PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT KEAMANAN KENDARAAN TERKONEKSI HANDPHONE BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR DWI NATA SYAHPUTRA

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT KEAMANAN KENDARAAN TERKONEKSI HANDPHONE BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

DWI NATA SYAHPUTRA 052408109

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

Dwi Nata Syahputra : Perancangan Dan Pembuatan Alat Keamanan Kendaraan Terkoneksi Handphone Berbasis Mikrokontroler AT89S51, 2008. USU Repository © 2009

ii

PERSETUJUAN

Judul

: PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT KEAMANAN KENDARAAN TERKONEKSI HANDPHONE BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Kategori

: TUGAS AKHIR

Nama

: DWI NATA SYAHPUTRA

Nomor Induk Mahasiswa

: 052408109

Program Studi

: DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen

: FISIKA

Fakultas

: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, September 2008

Diketahui/Disetujui oleh

Dosen Pembimbing

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

(DR.Marhaposan Situmorang)

(Ir. Junaidi)

NIP : 130 810 771

NIP : 131 788 339


iii

PERNYATAAN

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT KEAMANAN KENDARAAN TERKONEKSI HANDPHONE BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, September 2008

DWI NATA SYAHPUTRA 052408109


iv

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata’ala, sang penguasa langit dan bumi dan apa yang ada diantara keduanya. Yang senantiasa melimpahkan karunia-Nya dan selalu memberikan kemudahan dan kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini sesuai waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis. Pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan ucapan terima kasih kepada Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, ketua departemen Fisika Bapak DR.Marhaposan Situmorang, Ketua Jurusan DIII Fisika Instrumentasi Bapak Drs.Syahrul Humaidi,M.Sc. Sekretaris Jurusan Departemen Fisika Ibu Dra.Yustinon,M.Si. Dan khusus kepada Bapak Ir.Junaidi selaku Dosen Pembimbing penulis dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir ini yang telah banyak membantu dan memberikan kepercayaan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Serta kepada seluruh staf dan Dosen pengajar di Departemen Fisika FMIPA USU yang telah banyak membantu penulis selama menempuh pendidikan di bangku perkuliahan. Tak lupa penulis berikan penghargaan dan penghormatan kepada kedua orang tua dan seluruh keluarga yang selalu memberikan dukungan dan do’a kepada penulis sehingga penulis termotivasi untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Juga kepada teman-teman, Bang Bryan Habsyah atas segala bantuan dan kerja samanya semoga Allah membalasnya dengan pahala terbaik, Citra, Abdi & Wahyu teman seperjuangan dalam pelaksanaan praktek proyek, kepada seluruh teman-teman di jurusan Fisika Instrumentasi (Ari, Vikri, Ilham, Eko dan semuanya), kepada anak-anak AsTra Thank’s atas segala masukannya dan kepada YoeLina yang selalu memotivasi penulis agar sesegera mungkin menyelesaikan penulisan dan penyusunan tugas akhir ini serta kepada seluruh teman-teman seperjuangan lainnya yang tidak mungkin penulis sebutkan disini. Semoga Allah Subhanahuwata’ala melimpahkan kesejahteraan dan keselamatan kepada kalian semua. Penulis menyadari bahwa dalam Laporan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan dan kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini dimasa yang akan datang. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat kepada para pembaca dan memberikan suatu inspirasi bagi penerapan teknologi dalam kehidupan sehari-hari.


v

ABSTRAK

Kajian ini bertujuan untuk merancang alat keamanan pada kendaraan, dengan menggunakan sistem pengendalian dari jarak jauh. Untuk melakukan pengendalian ini digunakan handphone sebagai media komunikasinya. Sinyal dari handphone akan diperkuat oleh Op Amp dan masuk ke DTMF, kalau ternyata sinyal yang diterima merupakan kombinasi nada yang sesuai dengan ketentuan, DTMF akan mengeluarkan kode biner sesuai dengan kombinasi nada tersebut. Keluaran dari DTMF ini akan diproses oleh mikrokontroller AT89S51. Pada mikrokontroler telah dimasukkan program yang akan mengeksekusi perintah dari DTMF untuk menjalankan saklar yang terhubung pada kendaraan. Dengan cara demikian kendaraan dapat dipantau dari jarak jauh sehingga keamanan kendaraan dapat terjaga.


vi

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN

ii

PERNYATAAN

iii

PENGHARGAAN

iv

ABSTRAK

v

DAFTAR ISI

vi

DAFTAR TABEL

ix

DAFTAR GAMBAR

x

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

1

1.2 Batasan Masalah

2

1.3 Maksud dan Tujuan Penulisan

2

1.4 Metode Pengumpulan Data

2

1.5 Sistematika Penulisan

3

TINJAUAN TEORITIS

2.1 Mkrokontroler

5

2.1.1 Konstruksi AT89S51

6

2.1.2 Pin-Pin pada Mikrokontroler AT89S51

8

2.2 Relay

10

2.3 Penguat Operasional

12

2.3.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional

12

2.3.2 Penguat non-Inverting

12

2.3.3 Penguat Inverting

12

2.3.4 Penguat diffrensial

13


vii

2.3.6 Penguat Jumlah (summing amplifier)

14

2.4 Transistor

14

2.5 Regulator Tegangan

17

2.5.1 Regulator Tegangan Positif

17

2.5.2 Regulator Tegangan Negatif

20

2.6 Dual Tone Multiple Frequency (DTMF)

21

2.7 Bahasa Assembly MCS-51

23

2.8 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

27

2.9 Software Downloader

27

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

3.1 Rangkaian Power Supplay ( PSA )

29

3.2 Perancangan Rangkaian DTMF Dekoder

30

3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

31

3.4 Rangkaian Relay Lampu

33

3.5 Rangkaian Alarm

34

3.6 Perancangan Rangkaian Sensor Tegangan

35

3.7 Perancangan Software

36

BAB IV

ANALISA RANGKAIAN DAN SOFTWARE

4.1 Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian

38

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

39

4.3 Pengujian Rangkaian Penguat

40

4.4 Pengujian Rangkaian DTMF Dekoder

41

4.5 Pengujian Rangkaian Relay Lampu

42

4.6 Pengujian Rangkaian Buzzer

43

4.7 Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan

44

4.8 Analisa Software

45

4.9 Flowchart dari program alat keamanan kendaraan

48


viii

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

49

5.2 Saran

49

DAFTAR PUSTAKA

50


ix

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Tabel 4.1 2. Tabel 4.2

Hasil Pengukuran tegangan input OP-Amp Hasil output yang dihasilkan dari tombol-tombol Handphone

