KWH METER DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Mamenuhi Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Ahli Madya Program Diploma III Ilmu Komputer
Oleh : M. ARIF NURDIANSYAH M3307020
PROGRAM DIPLOMA III ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010
HALAMAN PERSETUJUAN
KWH METER DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Disusun Oleh
M. Arif Nurdiansyah NIM. M3307020
Tugas Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan Di hadapan dewan penguji : pada hari Rabu tanggal 21 Juli 2010
Pembimbing Utama
Artono Dwijo Sutomo, S.Si, M.Si NIP 19700128 199903 1 001
ii
HALAMAN PENGESAHAN KWH METER DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 M. Arif Nurdiansyah NIM. M3307020 dibimbing oleh :
Artono Dwijo Sutomo, S.Si, M.Si NIP 19700128 199903 1 001
Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan oleh dewan penguji Tugas Akhir Program Diploma III Ilmu Komputer pada hari Rabu tanggal 21 Juli 2010 Dewan Penguji 1. Penguji 1. Artono Dwijo Sutomo, S.Si, M.Si
(
)
(
)
(
)
NIP. 19700128 199903 1 001 2. Penguji 2. M uhammad Asri Safi'ie, S.Si NIDN. 0603118103 3. Penguji 3. Didiek Sri Wiyono, S.T , M.T NIP. 19750331 200501 1001
Disahkan Oleh : Ketua
a.n. Dekan FMIPA UNS Pembantu Dekan I
Program Diploma III Ilmu Komputer
Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc, Ph.D
Drs. YS. Palgunadi, M. Sc
NIP. 19610223 198601 1 001
NIP. 19560407 198303 1 004 iii
ABSTRACT
M.
Arif
Nurdiansyah,
2010,
KWH
METER
DIGITAL
USING
MICROCONTROLLER AT89S51, Final Project 3rd Diploma Program Computer Sciences Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sebelas Maret University Surakarta. KW H Meter or electric meters are very common on every electricity customer's home. The function of this tool is to calculate how many electrical energy consumption of a building. The amount of use of the power used is calculated in units of KWH (Kilo Watt Hour) monthly will be multiplied by the unit price of electricity basic cost (TDL), which will produce a bill that user receive every month. Recognizing the difficulty of doing the calculation above,
this digital KW H meter provides convenience
to us to perform
calculations of electricity payments. This tool provides value every minute so we can easily find out how much electricity usage costs us every time we want to see it. The aim of this final project is to develop KW H meter digital using microcontroller. It project design of this digital KW H meter could not be separated from the use of IC AT89S51 as the control of the overall components. The design of this digital KW H meter used 20Ampere ACS712 current
sensor that
functions as a measure of the amount of current that is connected to the load. After passing through the current sensor will be connected to the ADC circuit that serves as a current converter previous analog converted into digital form. LCD used as the display hardware on this system is then shown on the LCD is only a measured amount of flow, whereas the amount of resources and costs can be viewed on the display via serial communication to the computer screen using visual basic software support. It can be concluded that the AT89S51 microcontroller based digital has been developed to be KW H meter digital. KW H meter was designed in order for user to know the amount of power usage that has been used. Keywords: Microcontroller AT89S51, KW h meters iv
ABSTRAK
M. Arif Nurdiansyah,
2010, KWH METER DIGITAL BERBASIS
MIKROKONTROLER AT89S51, Program DIII Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta. KW H Meter atau Meteran listrik sangat umum dijumpai pada setiap rumah pelanggan listrik. Fungsi dari alat ini adalah menghitung seberapa besar pemakaian energi listrik suatu. Besarnya penggunaan daya yang digunakan dihitung dalam satuan KWH ( Kilo W att Hour ) setiap bulannya akan dikalikan dengan harga satuan tarif dasar listrik ( TDL ) yang akan menghasilkan tagihan yang kita terima setiap bulannya. Menyadari akan sulitnya melakukan perhitungan - perhitungan di atas maka KW H meter digital ini memberikan kemudahan kepada kita untuk melakukan kalkulasi pembayaran listrik. Alat ini memberikan nilai setiap menitnya sehingga dengan mudah kita dapat mengetahui seberapa besar biaya pemakaian listrik kita setiap saat kita ingin melihatnya. Perancangan
KWH meter digital ini tak lepas dari penggunaan IC
AT89S51 sebagai kontrol dari keseluruhan komponen yang ada. Perancangan KW H meter digital ini digunakan sebuah sensor arus ACS712-20Ampere yang berfungsi sebagai pengukur besarnya arus yang terhubung pada beban. Setelah melewati sensor arus tersebut maka akan terhubung dengan rangkaian ADC yang berfungsi sebagai pengkonversi arus yang sebelumnya berupa analog diubah menjadi digital. Digunakanya LCD sebagai tampilan hardware pada system ini maka yang tertera pada LCD tersebut hanyalah besarnya arus yang terukur, sedangkan besarnya daya dan biaya dapat dilihat pada tampilan melalui komunikasi serial yang terlihat pada layar komputer menggunakan bantuan software visual basic. Dapat disimpulkan bahwa KWH meter digital berbasis mikrokontroler AT89S51 telah dikembangkan untuk dapat mengetahui jumlah penggunaan daya yang telah digunakan. Kata kunci : Mikrokontroler AT89S51, KW h meter v
MOTTO
J a d i k a n l a h Al l a h SWT Te mp a tKi t a Me mo h o nd a n Me mi n t a P e t u n j u k Da r iS e g a l aS e s u a t u Ya n g Ki t a Ke r j a k a n De n g a n De mi k i a n Se g a l aSe s u a t u Ya n g Ki t aKe r j a k a n Me n d a p a tHa s i l Ya n gMe mu a s k a n . J a n g a n l a hPe r n a hMe n y e r a hDa l a m Me n y e l e s a i k a nSe s u a t uKa r n a Me n y e r a h
Ta n d a Or a n g
Ya n g
Ke h i d u p a n n y a .
vi
Ti d a k Be r h a s i l Da l a m
PERSEMBAHAN
Ka r y ai n i k u p e r s e mb a h k a n Ke p a d a: p a kd a nI b ut e r c i n t a - Ba - Ad i k k ut e r s a y a n g e mu at e ma n t e ma n - S ma ma t e r - Al
v ii
KATA PENGANTAR
P u j is y u k u rk eh a d i r a tAl l a hS WTy a n gma h as e g a l a g a l a n ya ,y a n gt e l a h me mb e r ik e k u a t a n ,d a np e t u n j u ks e r t ame l i mp a h k a nr a h ma t ,d a nh i d a y a h Ny a , s e h i n g g a
p e n u l i s d a p a t me n y e l e s a i k a n
"PERANCANGAN
DAN
PEMBUATAN
t u g a s a k h i r y a n g KWH
METER
b e r j u d u l
DIGITAL
BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51" i n it e p a tp a d awa k t u n y a . P e n y u s u n a nl a p o r a nt u g a sa k h i ri n id i s u s u ns e b a g a is a l a hs a t us y a r a t me n e mp u hP r o g r a m S t u d iD3Te k n i kKo mp u t e rFa k u l t a sMa t e ma t i k ad a nI l mu P e n g e t a h u a n Al a m Un i v e r s i t a sSe b e l a sMa r e tSu r a k a r t a . Da l a mp e n u l i s a nt u g a sa k h i ri n it i d a ka k a nt e r s e l e s a i k a nd e n g a nb a i kt a n p a a d a n y ab i mb i n g a nd a ns u mb a n g a nd a r ib e r b a g a ip i h a k .P a d ak e s e mp a t a ni n i p e n u l i si n g i nme n y a mp a i k a nt e r i mak a s i hy a n gt i a d at e r h i n g g ak e p a d a : 1 . Ba p a k De k a n ,St a fd a ns e l u r u h Do s e nd iFa k u l t a sMa t e ma t i k ad a nI l mu P e n g e t a h u a n Al a m Un i v e r s i t a s Se b e l a s Ma r e tSu r a k a r t ay a n gs e l a ma i n i t e l a hb a n y a kme mb a n t up a d ama s ap e r k u l i a h a nh i n g g at e r s e l e s a i n y at u g a s a k h i ri n i . 2 . Ba p a k Dr s . YS.Pa l g u n a d i , M.Sc s e l a k u Ke t u a Pr o g r a m DI I II l mu Ko mp u t e rFa k u l t a s Ma t e ma t i k ad a nI l mu Pe n g e t a h u a n Al a m Un i v e r s i t a s S e b e l a sMa r e t Su r a k a r t a . 3 . Ba p a k Nu r y a n i , M. S is e l a k u p e mb i mb i n g a k a d e mi k y a n g t e l a h me mb e r i k a np e n g a r a h a ns e l a mame l a k s a n a k a np e r k u l i a h a n . 4 . Ba p a kAr t o n oDwi j oS u t o mo ,S . Si , M. S i s e l a k ud o s e np e mb i mb i n gt u g a s a k h i ry a n gt e l a hb a n y a kme mb e r i k a np e n g a r a h a n ,s a r a ns e r t ad u k u n g a n . 5 .S e mu ad o s e n Te k n i k Ko mp u t e ry a n gt e l a h me mb e r i k a n i l mu d a n p e n g e t a h u a n n y a . 6 . Ke d u ao r a n gt u at e r c i n t ay a n gs e l a l ume mb e r i k a nd o ad a nmo t i v a s i . 7 . Te ma n-t e ma nTe k n i kKo mp u t e r0 7y a n gt e l a hme mb e r i k a ns a r a n ,k r i t i k d a ns e ma n g a ty a n gme mb a n g u nd e mik e l a n c a r a nt u g a sa k h i ri n i . 8 .S e l u r u hp i h a ky a n gt e l a h me mb a n t uk e l a n c a r a nt u g a sa k h i rd a nd a l a m p e mb u a t a nl a p o r a ni n i . viii
P e n u l i sme n y a d a r is e p e n u h n y ad a l a mp e n u l i s a ni n ima s i hj a u h d a r is e mp u r n a ,s e h i n g g as e g a l a
s a r a n
d a nk r i t i ky a n gs i f a t n y a
me mb a n g u ns a n g a td i h a r a p k a no l e hp e n u l i s .Ak h i r n y ap e n u l i sb e r h a r a p s e mo g a Tu g a sa k h i ri n id a p a tb e r ma n f a a tk h u s u s n y ab a g ip e n u l i sd a n p e mb a c ap a d au mu mn y a .
