BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Pada bahasan Bab II dapat dijadikan rujukan dalam perencanaan alat ini. Dalam bab ini akan dibahas mengenai perencanaan
dan
“
Perpustakan
Perancangan
Alat
Penghitung
Pengunjung
Ke
pembuatan alat Dengan
Microcontroler AT 89S51 dengan Penampil LCD“
3.1
PENDAHULUAN Dalam perencanaa ini dijelaskan bahwa semua data masuk lewat rangkaian input yang di fungsikan sebagai rangkaian input dan data tersebut selanjutnya di proces oleh mikrokontroler 89S51 dan hasil dari proces kontrol di tampilkan di layar LCD. Sistem kerja dari rangkaian alat ini dapat dilihat pada gambar dibawah
INPUT
PROCES
OUTPUT
SENSOR
MC 89S51
LCD
Gambar 3.1.Diagram blok alat (Rancangan)
30
R_ARRAY 10K LCD 1 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9'
9
8
7
6
5
4
3
2
+VCC 1
+VCC 1
16
1
D1
R3
2 2
1 1N4001
10K
3
VCC +5V
R8
D5
R7 R R
LED
4
R6 R
U3A
R
DIS 5
CV
THR
3
1
7
2
3 6
D2
D3
R2 R
74LS00
1N4001
C1
2
U2 NE555
1
1
1N4001 R9
39 38 37 36 35 34 33 32
Output Tx IR
2
U3A
+VCC
30pF
1 3 3
U3A C6R5
2
U3A
1
1
C3 10uF
74LS00
3
3
2
2 74LS00
R4 10K
74LS00
C2 30pF
X-TAL 12MHz
1 2 3 4 5 6 7 8 19 18 9 31
R
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
P1.0/T2 P1.1/T2-EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
XTAL1 XTAL2 RST
ALE/PROG
PSEN
21 22 23 24 25 26 27 28
S1
SW START
10 11 12 13 14 15 16 17
S2
SW RESET
29 30
EA/VPP AT89S52
VCC +5V R
R2
Output Rx IR R
D7 R2 Q1 NPN
D6
Ground
D1
LM7812 2
1
1N4001 C4 10uF
VIN
VOUT
Output +12V
2
Ground C5 10uF
3
R
Input 12V 1
GND
Q
1
TR
2
2
+ C7 C-POL
Gambar 3.2.Skema Rangkaian Penghitung Pengunjung Ke Perpustakan Dengan Microcontroler AT 89S51 (Rancangan) 3.2
PRINSIP KERJA RANGKAIAN Prinsip kerja dari alat “ Perencaaan Dan Pembuatan Alat Penghitung Pengunjung Ke Perpustakan Dengan Microcontroler AT 89S51 Dengan Penampil LCD “ adalah setiap mahasiswa yang masuk ke ruang perpustakaan masuk lewat pintu khusus dan sensor infra merah di letakkan di pintu khusus tersebut. Sensor infra merah tersebut akan mendeteksi setiap ada pengunjung yang masuk. Dan data masuknya pengunjung itu kemudian di psoses oleh mikrokontroler dengan menghitung berapa banyak data yang masuk dan selanjutnya akan di tampilkan ke layar LCD sebagai keluaran data
31
PERANGKAT KERAS PENUNJANG ALAT 3.3.1
Rangkaian Sensor VCC +5V
R8
D5
R7 R R
LED
4
R6 R
U3A
R
Q DIS
5
CV
THR
3
1
7
2
3 6
1
TR
2
2
D2
D3
U2 NE555
R2 R
Output Tx IR
74LS00
1N4001 2
R9
1
1
1N4001
2
U3A 1 3 U3A
3
3.3
C6R5
2
U3A
1
1
74LS00
3
3
2
2 74LS00
74LS00
R VCC +5V R
R2
Output Rx IR R
D7 R2 Q1 NPN
D6 R +
C7 C-POL
Gambar 3.3. Rangkaian Sensor Pada gambar di atas terdiri dari rangkaian pengirim dan penerima. Rangkaian pengirim keluarkan dari infrared dan rangkaian penerima di lakukan oleh photodioda. Dalam keadaan kerja normal dioda kolektor berada dalam keadaan reverse bias dan dioda emitor dalam keadaan forward bias. Dalam dioda kolektor yang mendapat tegangan reverse ini, selalu sedikit arus bocoran Ico yaitu arus bocoran antara kolektor dan basis.
