PEMANFAATAN UKIT UNTUK MODUL PRAKTIKUM MIKROKONTROLER PADA LABORATORIUM DIII TEKNIK Fajar Aris Pratama, Eneng Tita Tosida, Andi Chairunnas Jurusan D3 Teknik Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pakuan Jl. Pakuan PO BOX. 452, Bogor Telp/Fax (0251) 8375547 E-mail :
[email protected]
ABSTRAK Rancang Bangun Prototype Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Menggunakan Sensor Passive Infrared (PIR). bila input gerak yang terdeteksi oleh PIR dan sensor akan mengirim nilai 1 / on mikrokontroler AT89s51. Ketika mikrokontroler bekerja maka motor DC akan bergerak membuka pintu dan akan ada delay selama 4 detik untuk kembali menutup pintu. Dalam merancang dan mengimplementasikan pintu otomatis , metode pengembangan yang digunakan yaitu menggunakan metode penelitian bidang hardware progamming, terbagi menjadi sepuluh tahapan yaitu perencanaan proyek penelitian, penelitian, pengetesan komponen, desain sistem mekanik, desain sistem listrik, desain software, tes fungsional, integrasi dan perakitan, tes fungsional seluruh sistem dan optimasi sistem. Sistem sensor PIR yang di gunakan pada pintu otomatis ini apabila jarak jangkau sensor mendeteksi sebuah objek gerak maka pintu akan terbuka secara otomatis dengan waktu bukanya selama 4 detik. Sensor yang digunakan pada prototype ini sensor passive infrared (PIR) , mikrokontroler AT89s51 , motor driver dan softwarenya menggunakan avrsop II dan disimulasikan dengan ISIS. Penelitian ini dilakukan di Gedung 2 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan alam , Universitas Pakuan. Infrared. Adapun alat tersebut merupakan serangkaian komponen elektronika berbentuk prototype sebuah pintu yang dapat bergeser secara otomatis yang dikontrol menggunakan program mikrokontroler. Bahasa pemograman yang akan digunakan adalah bahasa pemograman tingkat rendah (Low level language) Assembler yang di isi pada sebuah chip Intregate circuit (IC). Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat Rancang Bangun Prototype Pintu Otomatis Berbasis
PENDAHULUAN Mikroprosesor merupakan salah satu ilmu dalam bidang elektronika yang dipelajari pada perkuliahan jurusan Sistem Komputer. Pada perkembangan muncul suatu gagasan untuk mengimplementasikan sebuah alat berbasis mikroprosesor yang secara otomatis dan efisiensi. Salah satunya membuat sebuah penelitian ilmiah yang di beri judul Rancang Bangun Prototype Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89s51 Menggunakan Sensor Passive 1
Mikrokontroler AT89s51 Menggunakan sensor Passive Infrared (PIR). Ruang lingkup penelitian dibatasi pada pembuatan Kipas Angin Otomatis menggunakan mikrokontroler ATMega328 dengan sensor suhu LM35.