S u r a k a r t a , J u n i2 0 1 0
Pe n u l i s
ix
DAFTAR ISI
Ha l a ma n HALAMAN J UDUL ……………………. . . . . . . . …………………………. .i HALAMAN P ERS ETUJ UAN …………………. . . . . . . . …………………. . .i i HALAMAN P ENGES AHAN …………………………. . . . . . . . ……………
i i i
ABSTRACT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .i v ABSTRAK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v MOTTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .v i P ERS EMBAHAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .v i i KATAPE NGANTAR …………………………………………. . . . . . . . . . . . … v i i i DAFTARI SI ……………………………………………. . . . . . . . …………. .x DAFTARTABEL………………………………. . . . . . . . …………………. .x i i DAFTARGAMBAR……………………………………………. . . . . . . . …. x i i i BABI P ENDAHULUAN ……………………………. . . . . . . . ……………
1
A.La t a rBe l a k a n gMa s a l a h…. . . ……. . . . . . . . …………………. . .1 B. Ru mu s a nMa s a l a h………. . . . . . . . ………………. . . ………… 2 C. Ba t a s a nMa s a l a h………………………………. . . . . . . . . . . …. .2 D.Tu j u a n. . . . . . . . . . . . . . . …………………………. . . . . . . . …. . . ……. . .2 E . Ma n f a a t. . . . . . . . . . . . . . …………………………. . . . . . . . ……. . . . ….2 F .Me t o d o l o g iPe n e l i t i a n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 G.Si s t e ma t i k aPe n u l i s a n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 BABI IL ANDAS AN TE ORI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……………. . . ………. . . . . . . . .5 A.Ko mp o n e nEl e k t r o n i k a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1 .S e n s o rAr u s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 2 . ADC0 8 0 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3 . Ma x 2 3 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 4 . Ca t uDa y a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5 .I CLM7 8 0 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6 .L CD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 x
B. S i s t e mKo mu n i k a s iSe r i a l. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 C. Mi k r o k o n t r o l e rAT8 9 S 5 1. . . . . . . ……. . . . . . . . ……………. . . . . . . . . . 1 3 D.Pr o g r a m An t a r mu k aMe n g g u n a k a nVi s u a lBa s i c. . . . . . . . . . . . . . . 1 8 1 .Me n g e n a lEl e me n e l e me n Vi s u a lBa s i c ………… 1 8 2 .Pe n g a k s e s a nPort Serial p a d aVi s u a lBa s i c . . . . . . . . . .2 1 E . Ba s i sDa t aMSAc c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 3
BABI I I DES AI N DAN P ERANCANGAN …………………. ………. A.Pe r a n c a n g a nS i s t e m……………………………. . . . . . . . . . . . . . . .2 5 B. S i s t e mBl o k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 5 C. An a l i s aKe b u t u h a n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 7 1 . Ha r d wa r e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 7 2 .S o f t wa r e. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 9 3 . Al a tP e n d u k u n g. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 9 D.Pe r a n c a n g a nP e r a n g k a tKe r a s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 0 E .P e r a n c a n g a nP CBd a nBo x ………………………………. 3 3 F .P e r a n c a n g a nP e r a n g k a tLu n a k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 4 G.Ta h a pPe n y e l e s a i a n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 7 BABI V I MP LEMENTAS IDANANALI S A. . . . ………………. . . . . . . . . . . . . .3 8 A.Pe n g u j i a nRa n g k a i a n Mikrokontroler AT8 9 S 5 1 …………. .3 8 B. P r o s e sPe n g i s i a nP r o g r a m. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 8 C. P e n g u j i a nRa n g k a i a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 9 D.Pe r h i t u n g a n ……………………………………………. …. .4 1 E . Pe n g u j i a nPe r a n g k a tLu n a k ……………………………. …. 4 3 BABV PENUTUP. . . . . …………. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………. …. . .4 6 A.Ke s i mp u l a n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 6 B. S a r a n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 6 DAFTARPUSTAKA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 L AMPI RAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8
xi
2 5
DAFTAR TABEL
Ta b l e1P i nd a nFu n g s iLCD……………………………. ……………. 1 0 Ta b e l2F u n g s ik a k i k a k iDB9s t a n d a r tRS2 3 2 ………………………. 1 2 Ta b e l3S p e c i a lFu n t i o nRe g i s t e r ……………………………………… 1 7 Ta b e l4Al a ma td a nl o k a s i b i tp a d ar e g i s t e rUART……………. ……. .2 2 Ta b e l5P e n g u j i a n ……………………………………………………… 4 1
xii
DAFTAR GAMBAR
Ga mb a r1Bl o kd i a g r a ms e n s o ra r u sd e n g a nme t o d eHa l lEf f e c t . ……. .5 Ga mb a r2Se n s o ra r u s( c u r r e n ts e n s i n g ) ……………………………. . … 6 Ga mb a r3Ko n f i g u r a s iPi nADC0 8 0 4 …………………………………. 7 Ga mb a r4Ko n f i g u r a s is i r k u i tI CMAX2 3 2 …………………………… 8 Ga mb a r5Bl o kd i a g r a mc a t ud a y a ……………………………………. .8 Ga mb a r6I CL M7 8 0 5…………………………………………………9 Ga mb a r7LCD2 x 1 6k a r a k t e r …………………………………………. . 1 0 Ga mb a r8Pa k e td a t ap a d ak o mu n i k a s is e r i a l …………………………. .1 1 Ga mb a r9DB9f e ma i l …………………………. . …………………. . …. . 1 2 Ga mb a r1 0Di a g r a mb u smi k r o k o n t r o l e r …………………………. ……1 4 Ga mb a r1 1Su s u n a np i n p i nmi k r o k o n t r o l e rMCS5 1 …………………. 1 4 Ga mb a r1 2Di a g r a mb l o kmi k r o k o n t r o l e rAT8 9 S 5 1 ………………. …. . 1 6 Ga mb a r1 3Ta mp i l a nMe n uBa r ……………………………………. . … 1 8 Ga mb a r1 4Ta mp i l a nMa i nTo o l b a r …………………………………… 1 9 Ga n b a r1 5Ta mp i l a nTo o l b o x ………………………………………. …. 1 9 Ga mb a r1 6J e n d e l aPr o j e c tEx p l o r e r …………………………………. . .1 9 Ga mb a r1 7Ta mp i l a nF o r m……………………………………………. . 1 9 Ga mb a r1 8Ta mp i l a nJ e n d e l aCo d e …………………………………. . . . . 2 0 Ga mb a r1 9Ta bAl p h a b e t i cd a nTa bCa t e g o r i z e d ………………………20 Ga mb a r2 0Ta mp i l a nJ e n d e l aF o r mLa y o u tVi e w…………………. . . …2 0
xiii
Ga mb a r2 1Ta mp i l a nJ e n d e l aI mme d i a t e ………………………. ……. . .2 1 Ga mb a r2 2Ta mp i l a nJ e n d e l aOb j e c tBr o ws e r ………………………. . . .2 1 Ga mb a r2 3Ta mp i l a nMi c r o s o f tAc c e s . . . . . . . . . …………………………. . . 2 3 Ga mb a r2 4To o l Bo xCo mmo nBu t t o n . . . . . . . . . …………………………. .2 4 Ga mb a r2 5Bl o ks i s t e mKWHMe t e rDi g i t a l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 Ga mb a r2 6Ra n g k a i a nc a t ud a y a ……………………………………….3 0 Ga mb a r2 7Ra n g k a i a nSe n s o rAr u sACS 7 1 2 …………………………. .3 1 Ga mb a r2 8Ra n g k a i a nMi k r o k o n t r o l e rAT8 9 S5 1 ……………………. . .3 1 Ga mb a r2 9Ra n g k a i a nLCD………………………………………. . …. .3 2 Ga mb a r3 0Ra n g k a i a nADCd a nI CMa x 2 3 2 ……………. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3 Ga mb a r3 1Fl o wc h a r tAs s e mb l yMi k r o k o n t r o l e r . . . . . …………………. .3 5 Ga mb a r3 2Fl o wc h a r tSo f t wa r eVi s u a lBa s i c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 Ga mb a r3 3La y o u tr a n c a n g a n …. . . . . . ……………………………………3 7 Ga mb a r3 4Ra n g k a i a nu j ic o b ar a n g k a i a n mi k r o k o n t r o l e rAT8 9 S5 1 ….3 8 Ga mb a r3 5Ra n g k a i a nKWHMe t e r …. . . . . . . . . . . . . . . ………. . . ……………. . 4 0 Ga mb a r3 6Pe n g h u b u n g a nRa n g k a i a nDe n g a nBe b a nSe c a r aSe r i …….4 0 Ga mb a r3 7Ta mp i l a nMe n uUt a ma ………………………………. . . …. .4 4 Ga mb a r3 8Ta mp i l a nUj iCo b aAl a t …………………………………. . .4 4 Ga mb a r3 9Ta mp i l a nF o r m Re p o r tDa t a . . . …………………………. . … 4 5 Ga mb a r4 0Ra n g k a i a nJ a d i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5
14
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah P e r k e mb a n g a n t e k n o l o g i me mb e r i k a n ma n f a a tb a g ik e h i d u p a n ma n u s i ad a l a m k e h i d u p a n s e h a r i h a r i . De n g a n k e ma j u a n t e k n o l o g i , b a n y a kp e r a l a t a ny a n gd i a l i h k a nd a r ib e n t u k ma n u a lk eb e n t u ko t o ma t i s . Ha li n i d i k a r e n a k a np e r a l a t a no t o ma t i sl e b i hmu d a hd a l a mp e n g g u n a a n y a , s e h i n g g ap e r a l a t a nma n u a lt i d a kd a p a td i a n d a l k a nl a g id a nmu l a id i a l i h k a n me n j a d ip e r a l a t a n y a n gl e b i ho t o ma t i s .S e b a g a ic o n t o hd a l a mh a li n i a d a l a h me t e r a nl i s t r i k .Me t e r a nl i s t r i ka t a u KW H Meter s a n g a tu mu m d i j u mp a ip a d as e t i a pr u ma hp e l a n g g a nl i s t r i k .Fu n g s id a r ia l a ti n ia d a l a h me n g h i t u n gs e b e r a p ab e s a rp e ma k a i a ne n e r g il i s t r i ks u a t ub a n g u n a ne n t a h i t ud ir u ma h ,k a n t o rma u p u np a b r i k .Ni l a it e r s e b u ty a n gd i h i t u n gd a l a m s a t u a nKWH ( Kilo Watt Hour ) s e t i a pb u l a n n y aa k a nd i k a l i k a nd e n g a n h a r g as a t u a nt a r i fd a s a rl i s t r i k (TDL )d a nd i t a mb a h k a nd e n g a nn i l a i abonemen plus p a j a ky a n ga k a n me n g h a s i l k a nt a g i h a ny a n gk i t at e r i ma s e t i a pb u l a n n y a . Me n y a d a r ia k a ns u l i t n y a me l a k u k a np e r h i t u n g a n p e r h i t u n g a nd ia t a sma k ad i b u a t l a h Tu g a sAk h i rd e n g a nj u d u l" KW H meter d i g i t a lb e r b a s i smikrokontroler AT8 9 S5 1" .KWH meter d i g i t a li n i me mb e r i k a n k e mu d a h a n k e p a d a k i t au n t u k me l a k u k a n k a l k u l a s i p e mb a y a r a n l i s t r i k .Al a ti n ime mb e r i k a nn i l a ip e n g u k u r a nb e s a r n y aa r u s y a n gt e r b a c ap a d al a y a rLCD s e r t ame n g g u n a k a nt a mp i l a np a d ak o mp u t e r y a n g ma mp ume n c a t a tp e n g g u n a a nd a y ay a n gt e r p a k a i ,s e h i n g g ad e n g a n mu d a hk i t ad a p a tme n g e t a h u ib e r a p ab e s a rb i a y ap e ma k a i a nl i s t r i kk i t a s e t i a ps a a tk i t ai n g i nme l i h a t n y a . Al a ti n is a n g a tc o c o ku n t u kd i g u n a k a np a d ar u ma hk o sd i ma n a b i a s a n y ap e mi l i kk o sme n e t a p k a nt a r i fflat u n t u kt a mb a h a na l a t a l a tl i s t r i k s e p e r t it e l e v i s i ,k o mp u t e r ,k u l k a sd a nl a i n n y a .