40 41


x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51 2. Gambar 2.2 Simbol Relay dan Rangkaian Driver 3. Gambar 2.3 Rangkaian dasar penguat non-inverting 4. Gambar 2.4 Rangkaian dasar penguat inverting 5. Gambar 2.5 Rangkaian dasar penguat differensial 6. Gambar 2.6 Rangkaian dasar penguat jumlah (summing amplifier) 7. Gambar 2.7 Transistor sebagai Saklar ON 8. Gambar 2.8 Karakteristik daerah saturasi pada transistor 9. Gambar 2.9 Transistor Sebagai Saklar OFF 10. Gambar 2.10 Bentuk IC Regulator dan Simbol Rangkaian 11. Gambar 2.11 Rangkaian Catu Daya dengan IC Regulator 12. Gambar 2.12 Rangkaian Negatif 13. Gambar 2.13 Kombinasi nada DTMF 14. Gambar 2.14 IC-IC DTMF buatan Mitel 15. Gambar 2.15 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 16. Gambar 2.16 ISP-Flash Programmer 3.a 17. Gambar 3.1 Rangkaian Power Supplay (PSA) 18. Gambar 3.2 Rangkaian DTMF Dekoder 19. Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 20. Gambar 3.4 Rangkaian Relay 21. Gambar 3.5 Rangkaian Alarm 22. Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Tegangan 23. Gambar 4.1 Diagram blok rangkaian 24. Gambar 4.2 Rangkaian Keseluruhan dari Alat Keamanan Kendaraan 25. Gambar 4.3 Diagram alir (Flowchart) pada alat keamanan kendaraan

8 11 12 13 14 14 15 16 16 17 19 21 22 23 27 28 29 30 31 33 34 35 38 47 48


BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Seiring dengan semakin meningkatnya jumlah penggunaan kendaraan bermotor, dan pencurian kendaraan bermotor yang semakin marak. Alat keamanan standart yang dimiliki setiap kendaraan sudah tidak efisien karena sudah tidak dapat lagi melindunginya dari aksi pencurian. Hal ini membuat manusia semakin maju dalam berpikir untuk merancang alat-alat pangamanan dari aksi tersebut dan yang saat ini banyak berkembang di masyarakat adalah berupa alarm kendaraan. Dimana cara kerja dari alat ini cukup sederhana yaitu, saat mesin kendaraan dimatikan dan alarm diaktifkan, alarm tersebut akan berbunyi apabila mesin kendaraan dihidupkan atau alarm tersebut akan bunyi apabila terjadi guncangan-guncangan keras pada kendaraan. Dan dalam pengembangan dari alat keamanan ini diharapkan dapat lebih memudahkan pengguna dalam mengatasi aksi pencurian, dengan digunakannya alat komunikasi berupa handphone pada alat ini. Dimana, handphone yang terhubung pada alat digunakan untuk menerima perintah-perintah langsung dari handphone pemilik, dengan program yang telah dirancang dan diisi pada mikrokontroler, maka perintahperintah tersebut akan dieksekusi sehingga dapat menjalankan sistem.


2

1.2 Batasan Masalah Untuk memberi batasan dalam pembahasan dan penulisan tugas akhir ini, maka tugas akhir ini dibatasi dengan pembahasan dan penulisan tentang perancangan dan pembuatan alat keamanan kendaraan terkoneksi handphone berbasis mikrokontroler AT89S51. Adapun sistem pengendalian alat dirancang otomatis akan berjalan setelah mendapat perintah-perintah dari handphone pemilik, program pada mikrokontroler akan mengeksekusi perintah-perintah tersebut untuk menjalankan sistem.

1.3 Maksud dan Tujuan Penulisan Adapun maksud dan tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Untuk menerapkan ilmu yang dipelajari di bangku perkuliahan secara nyata dan aplikatif. 2. Untuk menjalankan alat dengan menggunakan program yang diisikan pada mikrokontroler. 3. Untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan studi pada Program Diploma III di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

1.4 Metode Pengumpulan Data Data-data yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini diperoleh melalui beberapa metode. Adapun metode yang digunakan penulis dalam pengumpulan data adalah sebagai berikut :


3

1. Studi kepustakaan. Pada metode ini, penulis mengumpulkan data dan teori yang dibutuhkan dalam penulisan tugas akhir melalui buku-buku dan berbagai referensi lainnya yang berkaitan dengan tugas akhir ini. 2. Lembar data (Datasheet) komponen yang digunakan pada peralatan. Lembar data (Datasheet) merupakan data-data yang dikeluarkan oleh produsen komponen elektronika mengenai fungsi, karakteristik dan data-data penting lainnya tentang suatu komponen hasil produksi dari produsen komponen elektronika yang bersangkutan 3. Pengujian Alat. Data yang diperoleh melalui metode ini didapat setelah alat yang dibuat diuji dan diambil kesimpulan setelah dilakukan pengujian tersebut. 4. Berkonsultasi dengan Dosen pembimbing. Pada metode ini, penulis melakukan konsultasi dengan berdiskusi dan bertanya secara langsung pada Dosen pembimbing penulis

mengenai segala

permasalahan dalam penulisan tugas akhir ini.

1.5 Sistematika Penulisan Adapun sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I

PENDAHULUAN Meliputi latar belakang, batasan masalah, tujuan penulisan tugas akhir, metode pengumpulan data untuk penulisan tugas akhir, dan sistematika penulisan.


4

BAB II

TINJAUAN TEORI Tinjauan teori, dalam bab ini menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembuatan alat, dan karakteristik dari komponen-komponen pendukung, serta cara kerja dari rangkaian alat yang dibuat.

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM Pada bab ini dipaparkan mengenai rangkaian-rangkaian yang digunakan, serta program yang digunakan untuk menjalankan alat.

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA SOFTWARE Bab ini berisi mengenai software yang digunakan, serta penjelasan

mengenai

program

yang

telah

diuji

untuk

menjalankan alat. BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian dapat dibuat secara efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.