programming yang ditempuh melalui 10 tahapan. Tahapan tersebut dapat dilihat pada diagram di bawah ini. Project Planning
TINJAUAN PUSTAKA Mikrokontroler tipe AT89S51 merupakan mikrokontroler keluarga MCS-51 dengan konfigurasi yang sama persis dengan AT89C51 yang cukup terkenal, hanya saja AT89S51 mempunyai fitur ISP (In-System Programmable Flash Memory). Fitur ini memungkinkan mikrokontroler dapat diprogram langsung dalam suatu sistem elektronik tanpa melalui Programmer Board atau Downloader Board. Mikrokontroler dapat diprogram langsung melalui kabel ISP yang dihubungkan dengan paralel port pada suatu Personal Computer. Sensor merupakan sebuah alat yang dapat menghasilkan sinyal-sinyal tertentu pada kondisi tertentu. Pada bagian sensor, digunakan Sensor Passive InfraRed (PIR) tipe KC7783Runtuk mengetahui kondisi apakah ada atau tidaknya objek manusia. Bila ada maka PIR akan menggeluarkan output berupa tegangan sebesar 3.32-5 volt DC yang akan menjadi input untuk mikrokontroler dan di proses sedemikian rupa untuk menggerakan motor. pintu terbuka jika PIR mendapat input objek manusia dan sebaliknya pintu tertutup jika PIR tidak mendapat input. METODE PENELITIAN Tahap penelitian yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan metode pendekatan hardware
Mechanical Design
Research
Part Testing
Electrical Design
Software Design
Functional Test
Integration
Overall Testing
Succsess
Optimization
Gambar 1Tahapan Penelitian Penelitian (Project Planning) Dalam perencanaa proyek penelitian, terdapat beberapa hal penting yang harus ditentukan dan dipertimbangkan, antara lain : Dalam penelitian ini topik diambil dari Rancang Bangun Prototype Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89s51 Menggunakan sensor Passive Infrared (PIR) Estimasi Bahan
2
Kebutuhan
Alat
Dan
Pada tahap ini dilakukan estimasi kebutuhan alat dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian. Spesifikasi kebutuhan dan alat yang akan digunakan, antara lain : 1. Komputer 2. Mikrokontroler AT89s51 3. Sensor Passive Infrared (PIR) 4. Motor DC 5. Driver Motor 6. Adapter 7. Trafo 8. Dioda 9. Resistor 10. Rangka Alat pendukung 1. Kabel jumper 2. Multimeter 3. Obeng 4. Lem 5. Pisau 6. Bor 7. Penelitian (Research) Setelah perencanaan telah matang, dilanjutkan dengan penelitian awal dari aplikasi yang akan dibuat. Pada tahap penelitian dilakukan perancangan awal rangkaian Pintu Otomatis ini untuk memastikan bahwa rangkaian ini dapat diintegrasikan. Pengetesan Komponen (Part Testing) Dalam tahap ini dilakukan pengetesan komponen atau alat terhadap fungsi kerja komponen berdasarkan kebutuhan dari aplikasi yang akan didesain. Pengetesan ini dilakukan menggunakan Kabel USB Arduino sebagai downloader.
Desain Sistem Mekanik (Mechanical Design) Dalam perancangan perangkat keras, desain mekanik merupakan hal penting yang harus dipertimbangkan. Pada umumnya kebutuhan aplikasi terhadap desain mekanik antara lain: 1. Bentuk dan Ukuran PCB 2. Dimensi dan Massa keseluruhan sistem 3. Ketahanan dan Fleksibilitas terhadap lingkungan 4. Penempatan Modul Blok Diagram Sistem Rancangan hardware secara umum di gambarkan pada blok diagram seperti pada gambar 5 : INPUT
PROSES
OUTPUT
DRIVER MOTOR
SENSOR PIR Mikrokontroler AT89s51 SEBAGAI PENGENDALI
MOTOR DC
Gambar 2. Blok Diagram Sistem Rangkaian Mikrokontroler AT89s51 Rangkaian minimum sistem AT89s51 berfungsi sebagai pengendali utama dari sistem kipas angin otomatis. Mikrokontroler ini mendapat tegangan dari adapter sebesar 12V, Mikrokontroler ini mempunyai range inputan 7-12V yang di sajikan pada gambar 6
3
Rangkaian Driver Motor Driver motor merupakan salah satu perangkat umum yang digunakan untuk kendali motor DC. Driver motor ini yang nantinya bertugas mengendalikan arah putaran maupun kecepatan motor DC yang akan dikendalikan, du sajikan pada gambar Gambar 5. Rangkaian Driver Motor Desain Software (Software Design) Pembuatan perangkat lunak sistem harus mengutamakan cara kerja yang efisien berikut flowchart dari sistem tersebut pada gambar di bawah ini
Gambar 3. Rangkaian Mikrokontroler AT89s51 Rangkaian Sensor PIR Modul sensor LM35 ini hanya memiliki tiga kaki yaitu VCC (Positive), Vout (Signal) dan Ground (Negatif) Rangkaian sensor berfungsi untuk memonitoring objek manusia
start
Sensor on = 1 Sensor Proses off =0 mikrokontr oler Sensor = sensor on
Sensor = sensor off Delay
dan sebagai modul inputan pada rangkaian. Gambar 4. Rangkaian Sensor PIR
Pintu terbu ka
End
Pintu tertut up
Gambar 6 Desain Software
Implementasi Implementasi adalah suatu tindakan atau pelaksanaa dari sebuah rencana yang sudah disusun secara 4
matang dan terperinci. Berikut adalah diagram pembuatan Rancang Bangun Prototype Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Menggunakan Sensor Passive Infrared.