1
2
B. Rumusan Masalah S e s u a id e n g a nl a t a rb e l a k a n gy a n gd i a mb i l ,d i p e r o l e hr u mu s a n ma s a l a hy a i t ub a g a i ma n ac a r a me r a n c a n g d a n me mb u a t KW H meter d i g i t a lb e r b a s i smikrokontroler AT8 9 S5 1d e n g a nme l a l u ia n t a rmu k aport serial d e n g a nVi s u a lBa s i c6 . 0? C. Batasan Masalah Da l a mp e n y u s u n a n L a p o r a n Tu g a sAk h i ri n i ,b a t a s a n ma s a l a h y a n ga k a nd i t a n g a n iy a i t u: 1 .P e mb u a t a np e r a n g k a tk e r a s( hardware) d a np e mb u a t a np e r a n g k a t l u n a k( software )s e h i n g g ad a p a tu n t u k me n g u k u rd a y al i s t r i k , me n g o l a hd a nme n a mp i l k a n k a n n y as e c a r ad i g i t a l . 2 .P e n g h i t u n g a nb e s a r n y ad a y ay a n gt e r u k u rme n g g u n a k a nt e g a n g a n n o r ma ly a i t us e b e s a r2 2 0Vo l t . 3 .I n t e r f a c ek o mu n i k a s id e n g a n PC Me n g g u n a k a nt a mp i l a nb e r b a s i s p e mr o g r a ma n Vi s u a lBa s i c6 . 0 . D. Maksud dan Tujuan Penulisan Ad a p u n
ma k s u dd a nt u j u a nd a r ip e r a n c a n g a n t u g a sa k h i ri n i
a d a l a h: 1 . Me mb u a tp e r a n g k a tk e r a ss i s t e m mi n i ma l mikrokontroler 8 9 S5 1d a na n t a r mu k a n y a . 2 . Me mb u a tr a n g k a i a n kwh meter d i g i t a ly a n gd a p a td i g u n a k a n u n t u kme n g h i t u n gp e ma k a i a nd a y al i s t r i k . 3 . Me n g e mb a n g k a n n y a me n j a d is u a t us i s t e my a n gl e b i hp r a k t i s , mu d a h ,d a nb e r ma n f a a t . E. Manfaat Ma n f a a td a r it u g a sa k h i rp e mb u a t a n KWH meter d i g i t a lb e r b a s i s mikrokontroler AT8 9 S 5 1a d a l a hs e b a g a ib e r i k u t : 1 . Ba g iP e n u l i s:
3
Un t u k me n e r a p k a ni l mud a nt e o r iy a n gd i p e r o l e hs e l a map e r k u l i a h a n s e r t ama mp u me r e a l i s a s i k a n y ad e n g a n me r a n c a n g KWH meter d i g i t a l b e r b a s i smikrokontroler AT8 9 S 5 1 .
2 . Ba g iMa s y a r a k a t: Di h a r a p k a nd a p a tb e r ma n f a a tu n t u k me n g e t a h u ij u ml a hp e n g g u n a a n d a y ab a i ki t ud a l a m watt a t a u p u nr u p i a h . 3 . Ba g iMa h a s i s wad a nP e mb a c a: Da p a tme n j a d ir e f e r e n s ib a c a a nd a ni n f o r ma s ik h u s u s n y ab a g ip a r a ma h a s i s waTe k n i kKo mp u t e ry a n gs e d a n gme n y u s u nTu g a sAk h i rd e n g a n p o k o kp e r ma s a l a h a ny a n gs a ma . F. Metodologi Penilitian Me t o d ep e n e l i t i a ny a n gd i g u n a k a nd a l a mp e mb u a t a nTu g a sAk h i ri n i a d a l a h : 1 . Me t o d eLi t e r a t u r S t u d i p u s t a k ai n id i l a k u k a nu n t u kme n a mb a hp e n g e t a h u a np e n u l i sd a n u n t u kme n c a r ir e f e r e n s ib a h a nd e n g a nme mb a c aliterature ma u p u nb a h a n b a h a nt e o r ib a i kb e r u p ab u k u ,d a t ad a r i internet ma u p u n wa wa n c a r a d e n g a no r a n gy a n gd a p a tme n u n j a n gp e mb u a t a nt u g a sa k h i rs e r t al a p o r a n t u g a sa k h i r . 2 . Me t o d ePe r a n c a n g a nd a nP e mb u a t a nAl a t P e r a n c a n g a n d a np e mb u a t a nr a n g k a i a n me l i p u t ip e r a n c a n g a n d a n p e mb u a t a np a p a np c bs e r t ap e ma s a n g a nk o mp o n e np a d apcb. 3 . Me t o d ePe n g i s i a nPr o g r a m P e n g i s i a np r o g r a md i l a k u k a na g a ra l a td a p a tb e k e r j a . 4 . Me t o d ePe n g u j i a n P e n g u j i a nd i l a k u k a na g a rd a p a tme n g e t a h u ia p a k a hs i s t e mk e r j aa l a t t e l a hs e s u a ia t a ub e l u m. G. Sistematika Penulisan P e n u l i s a n Tu g a s Ak h i ri n it e r d i r id a r i5 b a bd i ma n as i s t e ma t i k a p e mb a h a s a n n y aa d a l a hs e b a g a ib e r i k u t:
4
Ba bI
P e n d a h u l u a n Be r i s it e n t a n gl a t a rb e l a k a n g ma s a l a h ,r u mu s a n ma s a l a h , b a t a s a n ma s a l a h ,t u j u a n ,ma n f a a t , me t o d e l o g ip e n e l i t i a n , s i s t e ma t i k ap e n u l i s a nd a r it u g a sa k h i r .
Ba bI I
L a n d a s a nTe o r i Be r i s it e n t a n gd a s a rt e o r ime n g e n a ip e r a l a t a nb a i ksoftware ma u p u n hardware y a n g me n d u k u n gu n t u kp e r a n c a n g a n t u g a sa k h i r .
Ba bI I I
P e r a n c a n g a nd a nRe a l i s a s i Be r i s ime n g e n a id a s a r d a s a rd a r ip e r a n c a n g a na l a ts e r t a p r i n s i pk e r j ama s i n g ma s i n gs i s t e m.
Ba bI V
Ha s i ld a nPe n g u j i a n Be r i s ime n g e n a ih a s i lp e r a n c a n g a ns e r t ap e n g u j i a ns i s t e m d a np e mb a h a s a n .
Ba bV
P e n u t u p Be r i s ime n g e n a ik e s i mp u l a nd a ns a r a n .
BAB II LANDASAN TEORI
A.