5

BAB II TINJAUAN TEORITIS

2.1 Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler AT89S51 merupakan salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Jenis mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan. Pada prinsipnya program pada mikrokontroler dijalankan bertahap, jadi pada program itu sendiri terdapat beberapa set instruksi dan tiap instruksi itu dijalankan secara bertahap atau berurutan. Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut : a. Sebuah Central Processing Unit 8 bit b. Osilatc : internal dan rangkaian pewaktu c. RAM internal 128 byte d. Flash memori 4 Kbyte + 2Kbyte EEprom e. Daya tahan 1000 kali baca/tulis f. Tiga level kunci memori progam g. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah interupsi internal) h. Empat buah programable port I/O yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur I/O i.

Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART

j.

Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika

k. Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi 12 MHz.


6

2.1.1 Konstruksi AT89S51 Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 micro-fard dan resistor 10 kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian riset. Dengan adanya rangkaian riset ini AT89S51 otomatis diriset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24MHz dan kapasitor 30 mikro-farad dipakai untuk melengkapi rangkaian

oscilator

pembentuk

clock

yang

menentukan

kecepatan

kerja

Mikrokontroler. Memori

merupakan

bagian

yang

sangat

penting

pada

Mikrokontroler.

Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini dinamakan sebagai memori program. Random Access Memory (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data. Ada berbagai jenis ROM. Untuk Mikrokontroler dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara massal, program diisikan kedalam ROM pada saat IC Mikrokontroler dicetak dipabrik IC. Untuk keperluan tertentu Mikrokontroler menggunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PROM (PEROM). Dulu banyak UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Programble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.


7

Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S51 adalah flash PEROM, program untuk mengendalikan Mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89C4051 flash PEROM Programmer. Memori data yang disediakan dalam chip AT*(S51 sebesar 128 kilo byte) meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. AT89S51 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmiter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakkan berhimpitan dengan P1.0 dan P1.1. pada kaki nomor 2 dan 3, sehingga kalau sarana input/output bekerja menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1/T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/output paralel kalau T0 dan T1 dipakai. AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dangan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi. Port1 dan 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya merupakan yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Function Register (SFR).


8

2.1.2 Pin-Pin pada Mikrokontroler AT89S51 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler AT89S51 :

Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51 VCC (Pin 40) Suplai tegangan GND (Pin 20) Ground

Port 0 (Pin 39-Pin 32) Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up.terutama pada saat verifikasi program.


9

Port 2 (Pin 21 – pin 28) Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengaksememori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL. Port 3 (Pin 10 – pin 17) Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut : Nama pin

Fungsi

P3.0 (pin 10)

RXD (Port input serial)

P3.1 (pin 11)

TXD (Port output serial)

P3.2 (pin 12)

INTO (interrupt 0 eksternal)

P3.3 (pin 13)

INT1 (interrupt 1 eksternal)

P3.4 (pin 14)

T0 (input eksternal timer 0)

P3.5 (pin 15)

T1 (input eksternal timer 1)

P3.6 (pin 16)

WR (menulis untuk eksternal data memori)

P3.7 (pin 17)

RD (untuk membaca eksternal data memori)

RST (pin 9) Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.


10

ALE/PROG (pin 30) Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama memprogam Flash. PSEN (pin 29) Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal. EA (pin 31) Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt. XTAL1 (pin 19) Input untuk clock internal. XTAL2 (pin 18) Output dari osilator.

2.2 Relay Untuk memutuskan dan menghubungkan suatu rangkaian primer dengan sekunder, diperlukan sebuah alat

yaitu relay.

Relay adalah sebuah saklar

dengan

elektromagnetik yang dapat mengubah kontak-kontak saklar dari normally open (NO) menjadi normally close (NC) dan sebaliknya, sewaktu alat ini menerima arus listrik. Pada dasarnya, relay terdiri dari lilitan kawat (kumparan,koil) yang terlilit pada suatu inti dari besi lunak. Kalau kumparan ini dilalui arus maka inti menjadi magnet sehingga inti ini akan menarik jangkar dan kontak antara A dan B putus (membuka)


11

sedangkan kontak antara B dan C akan menutup. Jenis relay ini dikenal dengan nama relay jenis kontak luar. Macam-macam relay yang dibedakan berdasarkan cara kerjanya, yaitu: a. Normaly Open (NO), saklar akan terbuka bila dialiri arus b. Normaly Close (NC), saklar akan tertutup bila dialiri arus c. Change Over (CO), relay

ini mempunyai saklar tunggal yang

normalnya

tertutup yang lama, bila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal A, sebaliknya bula kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal B. Analogi rangkaian relay yang digunakan pada tugas akhir ini adalah saat basis transistor ini dialiri arus, maka transistor dalam keadaan tertutup yang dapat menghubungkan arus dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung. Sedangkan fungsi dioda disini adalah untuk melindungi transistor dari tegangan induksi berlebih, dimana tegangan ini dapat merusak transistor. Jika transistor pada basis tidak ada arus maju, transistor terbuka sehingga arus tidak mengalir dari kolektor ke emiter, relay tidak bekerja karena tidak ada arus yang mengalir pada gulungan kawat. Bentuk relay yang digunakan dan bentuk relay dengan rangkaian driver dapat dilihat pada gambar berikut: Vcc Dioda

VB

a. Simbol

Tr

b. Relay dengan rangkaian driver

Gambar 2.2 Simbol Relay dan Rangkaian Driver


12

2.3 Penguat Operasional 2.3.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional Suatu Op-Amp ideal memiliki karakteristik-karakteristik sebagai berikut: a. Hambatan masukan Ri = ∞ b. Hambatan keluaran Ro = 0 c. Bati tegangan Av = -∞ d. Lebar pita = ∞ e. Keseimbangan sempurna: Vo = 0 bilamana V1 = V2 f. Karakteristik tidak berubah dengan suhu. 2.3.2 Penguat non-inverting Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.3 berikut ini. Seperti namanya, penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya.

Gambar 2.3 Rangkaian dasar penguat non-inverting

2.3.3 Penguat Inverting Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4, dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Seperti tersirat pada


13

namanya, bahwa fase keluaran dari penguat inverting ini akan selalu berbalikan dengan inputnya. Pada rangkaian ini, umpan balik negatif di bangun melalui resistor R2.