Gambar 8 Diagram Perubahan C ke hex Integrasi atau Perakitan (Integration) Pada proses integrasi ini dilakukan proses perakitan berdasarkan dari proses desain, baik desain mekanis, elektronik maupun desain software. Terdapat dua tahap yang dilakukan pada integrasi yaitu material collectingdan assembling. Material Collecting Pada tahap ini dilakukan pengumpulan alat dan bahan yang akan digunakan untuk pembuatan Rancang Bangun Prototype Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89s5 Menggunakan Sensor Passive infrared. Berikut hardware yang digunakan meliputi, modul Mikrokontroler AT89s5, modul sensor PIR, modul driver motor. dilakukan juga pengumpulan software-software penunjangnya
START
SOFTWARE
HARDWARE
PROSES PEMBUATAN SOFTWARE DENGAN BAHASA C
PROSES PERAKITAN RANGKAIAN
TEST PROGRAM DENGAN ISIS
PROSES DOWNLOAD MIKROKONTROLER
UJI COBA HASIL HARDWARE DAN SOFTWARE
FINISH
Gambar 7. Blok Diagram Implementasi Proses Kompiler Program Win AVR adalah paket AVRGCC untuk distribusi microsoft window. Sedangkan AVR-GCC adalah sekumpulan tool/alat/software yang digunakan untuk dimengerti oleh mikrokontroler AVR yaitu(*.HEX) intel. .S
.Lib
.c
C Compiler .c
.S
Assembler
Obj
Linker
.S
.h
.hex
Programmer
Object Copy
.elf
Debugger
5
Material Collecting Hardware Pengumpulan Komponen dasar meliputi sebagai berikut : 1. Modul Mikrokontroler AT89S51
Gambar 12 . Motor DC Material Collecting Software Pada tahap ini dilakukan pengumpulan software-software penunjang yang akan digunakan untuk mengimplementasikan Pintu Otomatis . Software-software tersebut adalah: 1. AVR Studio4, sebagai penulisan, compilerlisting program bahasa C. 2. ISIS Proteus sebagai software untuk menggambar skematik rangkaian atau simulator. 3. AVROSPII sebagai software uploader listing program berupa file hex ke dalam mikrokontroler.
Gambar 9. Modul Mikrokontroler 2. Modul Driver Motor
Gambar 10. Modul Driver Motor Keterangan Alat dan Dimensi Alat Alat yang dibuat untuk Rancang Bangun Prototype Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89s51 Menggunakan sensor Passive Infrared (PIR) . Adapun hasil integrasi seluruh modul ke dalam rangkaian Alat dapat dilihat pada gambar di bawah ini
3. Sensor Passive infrared
Gambar 11 . Sensor PIR 4. Motor DC sebagai gerak rotasi
6
sistem kerja alat mulai dari awal sampai akhir bekerjanya rangkaian. Awal dari sistem kerja rangkaian ini adalah saat mikrokontroler yang di beri inputan berupa gerakan maka Seven driver motor akan menggerakan motor DC, itu menandakan Mikrokontroler berfungsi dengan baik. Langkah selanjutnya yaitu mengetikan listing program yang di Compile dan di Upload menggunakan Software AVROSPII. Setelah melakukan uploading menggunakan conector USB PC to DOWNLOADER maka langkah selanjutnya adalah memonitoring sistem kerja pada setiap bagian komponen. Sistem kerja alat ini di mulai saat sensor PIR dihadapkan dengan gerakan , maka driver motor akan menggerakan motor DC yg akan membuka pintu dan dengan rangkaian yang telah dibuat sedemikian rupa mengakibatkan PIR menjadi input berlogika 0 terhadap mikrokontroler AT89s51. Setiap PIR berlogika 0 terhadap mikrokontroler akan mengubah nilai jumlah yang ditampilkan pada driver motor Test Struktural Test Struktural dilakukan dengan mengetest simulasi modul dengan software ISIS setelah sukses maka akan di rangkai modul itu di papan PCB. Sebelum komponen di pasang di papan PCB, komponen di uji coba menggunakan multitester apakah kompenen tersebut berfungsi dengan baik atau tidak. Berikut ini gambar 16 :
