BAB II METODE PERANCANGAN APLIKASI
2.1 MIKROKONTROLER Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering disebut single chip mikrokomputer. Mikrokontroler merupakan sistem komputer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC yang memiliki beragam fungsi. Perbedaan lainnya adalah perbandingan RAM dan ROM yang sangat berbeda antara komputer dengan mikrokontroler. Dalam mikrokontroler, ROM jauh lebih besar dibanding RAM. Sedangkan dalam komputer, RAM jauh lebih besar dibanding ROM.
(Sumber: Buku Belajar Mudah Mikrokontroler AT89S52 Dengan Bahasa BASIC Menggunakan BASCOM-8051. Penerbit ANDI Yogyakarta 2005)
Perlengkapan dasar dari mikrokontroler ini adalah: a) CPU ( Central Prosesing Unit ), unit ini terbagi atas unit pengendali yang berfungsi untuk mengambil, mengkode dan melaksanakan urutan intruksi dari sebuah program yang terdapat di memor y, CPU juga mempunyai kemampuan untuk memahami dan menjalankan suatu intruksidari kode biner. Unit ini juga mengatur urutan operasi dengan menghasilkan sinyal pengendali, berikutnya adalah unit sistem yang berfungsi untuk mengendalikan Bus data dan Bus alamat. b) Internal RAM ( Random Accsess Memmory ), RAM yaitu memory yang dapat dibaca atau ditulis. Data dalam RAM akan hilang bila suplay arus dari catu daya dihilangkan. Oleh karena itu, program mikrokontroler tidak disimpan dalam RAM melainkan disimpan dalam EPROL. 5
c) ROM ( Read Only Memmory ), ROM merupakan memory yang hanya dapat dibaca. Data dalam ROM tidak terhapus walaupun aliran catu daya terputus, karena itu memori ini cocok digunakan untuk menyimpan program mikrokontroler. d) Address
bus,
alamat
apabila
suatu
alat
dihubungkan
dengan
mikrokontroler, maka harus ditetapkan terlebih dahulu alamat ( address ) dari alat tersebut, hal ini bertujuan untuk menghindarkan terjadinya dua alat yang bekerja secara bersamaan yang mungkin dapat menyebabkan kesalahan. e) Bus data, data dari setiap proses kerja dari system mikrokontroler mempunyai data yang diperlukan untuk proses kerja tersebut, data ini merupakan
hasil
kombinasi
dari
bit-bit
yang dihasilkan
dalam
pengoperasiaan komponen-komponan digital. Kesatuan dari saluran data disebut bus data f) Pengendali, selain bus alamat dan bus data mikrokontroler juga dilengkapi dengan bus pengendali ( Control Bus ) yang berguna umtuk menyerempakkan operasi mikrokontroler dengan operasi rangkaian luar. Masukkan atau keluaran, sering disebut I / O ( Input / Output ). Gunanya yaitu untuk melakukan hubungan dengan piranti luar sistem, alat I / O dapat menerima data dari mikrokontroler dan dapat pula sistem masukkan ke mikrokontroler.
Mikrokontroler umumnya dikelompokkan dalam satu keluarga. Berikut adalah contoh-contoh keluarga mikrokontroler:
Keluarga MSC-51
Keluarga MC68HC05
Keluarga MC68HC11
Keluarga AVR
Keluarga PIC 6
Beberapa mikrokontroler yang termasuk kedalam keluarga MSC-51 sebagai berikut:
AT89C51/52/53
AT89C0151/205/4051
AT89S51/52/53
Dan lain-lain. (Sumber: Buku Belajar Mudah Mikrokontroler AT89S52 Dengan Bahasa
BASIC Menggunakan BASCOM-8051. Penerbit ANDI Yogyakarta 2005)
Sedangkan yang termasuk kedalam keluarga AVR sebagai berikut:
Atmega 16
Atmega8535
Atmega322
Dan lain-lain.
7
Gambar 2.1 Mikrokontroler Atmega16
(Sumber:
Atmel
AVR
Microcontroller
Primer:
Programming
and
Interfacing.Morgan & Claypool 2008)
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel. Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general purpose timer fleksibel dengan mode compare interrupt internal dan eksternal, serial UART UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMega16. ATMega16 mempunyai 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus
8
Gambar 2.2 Blok Diagram Mikrokontroler Atmega16
(Sumber:
Atmel
AVR
Microcontroller
Interfacing.Morgan & Claypool 2008)
9
Primer:
Programming
and
Beberapa keistimewaan dari AVR ATMEGA16 antara lain: 1. Mikrokontroler AVR 8 bit yang memilliki kemampuan tinggi dengan konsumsi daya rendah 2. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16MHz 3. Memiliki kapasitas Flash memori 16 Kbyte, EEPROM 512 Byte dan SRAM 1 Kbyte 4. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D 5. CPU yang terdiri dari 32 buah register 6. Unit interupsi dan eksternal 7. Port USART untuk komunikasi serial 8. Fitur peripheral
Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan (compare) o Dua buah Timer/Counter 8 bit dengan Prescaler terpisah dan Mode Compare o Satu buah Timer/Counter 16 bit dengan Prescaler terpisah, Mode Compare dan Mode Capture
Real Time Counter dengan Oscillator tersendiri
Empat kanal PWM
8 kanal ADC
Antarmuka Serial Peripheral Interface (SPI) Bus
Watchdog Timer dengan Oscillator Internal
On-chip Analog Comparator
9. Non-volatile program memory
10
2.2 KIPAS
Gambar 2.3 Kipas dc
Kipas sering di gunakan untuk pendingin baik di dalam pendingin ruangan maupun pendingin dalam pc,fan terdapat dalam banyak versi ada yang menggunakan input listrik 12 v sampai ac 220v.