Gambar 2.4 Rangkaian dasar penguat inverting Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal masukan terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui adalah 0 (virtual ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = R1. 2.3.4 Penguat diffrensial Penguat Differensial bisa mengukur maupun memperkuat sinyal-sinyal kecil yang terbenam dalam sinyal-sinyal yang jauh lebih besar. Empat tahanan presisi (1 %) dan sebuah penguat operasional membentuk sebuah penguat differensial, seperti terlihat pada gambar 2.5 terminal inputnya ada dua, input (-) dan (+), dihubungkan dengan terminal penguat operasional yang terdekat. Sumber masukan penguat differensial ada 2, yaitu E1 dan E2. Jika E2 dihubung singkat, maka E1 mendapat penguatan pembalik sebesar -mR/R = -m. Karena tegangan keluaran akibat E1 adalah -mE1. Jika E1 dihubung singkat, maka E2 akan terbagi antara R dan mR, sehingga terminal positif dari penguat operasional menerima tegangan sebesar mendapat penguatan pembalik sebesar -mR/R = -m. Karena tegangan keluaran akibat E1 adalah -mE2/(1+m), dengan penguatan sebesar (1+m).


14

Gambar 2.5 Rangkaian dasar penguat differensial

2.3.5 Penguat jumlah (summing amplifier)

Penguat operasional sering digunakan sebagai penjumlah berbagai input sinyal. Berikut ini adalah gambar dari summing amplifier.

Gambar 2.6 Rangkaian dasar penguat jumlah (summing amplifier) Rangkaian summing amplifier mempunyai penguatan tegangan sebanyak dua penguatan tegangan.

2.4 Transistor Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai sakelar elektronik berkecepatan tinggi.


15

Pada rangkaian elektronik, sinyal inputnya adalah 1 atau 0 ini selalu dipakai pada basis transistor, yang mana kolektor dan emiter sebagai penghubung untuk pemutus (short) atau sebagai pembuka rangkaian. Aturan/prosedur transistor sebagai berikut: a. Pada transistor NPN, memberikan

tegangan positif dari basis ke emiter,

menyebabkan hubungan kolektor ke emiter terhubung singkat, yang menyebabkan transistor aktif (on). Memberikan tegangan negatif atau 0 V dari basis ke emiter menyebabkan hubungan kolektor dan emiter terbuka, yang disebut transistor mati (off). b. Pada transistor PNP, memberikan tegangan negatif dari basis ke emiter ini akan menyalakan transistor (on). Dan memberikan tegangan positif atau 0 V dari basis ke emiter ini akan membuat transistor mati (off). Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor. Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar Vcc

Vcc IC

RB VB

R Saklar On

VCE IB

VBE

Gambar 2.7 Transistor sebagai Saklar ON


16

Pada gambar dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan V CE (sat) adalah harga VCE pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi tepatnya ditentukan pada lembar data. Biasanya VCE (sat) hanya beberapa perpuluhan volt, walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian dibawah knee pada gambar 2.8 dikenal sebagai daerah saturasi. IC Penjenuhan (saturation)

IB > IB (sat) IB = IB (sat)

Vcc Rc

IB

Titik Sumbat (Cut off)

IB = 0 VCE

Gambar 2.8 Karakteristik daerah saturasi pada transistor

Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open). Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini. Vcc

Vcc IC

RB VB

R

Saklar Off VCE

IB

VBE

Gambar 2.9 Transistor Sebagai Saklar OFF


17

2.5 Regulator Tegangan Regulator tiga terminal adalah “Integrated Voltage Regulator Circuit“ yang dirancang untuk mempertahankan tegangan outputnya tetap dan mudah untuk dirangkai. Keuntungannya adalah : 1. Membutuhkan penambahan komponen luar yang sangat sedikit, ukuran kecil. 2. Mempunyai proteksi terhadap arus hubung singkat. 3. Mempunyai automatic thermal shutdown. 4. Mempunyai tegangan output yang sangat konstan. 5. Mempunyai arus rendah. 6. Mempunyai ripple output yang sangat kecil. 7. Pembiayaan rendah.

2.5.1 Regulator Tegangan Positif Gambar 5.1 memperlihatkan contoh IC regulator Tegangan Positif tiga terminal MC 7805.

Gambar 2.10 Bentuk IC Regulator dan Simbol Rangkaian


18

Seri LM 78XX adalah regulator dengan tiga terminal, dapat diperoleh dengan berbagai tegangan tetap. Beberapa IC regulator mempunyai kode yang dibuat oleh pabrik pembuat komponen, sebagai contoh; IC LM.7805 AC Z yang artinya sebagai berikut: LM

Linear Monolithic

78L

Bagian nomor dasar yang menyatakan tegangan positif

06

Tegangan output

AC

Standar ketepatan

Z

Tipe pembungkus , ZTO-92 Plastik

Seri LM 78XXC dapat diperoleh dalam kemasan TO-3 alumunium, arus keluaran (output) 1A, boleh lebih asalkan IC regulator dilengkapi dengan pendingin (heatsink). Regulator LM 78XXC mudah dipakai dan tambahan komponen-komponen luar tidak banyak. Sifat-sifat IC regulator LM 78XX adalah sebagai berikut : 1. Arus keluaran melebihi 1A 2. Pengamanan pembebanan lebih termik 3. Tidak diperlukan komponen tambahan 4. Ada pengamanan untuk transistor keluaran ( output ) 5. Dapat diperoleh dalam kemasan TO-3 aluminium

Contoh rangkaian lengkap catu daya menggunakan regulator tiga terminal IC 7805 untuk tegangan output 5 volt konstan ditunjukkan pada gambar berikut:


19

Gambar 2.11 Rangkaian Catu Daya dengan IC Regulator Tegangan dc untuk satu gelombang penuh adalah: Vdc =

2Vm 

Di dapat dari, Persamaan-persamaan berikut: v0 = Vm sin t

0  t  

  t  2

= -Vmsin t

Tanda minus tampak pada persamaan kedua, sebab selama setengah siklus gelombang yang kedua adalah sinusoidal, tetapi membalikkan. Rata-rata atau nilai tegangan dc nya adalah: 1 Vdc= 2

2

 v d (t ) 0

0

2  1  =   (Vm sin t )d (t )   (Vm sin t )d (t ) 2  0  





=

1  2  Vm cos t 0  Vm cos t  2

=

Vm  cos   cos 0  cos 2  cos   2


20

Vdc =

2Vm 

Arus maksimum regulator IC yang dikirim ke beban tergantung pada tiga faktor, yaitu: 1. Temperatur. 2. Perbedaan antara tegangan input dan output atau disebut diferensial input output. 3. Arus beban.