32
Ico ini selain berpengaruh oleh temperatur juga di pengaruhi oleh intensitas cahaya yang datang pada kolektor junction. Pada rangkaian basis yang terbuka semua Ic akan mengalir ke basis transistor tersebut. Ini akan menghasilkan arus kolektor sebesar β.Ic, sehingga besarnya arus kebocoran antara kolektor emitor Ice adalah Ice = β.Ic + Ic = (β+1). Ic Ice = β.Ic Dengan demikian pengaruh cahaya pada sebuah transistor photo adalah β kali lebih besar dari pada pengaruhnya dioda photo, ini berarti transistor photo lebih sensistif terhadap cahaya. Di dalam mengoperasikan trnasistor photo, rangkian basis selalundi buka dengan demikian akan di dapatkan sesitivitas yang maksimal terhadap cahaya. Untuk mendapatkan sensitivitas cahaya yang lebih besar lagi, transistor ini dapat di rangkaikan dengan sebuah transistor bipolar biasa untuk mendapatkan susunan darlington. Pada susunan darlington ini Ice dari transisitor photo di masukkan pada basis transistor bipolar, sehingga akan menghasilkan arus kolektor sebesar β2.Ice, Dari sini tampak bahwa dengan susunan darlington ini akan diperoleh sensitivitas yang jauh lebih besar dari pada penggunaan transistor photo biasa. Tetapi susunan darlington ini mempunyai kecepatan kerja yang agak lambat.
Sehingga dengan susunan
33
darlington ini sensitivitas yang paling besar dan kecepatan kerjanya lebih lambat. 3.3.2
Rangkaian Mikrokontroler 89S51 Kita membutuhkan 1 buah MC 89S51 untuk pengontrolan alat ini. Semua prinsip kerja pengontolan ini akan diatur lewat perangkat lunak atau software. Rangkaian sederhana dapat kita lihat pada gambar
dibawah.
Rangkaian
ini
sangat
sederhana
hanya
menghubungkan TR dan RX pada kaki-kaki mikrokontroler. Rangkaian sensor masuk port 3.1 Sensor infra merah tersebut akan mendeteksi setiap ada pengunjung yang masuk. Dan data masuknya pengunjung itu kemudian di psoses oleh mikrokontroler dengan menghitung berapa banyak data yang masuk dan selanjutnya akan di tampilkan ke layar LCD sebagai keluaran data lewat port 0.0port 0.7 pada microcontroler 89S51.
34
R_ARRAY 10K LCD 1 1' 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 9'
9
8
7
6
5
4
3
2
+VCC 1
+VCC 1
16
1
D1
R3
2 2
1 1N4001
3
10K
39 38 37 36 35 34 33 32 C1
+VCC C3 10uF
R4 10K
30pF
C2 30pF
X-TAL 12MHz
1 2 3 4 5 6 7 8
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P1.0/T2 P1.1/T2-EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
19 18 XTAL1 9 XTAL2 RST 31
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD PSEN ALE/PROG
21 22 23 24 25 26 27 28
S1
SW START
10 11 12 13 14 15 16 17
S2
SW RESET
29 30
EA/VPP AT89S52
LM7812 2
1
1N4001 C4 10uF
VIN
VOUT
Output +12V
2
Ground C5 10uF
3
Ground
D1
GND
Input 12V 1
Gambar 3.4.Rangkaian Mikrokontroler 89S51 dan LCD (Rancangan)
3.4
APLIKASI TAMPILAN LCD LCD yang digunakan adalah : M1632 yang terdiri dari 2 baris, 16 kolom dimulai dari baris 1 paling atas dan kolom 0 paling kiri. LCD difungsikan untuk menampilkan data yang telah didapat dari sensor infared. Pada pin nomor 3 dari LCD dihubungkan dengan VR 10 K ohm yang
35
digunakan untuk mengatur tampilan contrast pada LCD. Backlight pada LCD M1632 memerlukan tegangan sebesar 4.3 V
sehingga untuk
menurunkan tegangan yang sebesar 5 Volt dari suplay perlu ditambahkan dioda sebelum tegangan di hubungkan ke pin 15. Sebelum menampilkan karakter pada LCD, maka harus mengikuti prosedur sebagai berikut : Inisialisasi Pemesanan Tempat Penulisan Data 1.
Iniisalisasi data terdiri dari : Display clear 0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
RS
R/-W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Instruksi ini akan menghapus semua display dan mengembalikan kursor ke posisi awal ( alamat 0) Cursor Home 0
0
0
0
0
0
0
0
0
x
RS
R/-W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Instruksi ini akan mengembalikan kursor ke posisi awal ( alamat 0) Entry Mode-Set 0
0
0
0
0
0
0
0
I/D
S
RS
R/-W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
36
Instruksi ini akan mengatur arah pergerakan kursor dan apakah display akan di geser. -
Jika I/D = 1 alamat akan dianikkan dan kursor bergerak ke kanan dan jika I/D = 0 alamat akan diturunkan dan kursor bergerak ke kiri.