Gambar 13. Hasil integrasi seluruh modul ke dalam rangkaian sistem Pada gambar diatas terdiri semua gabungan modul-modul diantaranya Modul Mikrokontroler AT89s51, Modul sensor passive infrared (PIR), Modul Motor driver. Dimana modulmodul tersebut saling berinteraksi satu sama lain. Input yang dihasilkan berasal dari sensor passive infrared (PIR) yang memonitoring gerakan . Gerakan yang terdeteksi oleh sensor kemudian di ubah menjadi tegangan listrik dan selanjutnya hasil tegangan tersebut diproses oleh Mikrokontroler untuk memberikan/mengatur intruksi kepada rangkaian motor driver untuk menambahkan nilai secara otomatis pada motor DC. Pembahasan Pada tahap ini akan di lakukan pebahasan sistem kerja alat mulai dari pembahasan inputan prosses dan di akhiri dengan output, yang bertujuan untuk mengetahui bagaimanakah
7
Gambar 16. Sistem Sensor PIR Gambar 14. Simulasi menggunakan ISIS
Test Fungsional (Functional Test) Tes fungsional dilakukan terhadap integrasi sistem listrik dan software yang telah didesain. Tes ini dilakukan untuk meningkatkan performa dari perangkat lunak untuk pengontrollan desain listrik dan mengeliminasi error (Bug) dari software tersebut. Test ini dilakukan terhadap sistem listrik dari modul mikrokontroler, modul sensor PIR, modul criver motor, dan motor DC. Modul PIR sebagai inputan untuk memonitoring gerakan.
Gambar 15. Modul rangkaian Sistem Semsor PIR Sistem sensor PIR melakukan deteksi sebuah objek yang bergerak dengan jarak kepekaan sekitar 0 meter s/d 3 meter maka pintu akan terbuka otomatis dengan durasi delay-nya selama 4 detik, jika suatu objek yang bergerak lebih dari jarak jangaku sensor maka pintu tidak akan terbuka. Berikut ilustrasi system sensor PIR disajikan pada gambar 29.
Gambar 17. Sensor PIR sebagai input
8
besar bisa ditambahkan gear box dengan rasio putaran yang lebih besar dari rasio putaran motor sendiri.
Kesimpulan Rancang Bangun Prototype Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89s51 Menggunakan sensor Passive Infrared (PIR) dirancang dan dibuat untuk memberikan kemudahan rancangan pintu otomatis yang akan diterapkan di Gedung FMIPA Universitas Pakuan Bogor. Dalam merancang dan mengimplementasikan pintu otomatis , metode pengembangan yang digunakan yaitu menggunakan metode penelitian bidang hardware progamming, terbagi menjadi sepuluh tahapan yaitu perencanaan proyek penelitian, penelitian, pengetesan komponen, desain sistem mekanik, desain sistem listrik, desain software, tes fungsional, integrasi dan perakitan, tes fungsional seluruh sistem dan optimasi sistem. Sistem sensor PIR yang di gunakan pada pintu otomatis ini apabila jarak jangkau sensor mendeteksi sebuah objek gerak maka pintu akan terbuka secara otomatis dengan waktu bukanya selama 4 detik.
DAFTAR PUSTAKA Harsal. S. 2009. Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler. PT. Elex Media Komputindo. Jakarta. Putra, Y.K. 2000. Prinsip-prinsip dan penerapan Digital. Erlangga. Jakarta. Reza, T. 2007. Tafsiran Kamus Elektronika. CV. Pustaka Grafika. Yogyakarta Sarawi, S. 2001. Vedemekum. PT. Gramedia Pustaka Utama . Jakarta
Saran Agar pintu dapat bergeser dengan baik seperti yang diinginkan sebaiknya pada permukaan bawah pintu diberi pelicin atau bahan licin agar pintu mudah bergeser saat motor berputar dan menggeserkan pintu. Untuk menambah kekuatan putaran motor agar rasioputaran motor lebih 9