Komponen Elektronika 1. Sensor Arus ( current sensing) S e n s o ra r u sa d a l a ha l a ty a n gd i g u n a k a nu n t u k me n g u k u rb e s a r n y aa r u s
l i s t r i k .Se n s o ra r u si n ime n g g u n a k a n me t o d eHall Effect Sensor. Hall Effect Sensor me r u p a k a ns e n s o ry a n gd i g u n a k a nu n t u kme n d e t e k s ime d a nma g n e t .Hall Effect Sensor a k a n me n g h a s i l k a ns e b u a ht e g a n g a ny a n g proporsional d e n g a n k e k u a t a n me d a n ma g n e ty a n gd i t e r i ma o l e hs e n s o rt e r s e b u t . Pe n d e t e k s i a n p e r u b a h a nk e k u a t a n me d a n ma g n e tc u k u pmu d a hd a nt i d a k me me r l u k a na p a p u n s e l a i ns e b u a h inductor y a n gb e r f u n g s is e b a g a is e n s o r n y a . Ke l e ma h a n d a r i detektor i n ia d a l a h k e k u a t a n me d a n ma g n e ty a n g statis ( k e k u a t a n me d a n ma g n e t n y at i d a kb e r u b a h )t i d a kd a p a td i d e t e k s i .Ol e hs e b a bi t ud i p e r l u k a nc a r a y a n gl a i nu n t u kme n d e t e k s i n y ay a i t ud e n g a ns e n s o ry a n gd i n a ma k a nd e n g a n„hall effect sensor. Sensor ini terdiri dari sebuah lapisan silikon yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. (http://delta-electronic.com/currentsensing/, 2010)
Gambar 1 Blok diagram sensor arus dengan metode Hall Effect Sensor
5
6
Gambar 2 Sensor arus (current sensing) 2. ADC 0804 ADC adalah kepanjangan dari Analog to Digital Converter yang artinya Pengubah dari analog ke digital. Fungsi dari ADC adalah untuk mengubah data analog menjadi data digital yang nantinya akan masuk ke suatu komponen digital. Inputan dari ADC ini ada 2 yaitu input positif (+) dan input negatif (-). ADC 0804 ini terdiri dari 8 bit microprocessor Analog to Digital Converter. V (+) dan V (-) adalah inputan tegangan analog differensial sehingga data tegangan yang akan diproses oleh ADC adalah selisih antara Vi (+) dan Vi (-). Vref adalah tegangan referensi ADC yang digunakan untuk mengatur tegangan input pada Vi+ dan Vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah dari tegangan input maksimal. Hal ini bertujuan agar pada saat inputan maksimal data digital juga akan maksimal. Chip select fungsinya untuk mengaktifkan ADC yang diaktifkan dengan logika low. Read adalah inputan yang digunakan untuk membaca data digital hasil konversi yang aktif pada kondisi logika low. W rite berfungsi untuk melakukan start konversi ADC diaktifkan pada kondisi logika low. Instruksi berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi telah selesai atau tidak, jika sudah selesai maka pin instruksi akan mengeluarkan logika low. Data output-an digital sebanyak 8 byte (DB0-DB7) biner 0000 0000 sampai dengan 1111 1111, sehingga kemungkinan angka desimal yang akan muncul adalah 0 sampai 255 dapat diambil pada pin D0 sampai D7.
7
Gambar 3 Konfigurasi Pin ADC 0804 Deskripsi Fungsi Pin ADC 0804 a.
WR, pulsa transisi high to low pada input input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital.
b. INT, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INT akan mengeluarkan pulsa transisi high to low. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input W R. c.
CS, agar ADC dapat aktif melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low.
d. RD, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low. e.
Tegangan analog input deferensial, input Vin (+) dan Vin (-) merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkan
input Vin maka dapat dilakukan offset
tegangan nol pada ADC. f.
Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin (+) dan Vin (-).
g. CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternal dapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger. (http://electroniclab.com/, 2010)
8
3. MAX 232 IC MAX232 adalah komponen untuk mengubah sinyal dari RS232 ke sinyal TTL yang bisa diolah oleh mikrokontroler.
IC ini berguna untuk membuat
komunikasi data antara komputer (atau alat lain yang menggunakan RS232) dengan mikrokontroler. Konfigurasi sirkuit dari IC MAX232 ditunjukkan pada gambar.
Gambar 4 Konfigurasi sirkuit IC MAX232 (http://www.indorobotika.com/, 2010)
4. Catu Daya Catu daya merupakan sebuah bagian yang dapat mencatu listrik ke bagian yang lain, yang mengubah tegangan AC menjadi DC dan menjaga tegangan output konstan dalam batas-batas tertentu. Secara umum catu daya terdiri dari transformator, penyearah, penyaring (filter) dan peregulasi (regulator). Secara umum blok catu daya terlihat pada gambar berikut ini :
Sumber Teg angan AC
Tran sformat or
Penyearah
P en yaring
Gambar 5 Blok diagram catu daya
P eregulasi
Tegan gan DC
9
Tegangan 220 volt yang berasal dari jala-jala PLN masuk ke transformator step down dan diturunkan tegangannya sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan. Tegangan bolak balik ini kemudian disearahkan
oleh rangkaian penyearah
gelombang penuh untuk diubah menjadi tegangan DC. Tegangan output dari penyearah
merupakan
tegangan searah yang masih berdenyut atau masih
berfluktuasi. Fluktuasi tegangan ini dapat diperkecil
dengan dilewatkan
ke
rangkaian penyaring (filter). Regulator diperlukan untuk menjaga tegangan output tetap stabil, tidak terpengaruh oleh perubahan-perubahan yang terjadi. T egangan output transformator ditentukan oleh banyaknya lilitan primer dan lilitan sekunder dari transformator. (Prihono, 2009)
5. IC LM7805 LM78xx merupakan seri IC untuk regulator tegangan tetap positif. Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek dari naik turunnya tegangan jala- jala tidak mempengarui tegangan catu daya sehingga menjdi stabil. IC LM7805 (Integrated Circuit Lm7805) merupakan regulator untuk mendapat tegangan 5 volt. Komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus (current limiter) dan juga pembatas suhu (thermal shutdown). Komponen ini memiliki 3 bauh kaki tau pin. (Sumber http://p_musa.staff.gunadarma.ac.id/, 2010)
Gambar 6 IC LM 7805
10
6. LCD 2x16 LCD (Liquid Crystal Display) digunakan sebagai tampilan dari sebuah informasi. LCD yang digunakan mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut dengan LCD character
2x16, dengan 16 pin konektor yang
didefinisikan sebagai berikut:
Gambar 7 LCD 2x16 karakter
Table 1 Pin dan Fungsi LCD PIN
Nama
Fungsi
1
VSS
Ground
2
VCC
+5Volt
3
VEE
Pengatur Kontras
4
RS
Register Select 0= Register Perintah 1= Register Data
5
R/W
Read/ write 0= write mode 1= read mode
6
E
Enable 0= enable 1= disable
7-14
DB0
15-16
Data Bus Tegangan untuk menyalakan lampu LCD
(http://alldatasheet.com/lcd, 2010)
11
B.
Sistem Komunikasi Serial Dalam dunia komputer, port adalah satu set instruksi atau perintah sinyal
dimana mikroprosesor atau CPU menggunakannya untuk memindahkan data dari atau ke piranti lain. Penggunaan umum port adalah untuk berkomunikasi dengan printer, modem, keyboard dan display. Kebanyakan port komputer adalah berupa kode digital, dimana tiap-tiap sinyal atau bit adalah berupa kode biner 0 atau 1. Port parallel atau lebih dikenal port printer mentransfer
berupa bit secara
bersamaan, sementara serial port mentransfer satu bit setiap saat. Port serial (COM) berfungsi sebagai port antarmuka untuk pengendalian terhadap sistem. Karena itu penting sekali untuk menyertakan setting hardware, stop bits, parity bits, data bits dan property control komunikasi lain yang berperan dalam komunikasi serial, hal ini ditunjukkan gambar dibawah ini.
Gambar 8 Paket data pada komunikasi serial Port serial pada mikrokontroler dapat digunakan dalam mode full duplex, artinya dapat menerima dan mengirim data secara bersamaan. Penerimaan dan pengiriman data port serial melalui sebuah register yang disebut SBUF pada penerimaan dan pengiriman data serial (Serial Data Buffer). Dengan adanya SBUF, maka dimungkinkan juga untuk melakukan pembacaan dan pengiriman data lebih dari satu byte data yang datang atau terkirim secara terpisah dan berurutan. Buffer RS-232 modul antarmuka dengan komputer direalisasikan melalui port serial melalui pluk DB9 femail sebagai antarmuka dikarenakan kemudahan
12
dalam penggunaannya dimana hanya memerlukan satu buah IC voltage transistor MAX232 dan beberapa kapasitor sebagai converter level tegangan komputer kearah TTL dan sebaliknya. Gambar 9 menunjukkan permukaan dari DB9 femail, sedangkan fungsi masing-masing pin ditunjukkan pada tabel 2
Gambar 9 DB9 femail Tabel 2 Fungsi kaki-kaki DB9 standart RS232 No. Kaki 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Level tegangan dari
Fungsi Sinyal Keterangan CD Carrier Detect RxD Receive Data TxD Transmit Data DTR Data Terminal Ready SG/GND Sistem Ground DSR Data Set Ready RTS Request to Send CTS Clear to Send RI Ring Indikator serial port berkisar dari -3V sampai -15V untuk nilai "high"
atau logika "1" dan level tegangan berkisar dari +3V sampai +15V untuk nilai "low" atau logika "0". Tegangan mendekati nol tidak berlaku untuk komunikasi serial port. Untuk menjembatani perbedaan tersebut maka dipergunakan RS232 dengan IC MAX232. Berdasarkan dari penjelasan diatas dapat disimpulkan ada empat hal pokok yang diatur dalam standar komunikasi serial antara lain : 1. Level tegangan yang dipakai. 2. Bitrate (kecepatan pengiriman data). 3. Format dan panjang data. 4. Sinkronisasi (keserempakan). (http://www.ittelkom.ac.id/library/, 2010)
13
C.
Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler
dengan
4Kbyte
AT89S51
merupakan
Flash "Programable
and
CMOS 8 bit
mikrokomputer Erasable
Read
Only Memory"
(PEROM) berteknologi memori non-volatile (isi memori tidak akan hilang saat tegangan catu daya dimatikan). Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan
instruksi (perintah) berstandar MCS-51 sehingga memungkinkan
mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi
keping
tunggal)
yang
tidak memerlukan
memori
luar
untuk
menyimpan kode sumber sebagai perintah menjalankan mikrokontroler. Mikrokontroler telah menyediakan berbagai macam aplikasi mulai dari port parallel, timer, counter serta komunikasi serial. Komunikasi serial pada mikrokontroler banyak digunakan dalam pengiriman dan penerimaan data. Aplikasi dari sistem ini antara lain pada interfacing serial. Mikrokontroler MCS51 merupakan sebuah chip semikonduktor yang terintregasi dan merupakan jenis mikrokontroler yang di dalamnya dilengkapi dengan : 1. Sebuah CPU (Central Processing Unit) 8 bit. 2. Osilator internal dan rangkaian pewaktu. 3. RAM internal 128 byte (on chip). 4. Empat buah programmable I/O, masing-masing terdiri atas 8 buah jalur I/O. 5. Dua buah timer/counter 16 bit. 6. Enam buah jalur interupsi (dua timer, dua counter, satu serial, satu reset). 7. Satu buah port serial dengan kontrol serial full duplex UART. 8. 4 kbyte memori program. 9. Kemampuan melakukan operasi perkalian, pembagian dan operasi boolean. Seperti terlihat pada gambar didalam sebuah mikrokontroler terdapat CPU yang merupakan pusat pemrosesan. Adanya dua buah timer yang membantu dalam hal pewaktuan dan cacah, juga memori internal untuk media penyimpanan data program berupa bahasa mesin.