2.5.2 Regulator Tegangan Negatif Pada rangkaian operational amplifier dan microprocessor dibutuhkan catu daya yang membutuhkan dua polaritas sumbertegangan, misal +5V dan -5V. Seri LM 79XXC, LM 79LXX adalah regulator tegangan negatif 3 terminal. Seri LM 79XXC dikemas dalam kemasan daya TO-200 dan mampu mengeluarkan arus 1,5 A. Sifat-sifat regulator LM79XXC adalah sebagai berikut: 1. Mempunyai pengaman daerah, hubung singkat dan termik. 2. Penindasan kerut (ripple) tinggi. 3. Arus keluaran 1,5 A. 4. Tegangan keluaran diatur mula 4%. Untuk seri LM79LXX AC, piranti ini telah dirancang untuk mengeluarkan tegangan tetap dan dapat diperoleh dalam kemsan TO-92 dengan 3 kawat. Sifat-sifat regulator ini adalah sebagai berikut : 1. Arus keluaran 100 mA. 2. Mudah dikompensasi dengan kodensator kapasitas kecil 0,1 µA. 3. Mudah diatur untuk tegangan keluaran tinggi.


21

4. Penyimpangan tegangan keluaran diatur ± 5 %. Gambar berikut memperlihatkan regulator negatif tiga terminal yang tegangan outputnya dapat diatur.

Gambar 2.12 Regulator Negatif

2.6 Dual Tone Multi Frequency (DTMF) Dual Tone Multiple Frequency (DTMF) adalah teknik mengirimkan angka-angka pembentuk nomor telepon yang dikodekan dengan 2 nada yang dipilih dari 8 buah frekuensi yang sudah ditentukan. 8 frekuensi tersebut adalah 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz, 1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz dan 1633 Hz, seperti terlihat dalam Gambar 2.13 angka 1 dikodekan dengan 697 Hz dan 1209 Hz, angka 9 dikodekan dengan 852 Hz dan 1477 Hz. Kombinasi dari 8 frekuensi tersebut bisa dipakai untuk mengkodekan 16 tanda, tapi pada pesawat telepon biasanya tombol ‘A’ ‘B’ ‘C’ dan ‘D’ tidak dipakai.


22

Gambar 2.13 Kombinasi nada DTMF Teknik DTMF meskipun mempunyai banyak keunggulan dibanding dengan cara memutar piringan angka, tapi secara teknis lebih sulit diselesaikan. Alat pengirim kode DTMF merupakan 8 rangkaian osilator yang masing-masing membangkitkan frekuensi ‘aneh’ di atas, ditambah dengan rangkaian pencampur frekuensi untuk mengirimkan 2 nada yang terpilih. Sedangkan penerima kode DTMF lebih rumit lagi, dibentuk dari 8 buah filter yang tidak sederhana dan rangkaian tambahan lainnya. Beberapa pabrik membuat IC khusus untuk keperluan DTMF, diantaranya yang banyak dijumpai adalah MC145436 buatan Motorola, MT8870, MT8880 dan MT8888 buatan Mitel Semikonductor. MC145436 dan MT8870 merupakan penerima DTMF, menerima sinyal dari saluran telepon kalau ternyata sinyal yang diterima tadi merupakan kombinasi nada yang sesuai dengan ketentuan DTMF, mengeluarkan kode biner sesuai dengan kombinasi nada tersebut. MT8880 dan MT8888 merupakan penerima dan pengirim DTMF, selain bisa berfungsi sebagai penerima DTMF, bisa pula dipakai untuk membangkitkan nada DTMF sesuai dengan angka biner yang diterimanya. Saluran data (data bus) dan sinyal-sinyal kontrol MT8880 dirancang sesuai dengan karakteristik mikrokontroler buatan Motorola (misalnya MC68HC11), sedangkan MT8888 disesuaikan dengan mikrokontroler buatan Intel (termasuk


23

AT80C51). Tapi untuk AT89C2051 yang memang tidak punya saluran data (data bus) perbedaan kedua IC itu tidak ada artinya, mengingat saluran data dan sinyal kontrolnya disimulasikan lewat program.

Gambar 2.14 IC-IC DTMF buatan Mitel

2.7 Bahasa Assembly MCS-51 Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Instruksi-instruksi tersebut antara lain : 1. Instruksi MOV Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung. Contoh pengisian nilai secara langsung MOV R0,#20h Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung MOV 20h,#80h ........... ............


24

MOV R0,20h Perintah di atas

berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20

Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat. 2. Instruksi DJNZ Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh , MOV R0,#80h Loop: ........... ............ DJNZ R0,Loop ............ R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya. 3. Instruksi ACALL Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh : ............. ACALL TUNDA ............. TUNDA: ................. 4. Instruksi RET Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh, ACALL TUNDA .............


25

TUNDA: ................. RET 5. Instruksi JMP

(Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh, Loop: ................. .............. JMP Loop 6. Instruksi JB

(Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh, Loop: JB P1.0,Loop ................. 7. Instruksi JNB

(Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh, Loop: JNB P1.0,Loop ................. 8. Instruksi CJNZ

(Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh, Loop: ................ CJNE R0,#20h,Loop ................


26

Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya.. 9. Instruksi DEC (Decreament) Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h

R0 = 20h

................ DEC R0

R0 = R0 – 1

............. 10. Instruksi INC (Increament) Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h

R0 = 20h

................ INC R0

R0 = R0 + 1

.............

11. Dan lain sebagainya


27

2.8 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE). Tampilannya seperti gambar berikut:

Gambar 2.15 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble (dicompile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi. Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroler.

2.9 Software Downloader Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroler digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet.


28

Tampilannya seperti gambar berikut:

Gambar 2.16 ISP- Flash Programmer 3.a Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroler .


29

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

3.1

Rangkaian Power Supplay (PSA)

Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari tiga keluaran, yaitu (+) 5 volt, (+) 12 volt dan (–) 12 volt. Keluaran (+) 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, keluaran (+) 12 volt digunakan untuk menghidupkan relay dan keluaran (-) 12 volt untuk mensupplay tegangan negatip Op-Amp. Rangkaian tampak seperti gambar di bawah ini:

Gambar 3.1 Rangkaian Power Supplay (PSA)

Trafo merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 15 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 15 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 µF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang


30

dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan (+) 12 volt DC langsung dihasilkan oleh regulator tegangan LM7812. Dan tegangan (-) 12 volt dihasilkan oleh regulator tegangan LM7912.