-
Jika S = 1, semua display akan di geser, tetapi posisi kursor tidak berubah,
-
Jika s=1 dan I/D, display akan digeser ke kiri dan jika S = 1 dan I/D = 0 display akan digeser ke kanan.
-
Jika S= 0, display tidak akan di geser Display ON/OFF Control 0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
RS
R/-W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D = 1, Display akan di tampilkan D = 0, Display tidak ditampilkan C = 1, kursor akan di tampilkan C = 0, kursor tidak di tampilkan B = 1, karakter tempat posisi kursor berkedip B = 1, karakter tempat posisi kursor tidak berkedip Cursor / Displya Shift 0
0
0
0
0
0
S/C
R/L
*
*
RS
R/-W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Instruksi ini akan menggerakkan kursor dan menggerakkan display tanpa mengubah RAM
37
S/C
R/L
OPERASI
0
0
Posisi kursor di geser ke kiri
0
1
Posisi kursor di geser ke kanan
1
0
Seluruh display di geser ke kiri dengan kursornya
1
1
Seluruh display di geser ke kanan dengan kursornya
Function Set 0
0
0
0
0
0
1
*
*
*
RS
R/-W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DL = 1, panjang data diatur 8 bit. DL = 0, panjang data 4 bit (D7-D4) Pin yang digunakan Pin data LCD tipe ini terdiri dari 16 poin. No.
Nama
Fungsi
1
Vss
GND
2
Vcc
+ 5V
3
Vee
LCD Contrast
4
RS
1 = Input Data, 0 = Input Instruksi
5
R/W
1 = Read, 0 = Write
6
E
Enable
38
7
D0
Data 0
8
D1
Data 1
9
D2
Data 2
10
D3
Data 3
11
D4
Data 4
12
D5
Data 5
13
D6
Data 6
14
D7
Data 7
15
VBL+
4-4,2 Volt
16
VBL-
GND
Pemesanan tempat Ke baris dan kolom dengan memberikan RS = 0. untuk baris 1data yang dikirim adalah 8XH atau 1000 xxxxB dan baris 2 data yang dikirim adalah CXH atau 1100 xxxxB dimana x menunjukkan kolom 0-15 (0H-FH). Penulisan karakter Ke baris dan kolom tersebut dengan memberi RS = 1. karakter yang dikirim dalam format ASCII. 3.5
PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK (SOFTWARE) Program bantu untuk mempelajari dan menjalankan mikrokontroler 8031, yaitu MCS-51 dan menggunakan simulator AVSIM51. Program utamanya dengan menggunakan ekstensi .H51 diubah dengan MCS-51 menjadi berekstensi HEX, PRN, dan BIN.
39
Alat untuk simulator menggunakan EPROM Emulator. Sebelum menyusun program assembly, terlebih dahulu disusun flowchart (diagram alur) yang sesuai. Dengan diagram alur struktur pembuatan program lebih terarah dan lebih mudah. Diagram alur program dapat dilihat pada gambar dibawah. Pembuatan
program
assembly
bertujuan
untuk
menjalankan
mikrokontroler agar dapat mengatur data masukan dari sesor infra red dan data di keluarkan ke LCD. 3.5.1. Instruksi Aritmatika Penambahan (ADD) Instruksi ini akan menjumlahkan suatu data dengan isi akumulator dan hasilnya disipan dalam akumulator. Penambahan hanya melibatkan register akumulator. Penambahan ada 2 macam yaitu tanpa carry (ADD) dan dengan carry (ADDC). ADD
: (A) <-(A) + data
ADDC
: (A) <-(A) + (C) + data
Bilangan berukuran 1 byte dapat ditambahkan dengan perintah ADD dan ADDC. Pengurangan (SUBB) Instruksi ini akan mengurangkan isi akumulator dengan carry flag dan isi data. Hasilnya akan disimpan dalam akumulator. SUBB
: (A) <-(A) + (C) + data
Perkalian (MUL)
40
Instruksi ini akan mengalikan isi akumulator dengan isi register B MUL
: (AB) <-(A) * (B)
Byte bawah hasil perkalian disimpan dalam akumulator. Byte atas disimpan dalam register B Pembagian (DIV) Instruksi ini akan membagi isi akumulator dengan isi register B. DIV
: (AB) <-(A) / (B)
Akumulator akan berisi hasil bagi, sedangkan register B berisi sisa pembagian Penambahan satu (INC) Proses increment merupakan proses penambahan satu pada isi suatu register atau memori. INC A
: (A) <-(A) + (1)
Pemakaian intruksi ini menghemat pemakaian memeori karena INC hanya instruksi 1 byte Pengurangan satu (INC) Proses decrement merupakan proses pengurangan satu pada isi suatu register atau memori. DEC R0
: (R0) <-(R0) - (1)
Pemakaian intruksi ini menghemat pemakaian memeori karena DEC hanya instruksi 1 byte.