14
Gambar 10 Diagram bus mikrokontroler
Gambar 11 Susunan pin-pin mikrokontroler MCS-51 Gambar diatas merupakan merupakan susunan pin-pin mikrokontroler M CS51 dengan
tipe mikrokontroler AT89S51, pejelasan dari masing-masing pin
adalah adalah sebagai berikut : 1. Pin 40 sama dengan Vcc, masukan catu daya +5 volt DC. 2. Pin 20 sama dengan Vss , masukan catu daya 0 volt DC. 3. Pin 32-39 merupakan pin P0.0-P0.7, port input dan output delapan bit dua arah
yang juga dapat
berfungsi
bus
data dan bus alamat
bila
mikrokontroler menggunakan memori eksternal. 4. Pin 1-8 merupakan pin P1.0-P1.1, port input/output dua arah delapan bit dengan internal pull up.
15
5. Pin 10-17 merupakan P3.0-P3.7, port input/output dua arah delapan bit, selain via port 3 juga memiliki alternatif fungsi sebagai : a) RXD (pin 10) = port komunikasi input serial. b) TXD (pin 11) = komunikasi output serial. c) INTO (pin 12) = saluran interupsi eksternal 0 (aktif rendah). d) INT1 (pin 13) = saluran interupsi eksternal 1 (aktif rendah). e) T0 (pin 14) = input timer 0. f)
T1 (pin 15) = input timer 1.
g) WR (pin 16) = berfungsi sebagai sinyal kendali tulis, saat prosesor akan menulis data ke memori I/O luar. h) RD (pin 17) = berfungsi sebagai sinyal kendali baca, saat prosesor akan membaca data ke memori I/O luar. 6. Pin 9 merupakan reset, berfungsi untuk mereset AT89S51 ke keadaan awal. 7. Pin 30 merupakan
ALE (Address Latch Enable), berfungsi
sementara alamat byte rendah pada proses pengalamatan
menahan
ke memori
eksternal. 8. Pin 29 merupakan PSEN (Program Store Enable), sinyal pengontrol yang berfungsi untuk membaca program dari memori eksternal. 9. Pin 31 merupakan EA untuk pilihan program, menggunakan program internal atau eksternal. Bila "0", maka digunakan program eksternal. 10. Pin 19 XI, masukan ke rangkaian osilator internal. Sumber osilator atau quarts crystal dapat digunakan. 11. Pin 18, masukan ke rangkaian osilator internal, koneksi quarts crystal atau tidak dikoneksikan apabila digunakan eksternal osilator. Sedangkan gambar 12.
diagram
blok
mikrokontroler
AT89S51 diperlihatkan
pada
16
Gambar 12 Diagram blok mikrokontroler AT89S51 SFR (Special Function Register) SFR atau register fungsi khusus merupakan suatu daerah RAM dalam IC keluarga MCS51 yang digunakan untuk mengatur perilaku MCS51 dalam hal-hal khusus, misalnya tempat untuk berhubungan atau P3,
dan sarana input/output lainnya, tapi tidak umum dipakai untuk
menyimpan data seperti layaknya menempati
dengan port paralel P1
memori-data.
SFR
dalam
RAM internal
lokasi alamat 80h sampai 7Fh. Masing-masing register pada SFR
ditunjukkan dalam tabel, yang meliputi simbol, nama dan alamatnya.
17
Tabel 3 Special Funtion Register Simbol Acc B PSW SP DPTR (DPH) (DPL) P0 P1 P2 P3 IP IE TMOD TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SCON SBUF PCON 1. Acc digunakan
Nama Akumulator B register Program Status Word Stack Pointer Data Pointer 16 Bit DPL Byte rendah DPH Byte tinggi Port 0 Port 1 Port 2 Port 3 Interupt Priority Control Interupt Enable Control Timer/Counter Mode Control Timer/Counter Control Timer/Counter 0 High byte Timer/Counter 0 Low byte Timer/Counter 1 High byte Timer/Counter 1 Low byte Serial Control Serial Data Buffer Power Control sebagai
register
utama
Alamat E0h F0h D0h 81h 82h 83h 80h 90h A0h B0h B8h A8h 89h 88h 8Ch 8Ah 8Dh 8Bh 98h 99h 87h dalam proses
aritmatik dan
penyimpanan data sementara. Program akumulator dituliskan A. 2. Register B digunakan sebagai operasi perkalian dan pembagian. Untuk instruksi lain dapat diperlakukan sebagai stratch-pad. 3. Stack Pointer, merupakan register penunjuk alamat dari stack. Pada operasi PUSH, POP, Ret dan CALL maka nilainya akan berubah sesuai dengan alamat stack pada saat itu. 4. Data Pointer, merupakan register 16 bit yang digunakan sebagai penyimpan alamat data. 5. Port 0 - Port 3, merupakan latches yang digunakan untuk menyimpan data yang akan ditulis dari atau ke masing-masing port. 6. Serial Data Buffer, terdiri dua register yaitu penyangga pengirim (transmit buffer) dan penyangga penerima (receive buffer). Pada saat data disalin ke
18
SBUF maka data sesungguhnya di kirim ke penyangga pengirim sedangkan pada saat data disalin dari SBUF maka sebenarnya data tersebut berasal dari penyangga penerima. 7. Control Register, register-register IP, IE, TMOD, SCON, TCON dan PCON berisi bit-bit kontrol dan status untuk sistem interupsi, timer, counter dan port serial. (Tim Lab.Mikroprosessor BLPT Surabaya, 2007)
D.
Program Antarmuka Menggunakan Visual Basic Microsoft Visual Basic (sering disingkat sebagai VB) merupakan sebuah
bahasa pemrograman yang cukup populer dan mudah untuk dipelajari. Visual Basic menggunakan bahasa BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code) yang merupakan salah satu bahasa pemrograman
tingkat tinggi dan
menawarkan pengembangan aplikasi komputer akses ke beberapa basis data salah satunya menggunakan ActiveX Data Object (ADO). Keuntungan Visual basic adalah bahasa yang sederhana, Visual basic sangat populer maka sangat banyak sumber-sumber yang digunakan untuk belajar dan mengembangkan kemampuan. 1. Mengenal Elemen-elemen Visual Basic Dalam
jendela
visual
basic
terdapat
banyak
elemen-elemen
yang
digunakan. Dibawah ini fungsi dan kegunaan elemen-elemen yang terdapat di jendela visual basic : a.
Title Bar Merupakan batang judul yang terletak pada bagian atas jendela program
visual basic yang berfungsi untuk menunjukkan nama proyek yang sedang aktif. b. Menu Bar Merupakan batang menu yang berisi menu-menu utama, seperti file, edit, view, dan lain lain yang berfungsi untuk mengoperasikan program visual basic.
Gambar 13 Tampilan Menu Bar
19
c.
Main Toolbar Merupakan batang tool yang berisi tombol-tombol dengan gambar ikon yang
dapat diklik untuk melakukan suatu perintah khusus secara cepat.
Gambar 14 Tampilan Main Toolbar d. Toolbox Merupakan kotak perangkat yang terdiri atas beberapa class objek yang digunakan dalam proses pembuatan aplikasi.
Ganbar 15 Tampilan Toolbox e.
Project Merupakan jendela yang digunakan untuk menampilkan proyek-proyek,
form-form atau modul-modul yang terlibat dalam proses pembuatan aplikasi.
Gambar 16 Jendela Project Explorer f.
Form Merupakan tempat yang digunakan untuk merancang aplikasi yang sedang
dibuat. Didalam form dapat merancang sebuah program aplikasi dengan menempatkan kontrol-kontrol yang ada di bagian toolbox. Untuk mengatur ukuran form dengan menggunakan handle di sisi kanan, bawah dan sudut kanan bawah dengan cara klik tahan dan geser sesuai araah pengaturan.
Gambar 17 Tampilan Form
20
g. Jendela Code Merupakan jendela yang digunakan untuk menampilkan atau menuliskan kode program.
Gambar 18 Tampilan Jendela Code h. Jendela Properties Merupakan jendela yang digunakan untuk menampilkan dan mengubah properti-properti yang dimiliki sebuah objek. Pada jendela Properties terdapat dua pilihan tabulasi, yaitu Alphabetic (urut berdasarkan abjad) dan Categorized (urut berdasar kelompok).
Gambar 19 Tab Alphabetic dan Tab Categorized i.
Jendela Form Layout Merupakan jendela yang digunakan untuk mengatur posisi form pada layar
monitor saat program dijalankan. T ekan F5 pada keyboard untuk melihat hasil perubahan posisi form.
21
Gambar 20 Tampilan Jendela Form Layout View j.
Jendela Immediate Merupakan Jendela yang digunakan untuk melihat dan memerisa hasil suatu
ekspresi secara langsung.
Gambar 21 Tampilan Jendela Immediate k. Jendela Object Browser Merupakan jendela yang digunakan untuk melihat objek-objek yang terlibat dalam pembuatan aplikasi. Pada jendela ini dapat melihat Metode, Event atau Properti yang dimiliki sebuah objek.
Gambar 22 Tampilan Jendela Object Browser
2. Pengaksesan Port Serial pada Visual Basic Untuk pengaksesan port serial kita dapat mengaksesnya secara langsung melalui register UART atau menggunakan kontrol MSComm yang telah disediakan visual basic. a.
