rancangan Bangun............................................................... 41 4.2. Koefisien Kalibrasi ....................................................................... 42 4.3. Pengkalibrasian Alat ..................................................................... 43 4.4. Pengukuran Intensitas cahaya ........................................................ 44 4.5. Analisa Sistem .............................................................................. 48

Bab 5.

Kesimpulan 5.1. Kesimpulan……………………………………………………….50 5.2 Saran.............................................................................................. 51 Daftar Pustaka ....................................................................................................... 52 Lampiran ............................................................................................................... 53


ix

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel 2.1 2.2 2.3 3.1 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

Judul

Halaman

Fungsi khusus Port b Fungsi khusus Port C Nama-Nama Fitur Proteus Profesional dan Kegunaannya Pin LCD dan Fungsinya Data Koefisien Kalibrasi Data Pengujian Pertama Data Pengujian Kedua Data Pengujian Ketiga Data Pengujian Keempat Data Pengujian Kelima Tingkat Keakuratan Hasil Pengukuran

16 17 33 38 42 44 45 46 46 47 48


x

DAFTAR GAMBAR

Nomor Gambar 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4.1 4.2

Judul

Halaman

Cahaya yang tak terpolarisasi dan cahaya yang terpolarisasi Warna-warna spectrum Grafik Kepekaan Mata Bentuk LDR Grafik Iluminasi Cahaya Geometri Elektroda Permukaan LDR Grafik Respon LDR Grafik Respons Waktu ATMEGA 8 Konfigurasi kaki ( pin ) atmega 8 Blok Diagram Atmega 8 Arsitektur Mikrokontroler AVR RISC Arsitektur Harvard Proses pengambilan instruksi dan pengeksekusian instruksi secara parallel Prinsip kerja Pipelining General Purpose Register AVR Stack Pointer Peta Memori At mega 8 Status Register Atmega 8 Blok USART Diagram blok ADC Tampilan Pertama Kali CodeVision dijalankan Tampilan window Proteus Prof Blok Diagram Sistem Secara Keseluruhan Skematik diagram perangkat keras sistem LCD 2x16 karakter Blok diagram LCD Diagram alir program miktokontroler untuk pemrosesan data pengukuran intensitas cahaya Perangkat Keras dari bagian Luar Perangkat Keras dari bagian dalam

6 7 8 8 9 10 10 11 14 15 18 19 19 20 20 21 21 22 23 26 28 32 33 35 37 38 38 40 41 41


xi

4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8

Grafik Lux Meter Standar Meter Uji Grafik Lux Meter Standar Meter Uji Pengukuran Pertama Grafik Lux Meter Standar Meter Uji Pengukuran Kedua Grafik Lux Meter Standar Meter Uji Pengukuran Ketiga Grafik Lux Meter Standar Meter Uji Pengukuran Empat Grafik Lux Meter Standar Meter Uji Pengukuran Kelima

Vs Lux Vs Lux Vs Lux Vs Lux Vs Lux Vs Lux

43 45 45 46 47 47


xii

DAFTAR SINGKATAN

ADC AIN1 AIN0 ALU BIOS BLD BSN BST Cds DAC DBMS DOS GPR IC ICP IDE INT 1 INT 0 LCD LDR LPF MISO MOSI OC1 A OC1 B OC2 PCB RW RS SCK SFR �� .𝑆𝑆𝑆𝑆 T1 T0 TOSC1 TOSC2 XCK

= Analog to Digital Converter = Analog Comparator Negative Input = Analog Comparator Positive Input = Arithmetic Logic Unit = Basic Input Ouput System = Bit Load = Badan Standarisasi Nasional = Bit Store = Kadmium Sulfide = Digital to Analog = Database Management System = Disk Operating System = General Purphose Register = Intergrated Circuit = Input Capture Pin = Integrated Development Environtment = External Interrupt 1 Input = External Interrupt 0 Input = Liquid Crstal Display = Light Dependent Resistor = Low Pass Filter = SPI Bus Master Input / Slave Output = SPI Bus Master Output / Slave Input = Output Compare A Match Output = Output Compare B Match Output = Output Compare Match Output = Printed Circuits Board = Read Write = Register Select = SPI Bus Serial Clock = Special Function Register = SPI Slave Select Input = Timer/Counter1 External Counter Input = Timer/Counter0 External Counter Input = Timer Oscillator Pin 1 = Timer Oscillator Pin 2 = USART External Clock Input/Output


ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8 TUGAS AKHIR ANDRIANI NIRWANA BARUS

Recommend Documents