3.2

Perancangan Rangkaian DTMF Dekoder

Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah nada tone yang diterima menjadi 4 bit data biner. Rangkaian DTMF decoder datunjukkan oleh gambar berikut ini :

Gambar 3.2 Rangkaian DTMF Dekoder


31

Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC MT8870. IC ini merupakan IC DTMF decoder. IC ini akan merubah tone yang ada pada inputnya menjadi 4 bit data biner. Jika tone yang diterimanya tone 1, maka output dari rangkaian ini adalah 0001, tone yang diterimanya tone 2, maka output dari rangkaian ini adalah 0010, demikian seterusnya. Output dari rangkaian ini akan dihubungkan ke mikrokontroler sehingga mikrokontroler dapat mengenali data yang dikirimkan oleh rangkaian ini untuk kemudian diolah oleh mikrokontroler untuk melaksanakan instruksi selanjutnya Input rangkaian ini dihubungkan dengan penguat sehingga sinyal (tone) yang berasal dari HP akan diinputkan ke pin 2 dari IC ini. Rangkaian penguat ini berfungsi untuk menguatkan sinyal yang diterima oleh HP (kabel speaker pada hansfree). Karena sinyal yang diterima oleh HP sangat kecil, sehingga dibutuhkan penguat. Komponen utama dari rangkaian penguat ini adalah Op Amp 741, yang merupakan IC penguat. Pada rangkaian ini terjadi penguatan sebesar : Pengua tan  A 

3.3

R2 220.000   733 kali R1 300

Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:


32

Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroler AT89S51 Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini dilakukan karena mikrokontroller AT89S51 tidak menggunakan memori eskternal.

Pin 18 dan 19

dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan

mikrokontroller AT89S51 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam

program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Pada port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor 4k7 ohm yang dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up( penaik tegangan ) agar output dari mikrokontroler dapat mentrigger transistor. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3. Pin 39 yang merupakan P0.0 dihubungkan dengan sebuah resistor 330 ohm dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakah rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubug ke Pin 39 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay.


33

3.4

Rangkaian Relay Lampu

Rangkaian relay pada alat ini berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan lampu dengan kunci. Gambar rangkaian relay

ini ditunjukkan pada gambar 3.4

berikut ini:

Gambar 3.4 Rangkaian relay

Output dari relay yang satu dihubungkan ke kunci dan yang lainnya dihubungkan ke lampu, hubungan yang digunakan adalah normally close. Prinsip kerja rangkaian ini pada dasarnya memanfaatkan fungsi transistor sebagai saklar elektronik. Tegangan atau sinyal pemicu dari transistor berasal dari mikrokontroler port 0.1 (P0.1). Pada saat logika pada port 0.1 adalah tinggi (high), maka transistor mendapat tegangan bias dari kaki basis. Dengan adanya tegangan bias ini maka transistor akan aktif (saturation), sehingga adanya arus yang mengalir ke kumparan relay. Hal ini akan menyebabkan sakar pada relay menjadi terbuka, sehingga hubungan kunci ke lampu akan terputus, dan jika kunci diaktifkan, maka lampu tidak akan menyala. Begitu juga


34

sebaliknya pada saat logika pada P0.1 adalah rendah (low) maka relay tidak dialiri arus. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay tertutup, sehingga kunci dengan lampu akan terhubung, dan jika kunci diaktifkan, maka lampu akan menyala. 3.5

Rangkaian Alarm

Rangkaian alarm pada alat ini berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan sumber tegangan 12 volt dengan buzzer. Gambar rangkaian alarm ini ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini:

Gambar 3.5 Rangkaian alarm

Output dari relay yang satu dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan yang lainnya dihubungkan ke buzzer. Hubungan yang digunakan adalah normally open. Prinsip kerja rangkaian ini pada dasarnya memanfaatkan fungsi transistor sebagai saklar elektronik. Tegangan atau sinyal pemicu dari transistor berasal dari mikrokontroler port 0.0 (P0.0). Pada saat logika pada port 0.0 adalah tinggi (high), maka transistor mendapat tegangan bias dari kaki basis. Dengan adanya tegangan bias ini maka transistor akan aktif (saturation), sehingga adanya arus yang mengalir ke kumparan relay. Hal ini akan menyebabkan sakar pada relay menjadi tertutup, sehingga hubungan sumber tegangan 12 volt ke buzzer akan terhubung dan buzzer


35

akan berbunyi. Begitu juga sebaliknya pada saat logika pada P0.0 adalah rendah (low) maka relay tidak dialiri arus. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay terputus, sehingga sumber tegangan 12 volt dengan buzzer akan terputus dan buzzer tidak berbunyi.

3.6

Perancangan Rangkaian Sensor Tegangan

Rangkaian ini berfungsi untuk mengirimkan sinyal ke mikrokontroler jika kunci diaktifkan. Gambar rangkaian sensor tegangan tampak seperti gambar di bawah ini:

Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Tegangan

Tegangan 12 volt yang berasal dari baterei diturunkan dengan menggunakan pembagi tegangan. Sesuai dengan rumus pembagi tegangan, maka outputnya adalah: VOut 

R2 1000 xVcc  x12 v  R1  R2   4700  1000 

VOut  2,1Volt Tegangan 2,1 Volt ini kemudian diinputkan ke basis transistor sehingga transistor C945 menjadi aktif. Aktifnya transistor akan mengakibatkan kolektor yang terhubung dengan P0.2 mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Sinyal low (tegangan 0 volt) inilah yang kemudian dideteksi oleh mikrokontroler sebagai sinyal ketika kunci diaktifkan.


36

Perancangan Software

3.7

Perancangan software merupakan kunci utama dalam mengendalikan perangkat keras yang ada di dalam sistem. Software ini berupa program dalam bahasa assembly untuk MCS-51. Hasil dari perancangan program tersebut diisikan ke dalam komponen mikrokontroler AT89S51 melalui software downloader ISP- Flash Programmer 3.0a. ;============= ; ; program pengaman kenderaan ; ;============= ; Alarm Bit P0.0 Lampu Bit P0.1 Sensor Bit P0.2 utama: Clr Alarm Clr Lampu Clr p2.7 ;=routine hidup mesin=; start: call cek_sensor mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#2,start call benar ljmp utama benar: mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#11,benar clr alarm setb Lampu jb sensor,$ call delay jnb sensor,$ call delay clr Lampu ret


37

cek_sensor: jb sensor,sensor_Aman alarm_aktif_lagi: setb p2.7 mov 69h,#10 loop_alarm_aktif_lagi: Setb Alarm call tunda clr alarm call tunda djnz 69h,lanjut clr p2.7 lanjut: mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#12,loop_alarm_aktif_lagi clr alarm call tunda ljmp start sensor_Aman: ret tunda: mov r7,#255 tnd: mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret delay: mov r7,#2 dly: mov r6,#255 dl: mov r5,#255 djnz r5,$ djnz r6,dl djnz r7,dly ret end


38

BAB IV ANALISA RANGKAIAN DAN SOFTWARE

4.1

Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian

Didalam merancang dan membuat suatu sistem, terlebih dahulu dilakukan perencanaan blok diagram hingga skema rangkaian keseluruhan agar menghasilkan sistem yang baik. Diagram blok merupakan hubungan berurutan satu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri.