Pengaksesan secara langsung melalui register UART
22
Saluran yang digunakan UART untuk komunikasi baik untuk pengiriman maupun penerimaan data adalah salura RxD dan saluran TxD serta saluran untuk kontrol yaitu DCD, DSR, RTS, CST, DTR dan RI. Saluran-saluran ini ada yang input dan ada yang output. Keuali saluran RxD saluran-saluran ini dapat diakses secara langsung melalui register UART. Berikut adalah tabel alamat dan lokasi bit saluran tersebut pada register UART. Tabel 4 Alamat dan lokasi bit pada register UART Nama Pin Nomor pin DB9 Com1 TxD 3 3FBh DTR 4 3FCh RTS 7 3FCh CTS 8 3Feh DSR 6 3FEh RI 9 3FEh DCD 1 3FEh Untuk dapat mengaksesnya dapatt menggunakan fungsi
Com2 Bit Arah 2FBh 6 Output 2FCh 0 Output 2FCh 1 Output 2Feh 4 Input 2FEh 5 Input 2FEh 6 Input 2FEh 7 Input port_out dan port_in yang
terdapat padaport_io.dll dan untuk menset atau mengclear bit-bit tertentu dapat menggunakan prosedur set_bit atau clear_bit. b. Pengaksesan dengan menggunakan kontrol MSComm Kontrol MSComm menyediakan fasilitas komunikasi antara program aplikasi yang kita buat dengan port serial untuk mengirim/menerima data melalui port serial. Setiap M SComm hanya menangani satu port serial. Properti yang sering dipakai dalam MSComm adalah : CommPort : Digunakan untuk menentukan nomor port serial yang akan dipakai. Setting
: Digunakan untuk mengeset nilai bitrate, pariti, jumlah bit data dan jumlah bit stop.
PortOpen : Digunakan untuk membuka atau menutup port serial yang dihubungkan dengan MSComm. Input
: Digunakan untuk mengambil data string yang ada pada buffer penerima.
Output
: Digunakan untuk menulis data string pada buffer kirim. MSComm hanya mempunyai satu even yaitu even OnComm. Even
OnComm dibangkitkan jika nilai properti dari CommEvent berubah yang
23
mengindikasikan telah terjadi even pada port serial baik even komunikasi maupun error. (Retna Prasetia, 2004) E.
Basis Data MS Access Microsoft Access merupakan salah satu software yang tercakup dalam satu
paket M icrosoft Office yang digunakan untuk mengolah basis data (database). Microsoft Access merupakan pengolah database yang berjalan dibawah sistem operasi windows. Database merupakan suatu tempat untuk menyimpan data. Pada sebuah database bisa terdapat satu atau lebih tabel dan query. Operasi yang biasanya dilakukan pada database berhubungan erat dengan pengaksesan tabel atau query.
Gambar 23 Tampilan Microsoft Acces Database atau basis data adalah kumpulan data yang berhubungan dengan suatu objek, topik atau tujuan tertentu. Database pada access terdiri atas satu atau beberapa tabel, query, form, report, page, macro dan modul. 1. Table, berupa tabel kumpulan data yang merupakan komponen utama dari suatu database. 2. Queries, digunakan untuk mencari dan menampilkan data yang memenuhi syarat tertentu dari satu tabel atau lebih, mengupdate atau menghapus beberapa record data pada saat yang sama, menjalankan perhitungan terhadap sekelompok data. Query itu ada beberapa jenis yaitu :
24
a. Select Query untuk menampilkan data. b. Crosstab Query untuk merancang query dengan tampilan spreadsheet.. c. Make-Table Query untuk menyimpan data hasil query kedalam table baru. d. Update Query untuk mengupdate nilai dari suatu record atau field. e. Append Query untuk memasukan data hasil query kedalam table. f. Delete Query untuk menghapus data pada table. 3. Form, digunakan untuk menampilkan data, mengisi data dan mengubah data yang ada di dalam tabel.
Gambar 24 Tool Box Common Button 4. Reports, digunkan untuk menampilkan laporan hasil analisa data. 5. Pages, Digunakan untuk membuat halaman web (page) berupa data access page yang dapat ditempatkan diserver. 6. Macros, untuk mengoptimalkan perintah-perintah
yang sering digunakan
dalam mengolah data. 7. Module, digunakan untuk perancangan berbagai modul aplikasi pengolahan database tingkat lanjut sesuai kebutuhan. Module ini berisi kode visual basic. (Budi Permana, 2002)
BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN
A. Perancangan Sistem Secara umum perancangan KW H meter digital ini tak lepas dari penggunaan IC AT89S51 sebagai kontrol dari keseluruhan komponen yang ada. Perancangan KW H meter digital ini digunakan sebuah sensor arus ACS712-20Ampere yang berfungsi sebagai pengukur besarnya arus yang terhubung pada beban. Setelah melewati sensor arus tersebut maka akan
terhubung
dengan
rangkaian
ADC
yang
berfungsi
sebagai
pengkonversi arus yang sebelumnya berupa analog diubah menjadi digital. Digunakanya LCD sebagai tampilan hardware pada system ini maka yang tertera pada LCD tersebut hanyalah besarnya arus yang terukur, sedangkan besarnya daya dan biaya dapat dilihat pada tampilan melalui komunikasi serial yang terlihat pada layar computer menggunakan bantuan software visual basic. Dengan digunakanya satu buah tombol push ON yang berfungsi untuk mereset penghitungan penggunaan daya ini memudahkan pengguna untuk mengetahui besarnya penggunaan daya listrik mereka tiap hari, tiap minggu dan tiap bulan baik itu dalam satuan daya ataupun rupiah. B. Sistem Blok Berdasarkan perencanaan sistem pembuatan KW H meter digital berbasis
mikrokontroler
perencanaan
perangkat
ini,
selanjutnya
akan
keras dan perencanaan
dijelaskan perangkat
mengenai lunak pada
sistem perancangan KW H meter digital ini. Pada sistem ini digunakan sensor arus (current sensing) ACS712 sebagai pengukur besarnya arus yang terhubung pada beban, program visual basic untuk mengolah masukan dari sensor, sedangkan IC max 232 untuk menghubungkan antara
25
26
komputer
dengan
mikrokontroler
(USB to Serial), Mikrokontroler
AT89S51 sebagai pusat pengendali alat- alat yang digunakan untuk membuat tampilan besarnya arus yang digunakan melaui layar LCD berukuran 2x16cm. Berikut ini gambar blok diagram sistem pembuatan KW H meter digital berbasis mikrokontroller AT89S51.
Gambar 25 Blok system KW H meter digital Keterangan gambar blok system KWH meter ini adalah : Sensor arus Menggunakan jenis current sensing ACS712-20Ampere
yang
berfungsi untuk mengukur berapa besarnya arus yang terhubung pada beban. ADC dan IC max232
27
Rangkaian ADC berfungsi untuk mengkonfersi data dari analog menjadi digital. Sedangkan IC Max232 berfungsi untuk pengkorvesi port serial. Mikrokontroler AT89S51 IC AT89S51 digunakan sebagai pusat pengendali alat- alat yang digunakan dalam rangkaian hardware. Semua komponen seperti saklar ON-OF, LCD, dan saklar push button yang terhubung ke mikrokontroler. LCD Digunakanuntuk menampilkan besarnya arus yang terukur dari sensor arus ACS712. Saklar ON-OFF dan Push Button Saklar ON-OFF digunakan untuk menghidupkan atau mematikan alat secara keseluruhan. Sedangkan saklar Push Button digunakan untuk mereset besarnya daya yang telah tercatat. Catu Daya Penggunaan trafo sebagai catu daya untuk menurunkan tegangan 220 volt menjadi 12 volt sesuai yang dibutuhkan. Trafo juga berfungsi mengubah tegangan AC (bolak- balik) menjadi tegangan DC (searah). C. Analisa Kebutuhan Dalam perancangan perangkat perangkat
KWH meter digital ini membutuhkan tiga
yang digunakan, lunak
(Software)
yaitu perangkat keras (Hardware) dan dan
perangkat-perangkat
lain
yang
mendukung. Berikut ini penjelasan mengenai analisa kebutuhan : 1. Perangkat Keras (Hardware) a.
Blok Sensor Dalam rangkaian blok sensor ini yang dibutuhkan adalah sebuah komponen sensor arus ACS712 - 20Ampere. Berfungsi untuk mengetahui besar arus yang terpasang pada beban dengan batas maksimal pengukururan Watt.
beban sebesar
4400
28
b. Blok Mikrokontroler Rangkaian ini menggunakan
IC AT89S51 merupakan
mikrokontroler keluaran ATMEL. Pada alat ini mikrokontroller berfungsi untuk mengontrol semua peralatan yang terhubung dengan IC AT89S51 terebut. Antara lain LCD, saklar ON-OFF, saklar Push On. Sedangkan salah satu fungsi rangkaian ini adalah menampilkan data ke LCD. c.
Blok Display Display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display)
yang
berukuran
menampilkan besarnya
2x16cm
berfungsi
untuk
arus yang terukur dari beban yang
sedang diukur. d. Blok ADC dan IC M ax232 Rangkaian ADC berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Dan fungsi dari IC Max232 sebagai komunikasi antara alat dengan komputer yang dilakukan secara serial, dikarenakan adanya perbedaan level tegangan antara alat dan
komputer,
maka dibutuhkan
sebuah
pengubah
level
tegangan. IC Max 232 digunakan sebagai pengubah level tegangan. e.
Blok Catu Daya Catu daya berfungasi untuk menurunkan tegangan sesuai dengan
yang
diperlukan
alat
yang
kemudian
mengubah
tegangan AC menjadi tegangan DC. Catu daya yang digunakan dalam rangkaian ini adalah trafo. f.
Blok Alat Pada blok alat ini hanyalah menggunakan cashing berbahan akrilirk yang dibentuk berbentuk kotak yang mana didalamnya terdapat
dudukan
baut
yang berfungsi
sebagai
meletakan PCB dan komponen-komponen lainnya.
tempat
29
2. Perangkat Lunak ( Software ) a.
Protel Software yang digunakan untuk menggambar blok PCB dan untuk menggambar skema rangkaian.
b. Ms. Office Visio Software yang digunakan untuk menggambar flowchat dari alat yang akan dirangkai. c.
ASM51 Digunakan untuk mengubah file program yang semula berektensi ASM menjadi HEX agar dapat diproses oleh mikrokontroler.
d. AEC_ISP Software yang digunakan untuk mengambil file program dengan ekstensi HEX untuk diproses dan dijalankan oleh mikrokontroler. e.
Notepad Software yang digunakan untuk penulisan program yang akan dijalankan pada mikrokontroler.
f.
Visual Basic Software yang digunakan untuk membuat tampilan pada PC sehingga memudahkan pengguna untuk melihat output dari alat ini baik itu berupa satuan daya maupun satuan rupiah.
3. Alat- alat Pendukung a. Solder Merupakan alat yang digunakan untuk memanaskan timah patri yang digunakan untuk menyambungkan
komponen-
koponen elektronika dengan PCB maupun digunakan untuk melubangi rangka. b. Bor Digunakan untuk membuat lubang pada PCB.