41
Start
Initialisation
Tampil Menu T Y
Tombol Start
Tombol Reset T
Y
Baca Sensor
Konversi Data to ASCII
Tampil Data to LCD
T
End of File
Y
End
Gambar 3.5. Flowchart Program Rangkaian ( Rancangan )
42
3.6. PEMBUATAN PERANGKAT KERAS Dalam pembuatan perangkat keras ini terdapat beberapa tahap. Mulai dari pembuatan rancangan perblok rangkaian. Kemudian di lanjutkan dengan penyusunan di atas papan percobaan (Project Board) dan di cek outputnya supaya benar benar optimal. Setelah selesai dan yakin atas pemilihan komponen, kemudian di buat rangkaian patennya dalam papan PCB. Setelah semua blok rangakain bisa bekerja sesuai yang diharapkan, kemudian masing masing blok tersebut di rangkai sesuai urutan rangkainnya. Selanjutnya output-nya di cek lagi, di yakinkan hingga antara teori dan hasil pekerjaan sudah sesuai. Jika dalam tahap diatas sistem rangkaian sudah dapat bekerja, maka langkah selanjutnya adalah pembuatan alat sebenarnya. Dalam pembuatan alat sebenarnya ada beberapa langkah yang akan penulis lakukan yaitu : 3.6.1. Persiapan alat dan bahan Untuk menyesaikan modul ini ada beberapa alat dan bahan yang penulis persiapkan, antara lain : 1. Solder, gondorukem, dan tenol 2. Bor PCB dan mata bor 1 mm 3. Alat potong berupa bergaji dan cutter 4. Obeng plus dan minus 5. Project Board
43
6. Tang jepit dan tang potong 7. Alat ukur berupa multitester 8. Ferry Chloride (Fe Cl3) 9. PCB polos 10. Amplas Halus Selain alat dan bahan dia atas penulis juga mempersiapkan komponen – komponen yang akan digunakaan dalam pembuatan rangkaian ini. Tabel 3.1. Daftar Komponen NO 1
KOMPONEN Resistor
TYPE
JUMLAH
200 ohm
3 Buah
470 ohm
3 Buah
1 K ohm
2 Buah
2 K ohm
1 Buah
1,8 K ohm
1 Buah
2
Variabel Resistor
10 K ohm
2 buah
3
Kapasitor non Polar
30 p F
2 buah
10 µ F
4 buah
10 µ F
5 buah
1 µ F / 16 V
2 buah
10 µ F / 16 V
4 buah
220 µ F/ 25 V
1 buah
4
Elektrolit Kondensator
5
Kristal
12 M Hz
1 buah
6
Trafo
3A
1 buah
44
7
Dioda
3A
4 Buah
8
IC regulator
LM 7805
1 Buah
9
IC mikrokontroler
AT89S51
1 Buah
10
LCD
M1632
1 Buah
3.6.2. Hal hal yang perlu di perhatikan 1. Mempersiapkan diagram skematik 2. Memilih komponen elektronika yang paling sesuai dengan kebutuhan modul alat 3. Menentukan bagian – bagian yang akan di pasang pada bagian luar casing seperti display dan bagian sensor 4. Memastikan tiap titik hubungan memiliki jalur tersendiri untuk dilakukan penyolderan komponen 5. Memastikan tidak ada lintasan antara penghantar yang berbeda jalur tidak saling bersinggungan. 6. Meminimalisir penggunaan jumper. 3.6.3. Langkah – langkah Pembuatan papan rangkaian 1. Mempersiapkan diagram skematik 2. Merancang tata letak komponen dan jalur hubungan antara komponen di jaga untuk menghindari hubung singkat (konsleting) 3. Merancang lay out rangkaian. 4. Hasil rancangan lay out kemudian di cetak di atas kertas 5. kemudian di gambar di atas permukaan PCB polos
45
6. Lakukan pelarutan papan PCB dengan bantuan cairan FeCl3 ( Ferry Chlorite) 7. Selanjutnya melubangi papan PCB dengan bor sesuai letak pin komponen yang diinginkan 8. Langkah selanjutnya memasang / menyolder komponen diatas papan PCB 9. Merangkai modul rangakain satu dengan modul lainnya.
46