11
2.3 SENSOR INFRA RED (IR) Dalam pendektesian orang yang akan masuk akan di gunakan Infra red Karena infrared merupakan solusi yang yang murah dan mudah untuk di gunakan karena infra red tidak terganggu oleh sinar lain dan merupakan sinar tidak tampak maka tidak akan mengganggu bagi manusia.Infrared juga sangat sensitif di terima oleh penerima ir,dengan hanya di halangi sudah dapat mendeteksi bahkan di pintu lift ada yang menggunakan infrared ini. Infra Red (infra merah) adalah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih daripada cahaya nampak yaitu di antara 700 mm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi. Sinar matahari Langsung terkandung 93 lumens per watt flux radian yang termasuk di dalamnya infrared (47%), cahaya tampak (46%), dan cahaya ultra violet ( 6%). Sinar infrared terdapat pada pada cahaya api,cahaya matahari, radiator kendaraan atau pantulan jalan aspal yang terkena panas.Saraf pada kulit kita dapat menginderai perbedaan suhu permukaan kulit ,namun kita tidak dapat merasakan sinar infrared. Sinar infrared bahkan digunakan untuk memanaskan makanan.Misalnya pada restauran cepat saji. Kita memanfaatkan detektor infra red setiap benda yang dipancarkan infra red akan memantulkan dan atau nyerap infra red sehingga detektor menangkap panjang gelombang yang berbeda sesuai suhu yang dikeluarkan benda. Karena sumber utama sinar infra red merupakan radiasi termal ataupun radiasi panas, setiap benda memiliki suhu panas tertentu bahkan yang kita kira tidak cukup panas untuk meradiasikan cahaya tampak dapat
12
mengeluarkan energi dan terlihat pada infrared Semakin panas sesuatu semakin dapat dia meradiasikan radiasi infrared. Inilah yang menjadi dasar pendeteksian suhu badan manusia dan pendeteksian sensor untuk mengidentifikasikan orang yang terserang firus flu burung atau flu babi di bandara-bandara internasional. Manusia pada suhu normal meradiasikan sinar infrared cukup kuat ,panjang gelombangnya sekitar 10 mikron. Banyak benda menyerap radiasi infra red namun ada juga yang memantulkan khususnya sinar near infrared, sinar near infra red tidak berhubungan dengan suhu bendanya kecuali benda tersebut sangat panas suhunya. Infra red dapat digunakan juga sebagai gelombang cariier yang dapat memperpanjang jarak batas penerimaan gelombang ,namun gelombang yang ditransmisikan harus line of sight (LOS) atau lurus infrared tidak dapat berbelok jika radius pancar vertikal sinar ter halang oleh suatu benda walaupun benda itu transparan. (Sumber: ilmukomunikasidata.wordpress.com. Akses 03 Januari 2012)
13
Gambar 2.4 Sensor Infra Red (IR) (Sumber: http://nirarin.blogspot.com Akses 02 Januari 2012)
Infra merah atau Infra Red ternyata memiliki manfaat yang sangat besar dalam kehidupan sehari-hari. Hampir semua bidang memanfaatkan infra merah atau Infra Red ini sebagai peralatan utama maupun penunjang dalam bekerja antara lain: Bidang Kesehatan 1. Mengaktifkan molekul air dalam tubuh. Hal ini disebabkan karena inframerah mempunyai getaran yang sama dengan molekul air. Sehingga, ketika molekul tersebut pecah maka akan terbentuk molekul tunggalyang dapat meningkatkan cairan tubuh. 2. Meningkatkan metabolisme tubuh. jika sirkulasi mikro dalam tubuh meningkat, racun dapat dibuang dari tubuh kita melalui metabolisme. Hal ini dapat mengurangi beban liver dan ginjal. 3. Inframerah jarak jauh banyak digunakan pada alat-alat kesehatan. Pancaran panas yang berupa pancaran sinar inframerah dari organ-organ tubuh dapat dijadikan sebagai informasi kondisi kesehatan organ tersebut. Hal ini sangat bermanfaat bagi dokter dalam diagnosis kondisi pasien sehingga ia dapat membuat keputusan tindakan yang sesuai dengan kondisi pasien tersebut. Selain itu, pancaran panas dalam intensitas tertentu dipercaya dapat digunakan untuk proses penyembuhan penyakit seperti cacar. Contoh penggunaan inframerah yang menjadi trend saat ini adalah adanya gelang kesehatan Bio Fir. Dengan memanfaatkan inframerah jarak jauh, gelang tersebut dapat berperang dalam pembersihan dalam tubuh dan pembasmian kuman atau bakteri. 14