30
c. Multimeter Digunakan untuk mengukur besarnya arus, tegangan, dan resistensi dari komponen atau pada rangkaian. d. Obeng Digunakan untuk merapatkan
atau mengendorkan
mur,
terdiri dari obeng plus dan minus. e. Cutter Digunakan intuk memotong PCB dan Chase. f. Tang Digunakan untuk memotong dan mengelupas kabel maupun memotong kaki komponen. D. Perancangan Perangkat Keras a.
Rangkaian Catu Daya
Catu daya yang digunakan adalah trafo step down yang berfungsi menurunkan tegangan 220 Volt dari PLN menjadi 120 Volt. Arus yang dihasilkan trafo masih berupa AC (bolak- balik) akan diubah menjadi DC(searah) oleh rangkaian penyearah yang berupa tiga buah dioda dan difilter oleh kapasitor. LM7805 digunakan untuk menstabilkan tegangan agar menjadi 5 Volt sesuai kebutuhan mikrokontroler.
Gambar 26 Rangkaian catu daya
31
b. Rangkaian Sensor Arus ACS712
Gambar 27 Rangkaian Sensor Arus ACS712 c.
Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
Konfigurasi pin mikrokontroler memiliki fungsi masing- masing. Pin RST berfungsi sebagai input untuk melakukan reset terhadap mikro. Pin XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan pin inputan untuk kristal osilator. Sedangkan GND merupakan ground pentanahan.
Gambar 28 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
32
d. Rangkaian LCD Rangkaian tampilan kristal cair (LCD) berfungsi untuk menampilkan hasil
dalam bentuk teks. Dalam perancangan ini LCD yang digunakan
adalah LCD 2 baris dan terdiri dari 16 karakter. Data yang akan ditampilkan ke LCD terhubung dengan Port 1 mikrokokontroler. Data bus yang dipakai dalam LCD adlah dari D4 - D7 yang dihubungkan ke P1.0P1.3. Pin 3 pada LCD (VEE/ VLCD) dihubungkan dengan Variable Resistor (VR) untuk mengatur kontras LCD.
Gambar 29 Rangkaian LCD e.
Rangkaian ADC dan ICmax232
Rangkaian ADC0804 berfungsi sebagai pengubah sinyal analog hasil dari sensor HS-133 menjadi bilangan biner (0 dan 1) yang dimengerti oleh AT89S52. Rangkaian ADC0804 dihubungkan dengan komponenkomponen elektronika seperti kapasitor dan resistor. Fungsi dari resistor dan kapasitor tersebut adalah sebagai pegatur frekuensi internal dari ADC. Adapun rumus frekuensi ADC adalah sebagai berikut.
Keterangan : = frekuensi R = resistor (Ohm) C = Kapasitor (Farad)
33
Input ADC (Vin+) akan dihubungkan dengan sensor arus ACS712 sedangkan outputnya (pin 11-18) dihubungkan dengan mikrokontroller (P0). Sedangkan rangkaian IC Max232 untuk berkomunikasi antara alat dengan komputer dilakukan secara serial, dikarenakan adanya perbedaan level tegangan
antara alat dan komputer, maka dibutuhkan sebuah
pengubah level tegangan. IC Max 232 digunakan sebagai pengubah level tegangan. Komunikasi dilakukan secara asinkron. Untuk pengiriman data digunakan fasilitas yang ada pada pengendali mikrokontroler yaitu pada port 3.0 (RDX) dan port 3.1 (TDX).
Gambar 30 Rangkaian ADC dan IC M ax232 E. Perancangan PCB dan Box Perancangan rangkaian dimulai dari menggambar skema rangkaian dengan menggunakan software protel design system yang akan dipakai untuk membuat rangkaian pada PCB. Skema rangkaian yang telah dibuat
34
dengan menggunakan software protel design system kemudian dicetak ke papan PCB dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Mencetak layout PCB. 2. Menyablon rangkaian pada papan PCB. 3. Melarutkan desain PCB pada larutan larutan HCL, H 2 O 2, dan air dengan perbandingan HCL : H 2 O 2 : air = 1 : 1 : 4. 4. Kurang lebih selama 5 menit, PCB diangkat dan dilakukan pengeboran pada jalur - jalur yang telah dibuat. 5. Pemberian tiner pada gambar rangkaian yang telah dibor. 6. Mengolesi PCB dengan getah damar (gondorukem) untuk melapisi jalur PCB agar tembaga tidak mudah terkelupas saat dipanaskan (disolder) berulang-ulang. 7. Langkah selanjutnya setelah getah damar yang dioleskan kering adalah memasang komponen yang telah ditentukan pada jalur PCB yang telah tergambar. Setelah semua komponen terpasang pada PCB, langkah berikutnya adalah pembuatan cover atau box. Perancangan
mekanik ini diawali
dengan pemilihan bahan yang akan digunakan untuk membungkus semua rangkaian yang sudah jadi dalam bentuk box. Bahan yang digunakan adalah dari bahan akrilik yang akan dipotong sesuai dengan ukuran dan bentuk yang diinginkan. Kemudian bagian-bagian yang telah dibentuk dan dirangkai sesuai dengan desain yang telah dibuat. F. Perancangan Perangkat Lunak Dalam melakukan perancangan software atau program, selalu di awali dengan pembuatan flowchart terlebih dahulu. Pembutatan flowchart ini berfungsi sebagai dasar pembuatan atau rangka sistematik dari pembuatan sebuah perangkat lunak. Dalam perancangan
KW H meter digital ini
terdapat dua buah flowchart yaitu flowchart pada program assembly mikrokontroler dan flowchart pada software visual basic.
35
Flowchart program assembly mikrokontroler KW H meter digital dapat dilihat pada gambar berikut ini : Start
Init LCD Init Seri Init Timer, (50ms)
Dis play LCD
Reset On Tidak
Ya
Ki rim Serial
End
Gambar 31 Flowchart assembly mikrokontroler KWH meter digital Flowchart pada software visual basic dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 32 Flowchart software visual basic
36
Setelah
flowchart
dibuat, tahap selanjutnya adalah menuliskan
program assembly dan pembuatan tampilan layout dengan visual basic. 1. Program Assembly Adapun tahapan penulisan programnya adalah sebagai berikut : 1. Menuliskan
listing program di dalam notepad. Dalam penulisan ini
digunakan bahasa assembly yang nantinya disimpan dalam ekstensi *.asm. 2. Setelah program disimpan dalam ekstensi *.asm, langkah selanjutnya adalah mengecek program yang telah dibuat tadi apakah sudah benar atau belum. Pengecekan ini dilakukan dengan program ASM_51. 3. Setelah program dicek dan benar, program akan diubah ke dalam ekstensi hexadecimal atau hex. Dalam hal ini digunakan ASM_51. 4. Untuk tahapan terakhir, program akan didownload ke dalam IC AT89S51 dengan menggunakan AEC_ISP. 2. Pembuatan tampilan dengan visual basic Adapun tahapan pembuatan tampilanya adalah sebagai berikut : 1. Menjalankan program visual basic 6.0 2. Pada layar terdapat pilihan form dan gambar berbagai macam button. 3. Membuat skema layout tampilan sesuai dengan yang di butuhkan, antara lain satu buah komponen MSComm, satu buah timer, satu buah data, dan label yang berisi tentang judul alat, daya yang terukur dan biaya total penggunaan daya. komponen yang lain yaitu satu buah tombol reset, satu buah tombol on-off dan satu buah tombol untuk melihat catatan penggunaan daya. 4. Mengisikan listing programnya sesuai dengan fungsi dan kegunaan dan dari tiap komponen. Hal ini dapat dilihat pada lampiran. 5. Setelah listing program dimasukan dengan benar jalankan program, dan apabila sukses akan terbentuk sebuah file berformat *.exe 6. Membuat tampilan layout dengan Visual Basic.
37
Berikut ini gambar perancangan layout nya :
Gambar 33 Layout rancangan G. Tahap Penyelesaian Setelah selesai melakukan pembuatan KW H meter digital, langkah selanjutnya
adalah
tahap
penyelesaian.
Adapun
tahapan-tahapan
penyelesaiannya adalah sebagai berikut : 1. Menggabungkan
keseluruhan
rangkaian
menyusunnya
dalam
tempat yang telah disiapkan. 2. Memasukkan program yang telah ditulis di notepad kedalam IC AT89S51. Langkah ini dilakukan setelah alat selesai dirangkai. 3. Melakukan uji coba alat yang telah berisi program untuk melihat hasilnya apakah alat sudah dapat bekerja dan berjalan dengan baik sesuai dengan yang diinginkan.
BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA
A. Pengujian Rangkaian M ikrokontroler AT89S51 Pengujian rangkaian mikrokontroler AT89S51 ini dilakukan dengan membuat rangkaian seperti berikut ini:
Gambar 34 Rangkaian uji coba rangkaian mikrokontroler AT89S51
Pengecekan
mikrokontroller AT89S51 dilakukan dengan port 0.0
sampai port 0.7 dihubungkan dengan delapan buah LED pada kaki katoda. Kaki katoda LED dihubungkan dengan resistor 330 ohm. Sedangkan kaki anoda dihubungkan dengan VCC. B. Proses Pengisian Program Assemby ke Mikrokontroler AT89S51 Proses ini, dilakukan oleh downloader IC AT89xx. Adapun langkahlangkahnya adalah sebagai berikut : 1. Tancapkan IC AT89S51 ke soket ic pada downloader. 2. Hubungkan soket female DB-25 pada downloader ke soket male DB-25 di PC dan hubungkan power supply dengan tegangan 12 V ke downloader.
38
39
3. Jalankan program ASM_51. 4. Ketikan nama file assembly yang telah dibuat, yaitu kwh.asm (isi file ini dapat dilihat pada lampiran) kemudian tekan enter dan tunggu sebentar. Setelah proses konversi dari ekstensi .asm ke ekstensi .hex selesai, lihatlah apa ada error di dalam program tersebut, apabila tidak ada maka bisa dilanjutkan, apabila masih ada kesalahan maka harus diperbaiki terlebih dahulu. Peringatan error bisa di lihat dalam file kwh.lst. 5. ASM51.EXE akan menghasilkan dua buah file baru, yaitu kwh.hex dan kwh.lst. Jika pada program masih terdapat error (Error Found > 0), kesalahannya
dapat dilihat
pada file.lst
(kwh.lst).