HP (R)

Relay Mikrokontroler AT89S51

HP (T)

Alarm/Buzer

Relay

Sensor Tegangan

DTMF Decoder

Lampu

Gambar 4.1 : Diagram blok rangkaian

Dari gambar diagram diatas dapat diketahui prinsip kerja dari alat keamanan kendaraan ini. Setelah Hp(T) menghubungi Hp(R) maka dari Hp(R) dapat kita kendalikan alat. Dimana Sinyal dari Hp(R) akan diterima Hp(T) dan akan masuk ke


39

blok rangkaian DTMF, didalam DTMF sinyal tadi diubah menjadi data digital yang akan masuk ke mikrokontroler AT89S51, didalam mikrokontroler data digital tadi dproses dan sesuai dengan program yang dibuat, perintah dari Hp(R) akan dieksekusi, sehingga alat dapat berjalan sesuai dengan perintah yang diberi.

4.2

Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Pengujian rangkaian mikrokontroler dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan sebuah transistor A733 yang dihubungkan dengan sebuah LED indikator, dimana transistor disini berfungsi sebagai saklar untuk mengendalikan hidup/mati LED. Dengan demikian LED akan menyala jika transistor aktif dan sebaliknya LED akan mati jika transistor tidak aktif. Tipe transistor yang digunakan adalah PNP A733, dimana transistor ini akan aktif (saturasi) jika pada basis diberi tegangan 0 volt (logika low) dan transistor ini akan tidak aktif jika pada basis diberi tegangan 5 volt (logika high). Basis transistor ini dihubungkan ke pin I/O mikrokontroler yaitu pada kaki 28 (P2.7). Langkah selanjutnya adalah mengisikan program sederhana ke mikrokontroler AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut : Loop: Cpl P2.7 Acall tunda sjmp loop tunda: mov r7,#255 tnd: mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret


40

Program di atas akan mengubah logika yang ada pada P2.7 selama selang waktu tunda. Jika logika pada P2.7 high maka akan diubah menjadi low, demikian jiga sebaliknya jika logika pada P2.7 low maka akan diubah ke high, demikian seterusnya. Logika low akan mengaktifkan transistor sehingga LED akan menyala dan logika high akan menonaktifkan transistor, sehingga LED padam. Dengan demikian program ini akan membuat LED berkedip terus-menerus. Jika LED telah berkedip terus menerus sesuai dengan program yang diinginkan, maka rangkaian mikrokontroler telah berfungsi dengan baik.

4.3

Pengujian Rangkaian Penguat

Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan cara mengukur tegangan pada input dari Op-Amp dan tegangan pada outputnya. Dari hasil pengukuran didapat nilai tegangan sebagai berikut :

Kondisi

Input

Output

Tidak ada sinyal

0,9 mV

172,2 mV

Ada sinyal

18,3 mV

1,93 V

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran tegangan input OP-Amp

Dari data yang ada, didapatkan penguatan yang dihasilkan oleh rangkaian sebesar 191 kali untuk kondisi tidak ada sinyal dan 105 kali penguatan untuk kondisi ketika ada sinyal (penekanan pada salah satu tombol HP).


41

4.4

Pengujian Rangkaian DTMF Dekoder.

Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan mengubungkan input dari rangkaian ini ke rangkaian penguat, kemudian menghubungkannya dengan kabel speaker pada HP. Selanjutnya tombol pada HP ditekan dan dilihat outpunya. Dari hasil pengujian didapatkan data sebagai berikut :

Tombol

LED1

LED2

LED3

LED4

1

ON

OFF

OFF

OFF

2

OFF

ON

OFF

OFF

3

ON

ON

OFF

OFF

4

OFF

OFF

ON

OFF

5

ON

OFF

ON

OFF

6

OFF

ON

ON

OFF

7

ON

ON

ON

OFF

8

OFF

OFF

OFF

ON

9

ON

OFF

OFF

ON

0

OFF

ON

OFF

ON

*

ON

ON

OFF

ON

#

OFF

OFF

ON

ON

Table 4.2 Hasil output yang dihasilkan dari tombol-tombol Handphone


42

4.5

Pengujian Rangkaian Relay Lampu

Pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak aktif jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktifnya transistor akan mengaktifkan relay. Pada alat ini relay digunakan untuk memutuskan hubungan lampu dengan kunci, dimana hubungan yang digunakan adalah normally close (NC), dengan demikian jika relay aktif maka hubungan lampu ke kunci akan terputus, sebaliknya jika relay tidak aktif, maka lampu dengan kunci akan terhubung. Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt pada basis transistor, jika relay aktif dan hubungan lampu dengan kunci terputus, maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik. Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menghubungkan input rangkaian ini ke mikrokontroler pada P0.1, kemudian memberikan program sederhana pada mikrokontroler AT89S51. Program yang diberikan adalah sebagai berikut:

Setb P0.1 . . . . . . . .

Perintah di atas akan memberikan logika high pada P0.1, sehingga P0.1 akan mendapatkan tegangan 5 volt. Tegangan 5 volt ini akan mengaktifkan transistor C945, sehingga relay juga menjadi aktif dan hubungan lampu dengan kunci terputus. Berikutnya memberikan program sederhana untuk menonaktifkan relay. Programnya sebagai berikut:


43

Clr P0.1 . . . . . . . .

Perintah di atas akan memberikan logika low pada P0.1, sehingga P0.1 akan mendapatkan tegangan 0 volt. Tegangan 0 volt ini akan menonaktifkan transistor C945, sehingga relay juga menjadi tidak aktif dan hubungan lampu dengan kunci terhubung.