Bidang komunikasi 1. Adanya kamera tembus pandang yang memanfaatkan sinar inframerah. Sinar inframerah memang tidak dapat ditangkap oleh mata telanjang manusia, namun sinar inframerah tersebut dapat ditangkap oleh kamera digital atau video handycam. Dengan adanya suatu teknologi yang berupa filter iR PF yang berfungi sebagai penerus cahaya infra merah, maka kemampuan kamera atau video tersebut menjadi meningkat. Teknologi ini juga telah diaplikasikan ke kamera handphone 2. Inframerah digunakan untuk komunikasi jarak dekat, seperti pada remote TV. Gelombang inframerah itu mudah untuk dibuat, harganya relatif murah, tidak dapat menembus tembok atau benda gelap, serta memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diinterfensi oleh cahaya matahari. 3. Sebagai alat komunikasi pengontrol jarak jauh. Inframerah dapat bekerja dengan jarak yang tidak terlalu jauh (kurang lebih 10 meter dan tidak ada penghalang)
15
2.4
RELAY Relay adalah switch elektromagnetik yang berkerja sesuai dengan input
yang masuk ke dalam salah satu kaki pin
Gambar 2.5 Relay (sumber http://pedagangelektronik.com/?cat=31 akses 14 april 2012)
Untuk dapat mengendalikan kipas maka di butuhkan relay karena supply listrik dari port mikrocontrlorer tidak cukup untuk menghidupkan kipas angin karena itu di butuh relay ini.
16
2.5 SENSOR SUHU Sensor shu yang digunakan adalah lm 35
Gambar 2.6 lm35 www.national.com/ds/LM/LM35.pdf akses 27 april 2012
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC . 17
Menurut Sarwidi (2007), flowchart adalah representasi grafik dari langkahlangkah yang harus diikuti dalam menyelesaikan suatu permasalahan yang terdiri atas sekumpulan simbol, dimana masing-masing simbol merepresentasikan suatu kegiatan tertentu. Flowchart diawali dengan penerimaan input, pemprosesan input, dan diakhiri dengan penampilan output. 2.6 FLOWCHART Flowchart dalam Bahasa Indonesia diterjemahkan sebagai Diagram Alir. Dari dua kata ini, maka dapat kita bayangkan bahwa flowchart itu berbentuk diagram yang bentuknya dapat mengalirkan sesuatu. Hal ini memang benar, flowchart memang melukiskan suatu aliran kegiatan dari awal hingga akhir mengenai suatu langkah-langkah dalam penyelesaian suatu masalah. Masalah tersebut bisa bermacam-macam, mulai dari masalah yang sederhana sampai yang kompleks. Masalah yang kita pelajari tentu saja masalah pemrograman dengan menggunakan komputer, tetapi secara logika dapat kita awali dengan mengamati permasalahan dalam kehidupan sehari-hari kita. Contoh sederhananya adalah masalah membuat secangkir kopi. Dalam membuat secangkir kopi, tentu saja diperlukan langkah-langkah yang berurutan agar hasilnya dapat sesuai dengan apa yang kita inginkan, yaitu secangkir kopi. Demikian halnya dalam memprogram, diperlukan suatu algoritma (urutan langkah-langkah logis penyelesaian masalah yang disusun secara sistematis) agar program yang kita buat dapat berjalan dan memberikan hasil yang valid. Nah, untuk merepresentasikan algoritma itulah kita gunakan flowchart.
18
2.7 OPEN LOOP SYSTEM DAN CLOSE LOOP SYSTEM Sistem kontrol open loop
Aksi kontrolnya tidak tergantung dari output sistem.
Tidak dapat memberikan kompensasi/koreksi jika ada gangguan (lihat gambar a).
Contoh : mesin cuci, oven, AC, dll.
Ketepatan hasil bergantung pada kalibrasi.
Sederhana dan murah.
Sistem kontrol close loop
Aksi kontrolnya bergantung pada output sistem (melalui feedback).
Mengatasi kelemahan sistem open loop karena bisa memberikan koreksi saat ada gangguan
Mungkin terjadi “overkoreksi”, sehingga sistem justru menjadi tidak stabil
Kompleks dan mahal, karena komponen lebih banyak
19