Untuk
membetulkan program, edit file.asm-nya (kwh.asm) lalu ulangi langkah diatas sampai tidak terdapat error. 6. Apabila
program
assembly
sudah
benar
serta
tidak ditemukannya
kesalahan, langkah selanjutnya adalah menjalankan program AEC_ISP. 7. Setelah muncul gambar pilih A lalu masukkan nama program (kwh.hex) yang akan didownload. 8. Setelah itu tekan sembarang tombol untuk melanjutkan. 9. Kemudian arahkan pada pilihan E, lalu tekan enter atau tekan tombol "E". Ini berfungsi untuk memasukkan program yang berekstensi hex ke dalam IC AT89S51. 10. Jika sudah 100%, tekan sembarang tombol untuk melanjutkan. 11. Langkah selanjutnya adalah memilih pilihan I, lalu tekan enter. Disitu tampak bahwa kondisi masih tinggi (high). Dengan menekan tombol enter, maka akan berubah menjadi rendah (low). 12. Setelah proses download selesai, langkah selanjutnya yaitu memasang IC AT89S51 yang berisi program kwh.hex tadi ke rangkaian. C. Pengujian Rangkaian Pengujian
rangkaian
secara
keseluruhan
dilakukan
setelah
semua
komponen terpasang dan program assembly yang sudah dibuat di masukan ke ic. Setelah dilakukan pengecekan ulang dan tidak ada kesalahan di rangkaiannya, uji coba langsung dilaksanakan.
40
Berikut ini gambar fisik rangkaian KW H meter digital
Gambar 35 Rangkaian KWH Meter Pada tahap uji coba ini digunakan 1 buah unit komputer yang memiliki daya 200 Watt yang di hubungkan ke rangkaian.
Penghubungkan
computer
tersebut dihubungkan secara seri terhadap rangkaian. Berikut gambar pemasangan beban yang akan di ukur terhadap rangkaian :
JALA-JALA
R AN GKAIAN
BEBAN
Gambar 36 Penghubungan rangkaian dengan beban secara seri Setelah beban terpasang secara seri barulah menyalakan
rangkaian
mikrokontroler ini dengan kemudian menyalakan beban yang akan diukur yaitu sebuah komputer. pengujian dilakukan selama 2 jam.
41
Berikut ini tabel dari hasil pengujian : Tabel 5 Pengujian Besaran Terukur
Waktu (menit)
Arus (A)
Daya (W)
00-15
0.98
215
15-30
0.72
158
30-45
0.85
187
45-60
0.88
193
60-75
0.92
202
75-90
0.89
195
90-105
0.94
206
105-120
0.92
202
Hasil pengukuran ini diambil datanya setiap 15 menit sekali, berdasarkan tabel pengukuran
diatas dapat diketahui bahwa besarnya arus yang terukur
tidaklah constant, hal ini dikarenakan masuknya arus dari jala-jala tidaklah sesuai dengan yang terukur dan dapat berubah-ubah pada jam-jam tertentu. D. Perhitungan Berdasarkan data yang diperoleh maka dapat di analisa sebagai berikut : P = 200 Watt V = 220 Volt Perhitungan arus (I) T1 = 15 menit ------ 0,25 jam T2 = 30 menit ------ 0,5 jam sampai dengan T8 = 120 menit ----- 2 jam (di ubah kedalam satuan jam karena KWH adalah per jam perhitunganya) Pada saat pengoperasian KW H meter penghitunganya adalah : I = P/V Jadi pada saat pengukuran terdapat selisih arus sebenarnya, hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut : P = 200 Watt V = 220 Volt I = 200/220
42
= 0.9090 A Sehingga dapat diperoleh ∆I = 0.98 A - 0.9090 A = 0,071 A Perhitungan Daya (P) V = 220 Volt
I2 = 0,72 A
I1 = 0,98 A Disini diambil contoh I2, sehingga perhitungan dayanya adalah : P= I. V = 0,71 . 220 = 158.4 W att Diperoleh ∆P adalah = 200 - 158,4 = 41,6 W att Perhitungan WattHour Jam pertama I 4 = 0,88 A V = 220 V 1 jam (diambil pada T4) P= I. V = 0,88 . 220 = 193 Watt Jadi pada saat beban terhubung selama 1 jam maka daya yang digunakan adalah sebesar 193 Watt atau sebesar 0,193 KW, Jam kedua I8 = 0,92 A V = 220V 1 jam berikutnya (diambil pada T8) P= I. V = 0,92 . 220 = 202,4W att Jadi pada saat beban terhubung selama 1 jam berikutnya maka daya yang digunakan adalah sebesar 202,4 W att atau sebesar 0,202 KW, P total = P1 + P2 ------- 0,193 + 0,202 = 0,395 KW h selama 2 jam Biaya total = 0,395 . 390
43
= Rp.154,05,Berikut ini Perhitungan PLN penggunaan
tarif (dalam Rupiah) adalah :
20 KWh pertama 390 40 KWh kedua 445 Per KW h berikutnya 495. Contoh penghitungan : M isal penggunaan daya selama 1bulan adalah 331 KWh. Jadi setelah dihitung akan menjadi seperti berikut: Penggunaan Tarif (dalam Rupiah) Biaya (dalam Rupiah) 20 KWh (0 - 20) x 390 7.800 40 KWh (20 - 60) x 445 17.800 271 KW h berikutnya (60 - 331) x 495 134.145 Total
= 159.745
Jadi didapat total penggunaan listrik sebesar Rp. 159.745,-. Ini adalah nilai pemakaian bersih tanpa Abodemen dan Pajak. Rumus menghitung Abodemen listrik PLN: Abodemen PLN = (Daya/1000) x (Rp/kVA) Untuk R1/2200, Rp/kVA yang ditetapkan PLN adalah Rp 30.200,-. Jadi Abodemen untuk R1/2200 adalah: (2200/1000) x Rp 30.200,- = Rp 66.440,Jadi total tagihan listrik tanpa pajak adalah : Rp 159.745,- + Rp 66.440,- = Rp 226.185,Rumus menghitung pajak (3% dari total tagihan listrik): 3% x Rp 226.185,- = Rp 6.785,55 (dibulatkan Rp 6.800,-) Jadi total tagihan PLN setelah dikenakan pajak adalah: Rp 226.185,- + Rp 6.800,- = Rp 232.985,-
E. Hasil Pengujian Perangkat Lunak Pengujian perangkat lunak (software) dilakukan untuk menguji apakah program aplikasi yang dibuat sudah dapat berjalan sebagaimana mestinya dan dapat
menerima
dan
mengirim
dikoneksikan dengan komputer.
dari
perangkat
keras
(hardware)
yang
44
Berikut ini tampilan utama pengujian menu utama form KW H meter digital:
Gambar 37 Tampilan menu utama Terlihat
pada
tampilan
form
daya
dan biaya yaitu
pada kolom
"Penggunaan Daya" terbaca besarnya daya yang terukur dalam satuan kilo watt hour dan pada kolom "Biaya Pemakaian" terbaca besarnya biaya penggunaan daya dalam rupiah, yang mana perumusan penghitungannya terdapat pada listing program visual basic yang terdapat pada lampiran. Tombol "ON-OFF" berfungsi sebagai saklar utama untuk menjalankan dan menghentikan aplikasi. Tombol "Reset" berfungsi sebagai reset program yang mana akan menghentikan dan memulai lagi dari awal penghitungan daya dan biaya. Sedangkan tombol "Cetak Data" berfungsi untuk melihat report data besarnya penggunaan daya dan biaya yang tercatat, report ini secara otomatis akan mencatat besarnya penggunaan daya dan biaya lima menit sekali.
Gambar 38 Tampilan uji coba alat
45
Berikut ini tampilan form report data :
Gambar 39 tampilan form report data Berikut ini gambar rangkaian akhirnya
Gambar 40 Rangkaian jadi
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan Kesimpulan
dari
pembuatan
KW H meter
digital
berbasis
mikrokontroler AT89S51 ini adalah : 1. Alat ini dapat dipergunakan untuk mengukur besarnya daya listrik yang mengalir melalui beban. 2. Pemakai atau pelanggan listrik dapat dengan mudah mengetahui besarnya daya yang dipakai, melalui koneksi serial yang dihubungkan ke komputer. 3. Penggunaan
alat ini sangat cocok pada rumah kos dimana biasanya
pemilik kos menetapkan tarif flat untuk tambahan peralatan listrik lain. B. Saran Beberapa saran perlu disampaikan pada pembuatan KW H meter digital berbasis mikrokontroler AT89S51 ini adalah : 1. Penggunaan sensor arus lebih baik lagi menggunakan ukuran yang lebih kecil dalam pembacaan
arusnya, hal ini dikarenakan
semakin kecil
pembacaanya maka keakuratan pembacaannya semakin tinggi. 2. Diperlukanya UPS pada perangkat komputer agar apabila terjadi mati lampu atau padamnya listrik maka data yang tercatat tidak akan hilang dan akan tercatat pada form data.
46
DAFTAR PUSTAKA Anonim. ACS712-20A. http://delta-electronic. com/CurrentSensing.html diakses 10 Mei 2010. Anonim. IC MAX232. http://www.indorobotika.com/ic-max232.html
diakses
pada 10 Mei 2010. Prihono, 2009. Jago Elektronika Secara Otodidak, Jakarta : Kawan Pustaka. Anonim. Regulator 7805. http://p_musa.staff.gunadarma.ac.id/regul ator-5-voltmenggunakan-ic-7805.html diakses 15 Mei 2010. Anonim. Lcd. http://alldatasheet.com/lcd-2-16.html diakses tgl 23 Juli 2010 Tim Lab Mikroprosesor. 2007. Pemrograman Mikrokontroler AT89S51 dengan C/C++ dan Assembler. Yogyakarta : Andi. Anonim. RS232. http://www.ittelkom.ac.id/library/index.php
diakses 23 Juli
2010. Prasetia R, 2004, Teori dan Praktek Interfacing Port Paralel dan Port Serial Komputer dengan Visial Basic 6.0, Andi, Yogyakarta Permana B, 2002. Seri Penuntun Praktis Microsoft Access 2002 Microsoft Office XP. Jakarta : Elek Media Komputindo.
47