4.6

Pengujian Rangkaian Buzzer

Sama seperti pada rangkaian relay lampu, pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak aktif jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktifnya transistor akan mengaktifkan relay. Pada rangkaian ini relay digunakan untuk memutuskan hubungan buzzer dengan sumber tegangan 12 volt, dimana hubungan yang digunakan adalah normally open (NO), dengan demikian jika relay aktif maka hubungan buzzer ke sumber tegangan akan terhubung, sebaliknya jika relay tidak aktif, maka hubungan buzzer ke sumber tegangan akan terputus. Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt pada basis transistor, jika relay aktif dan buzzer berbunyi, maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik. Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menghubungkan input rangkaian ini ke mikrokontroler pada P0.0, kemudian memberikan program sederhana pada mikrokontroler AT89S51. Program yang diberikan adalah sebagai berikut: Setb P0.0 . . . . . . . .


44

Perintah tersebut akan memberikan logika high pada P0.0, sehingga P0.0 akan mendapatkan tegangan 5 volt. Tegangan 5 volt ini akan mengaktifkan transistor C945, sehingga relay juga menjadi aktif dan buzzer berbunyi. Berikutnya memberikan program sederhana untuk menonaktifkan relay. Programnya sebagai berikut: Clr P0.0 . . . . . . . .

Perintah di atas akan memberikan logika low pada P0.0, sehingga P0.0 akan mendapatkan tegangan 0 volt. Tegangan 0 volt ini akan menonaktifkan transistor C945, sehingga relay juga menjadi tidak aktif dan buzzer tidak berbunyi.

4.7

Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan

Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan mengaktifkan kunci, sehingga tegangan 12 volt dari baterei akan terhubung dengan rangakaian, kemudian mengukur tegangan output dari rangkaian tersebut. Dari hasil pengujian didapatkan pada saat kunci tidak diaktifkan, maka output dari rangkaian ini adalah 4,7 volt. Ketika kunci diaktifkan, maka output dari rangkaian ini adalah 0 volt. Dengan demikian rangkaian ini telah berfungsi dengan baik. Pengujian selanjutnya adalah dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroler pada P0.2, kemudian memberikan program sederhana pada mikrokontroler. Program sebagai berikut : Jb P0.2,$ Setb P0.1 . . . . .


45

Program di atas akan menunggu adanya sinyal low yang dikirimkan rangkaian sensor tegangan, dimana sensor tegangan tersebut dihubungkan dengan P0.2. Program akan terus menunggu sampai ada sinyal low yang dikirimkan oleh rangkaian sensor tegangan. Jika ada sinyal low yang dikirimkan oleh rangkaian sensor tegangan, maka program akan menghidupkan LED indikator yang dihubungkan ke P0.1.

4.8 Analisa Software Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S51 ini adalah bahasa assembly untuk

MCS-51. Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa

assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE). Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian diAssemble (di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi. Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroler. Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroler digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a. ;============= ; ; program pengaman kenderaan ; ;============= ;

Alarm Bit P0.0 Lampu Bit P0.1 Sensor Bit P0.2 utama: Clr Alarm


46

Clr Lampu Clr p2.7 ;=routine hidup mesin=; start: call cek_sensor mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#2,start call benar ljmp utama benar: mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#11,benar clr alarm setb Lampu jb sensor,$ call delay jnb sensor,$ call delay clr Lampu ret cek_sensor: jb sensor,sensor_Aman alarm_aktip_lagi: setb p2.7 mov 69h,#10 loop_alarm_aktip_lagi: Setb Alarm call tunda clr alarm call tunda djnz 69h,lanjut clr p2.7 lanjut: mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#12,loop_alarm_aktip_lagi clr alarm call tunda ljmp start sensor_Aman: ret


47

tunda: mov r7,#255 tnd: mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret delay: mov r7,#2 dly: mov r6,#255 dl: mov r5,#255 djnz r5,$ djnz r6,dl djnz r7,dly ret end


48

4.9 Flowchart dari program alat keamanan kendaraan

Mulai

Kosongkan Port yang digunakan

Cek Sensor

Tekan tmbl (2)

Tidak

Ya

Tekan tmbl (*)

Tidak

Alarm=1 (high) Tidak

Ya Alarm=0 (Low)

Tekan tmbl (#)

Ya Lampu=1 (high)

Alarm=0 (Low)

Sensor=0 (Low)

Lampu=0 (Low)

Gambar 4.3 Diagram alir (Flowchart) pada alat keamanan kendaraan


49

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan

Dari hasil pelaksanaan perencanaan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem, maka penulis dapat menarik kesimpulan, antara lain: 1. Saat alat dalam keadaan stand by, kendaraan akan hidup setelah menekan tombol 2 dan * dari handphone, tetapi apabila kendaraan dicoba hidupkan tanpa menekan tombol tersebut terlebih dahulu maka alarm akan berbunyi. 2. Dari program yang dibuat didapat, untuk mematikan alarm ditekan tombol # pada handphone, lalu matikan kunci kontak kendaraan.

5.2

Saran

Setelah dilakukan penelitian ini diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk penelitian lebih lanjut, yaitu: 1. Dalam pengembangan selanjutnya, agar rangkaian yang digunakan tidak terganggu, sebaiknya alat ini dikemas dalam bentuk yang lebih aman dan terlindungi, sehingga penggunaannya dapat lebih efektif. 2. Dalam pengembangannya alat ini dapat digunakan untuk sistem kontrol otomatis dari jarak jauh.


50

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto. 2004. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55/ Teori dan Aplikasi. Edisi Kedua. Yogyakarta : Gava Media. Bhisop, Owen. 2004. Dasar-dasar Elektronika. Jakarta : Erlangga Budiharto Widodo, Firmansyah. 2005. Elektronika Digital Dan Mikroprosesor. Yogyakarta : ANDI Yogyakarta. http://www.e-dukasi.net/pengpop/pp_full.php?ppid=24&fname=semua.htm. Tanggal 23 Juli 2008

Diakses

http://www.electroniclab.com/index.php?action=doclist&poinID=5&doctitle=LabMik ro. Diakses tanggal 29 Juli 2008 http://iddhien.com/index.php?option=com_content&task=category§ionid=10&id =21&Itemid=106. Diakses tanggal 31 Juli 2008


PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT KEAMANAN KENDARAAN TERKONEKSI HANDPHONE BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR DWI NATA SYAHPUTRA

Recommend Documents