PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PINTU AIR PADA BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 DAN PC
SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains KIKI VALERY S. SIMAMORA NIM. 060801002
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
PERSETUJUAN
Judul
Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas
: PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PINTU AIR PADA BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 DAN PC : SKRIPSI : KIKI VALERY S. SIMAMORA : 060801002 : SARJANA (S1) FISIKA : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
Pembimbing,
Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
Dr. Bisman P M.Eng.Sc NIP. 195609181985011002
PERNYATAAN
PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN PINTU AIR PADA BENDUNGAN BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 DAN PC SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya
Medan, ... Maret 2011
KIKI VALERY S. SIMAMORA 060801002
PENGHARGAAN Puji dan syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan kasihNya yang luar biasa, sehingga saya bisa menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Tidak lupa juga saya mengucapkan terima kasih kepada Dr. Bisman Peranginangin M.Eng.Sc yang telah membimbing dan mengarahkan saya dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga saya berikan kepada Ketua Departemen DR. Marhaposan Situmorang, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, semua Dosen dan Seluruh Staf pada Departeman Fisika. Dan juga terima kasih secara khusus untuk kedua orangtuaku, S.P Simamora, dan H.L.Tobing, abangku Daniel dan Valentino, adikku Thalia serta kakak iparku Ellen yang selama ini telah memberikan semangat dan motivasi dan kasih sayang selama penyelesaian skripsi ini. Untuk teman seperjuanganku, Rini, Osma, Yanti, Elfrida, Elisda, Gina, Mardiah, Leo dan juga teman-teman stanbuk 2006, juga abang Brian, Victor dan Yudhi yang telah memberikan ide, dukungan, dan solusi. Akhirnya terima kasih secara istimewa untuk Hendra Manik yang dengan tulus dan setia memberikan semangat, motivasi, dukungan dan sayangnya sehingga saya lebih bersemangat dalam menyelesaikan skripsi ini. Banyak nama yang tak dapat disebutkan secara keseluruhan, tapi biarlah Kasih Tuhan yang selalu melingkupi kita semua. Tuhan Yesus Memberkati.
ABSTRAK Telah dirancang sebuah alat yang dapat mendeteksi ketinggian air serta mengendalikan pintu air pada sebuah bendungan. Pengendalian pintu air ini dilakukan berdasarkan level ketinggian air. Dalam perancangan ini digunakan 8 (delapan) level untuk melihat level ketinggian air tersebut. Untuk dapat mendeteksi ketinggian air, maka digunakan sensor yang terdiri dari dua lempeng besi, dimana salah satu lempeng dihubungkan ke transistor. Transistor disini digunakan sebagai pengkondisi sinyal, dengan menggunakan prinsip transistor sebagai saklar, maka sensor dapat memberikan sinyal yang siap diolah pada mikrokontroller. Hasil output dari sensor inilah yang akan dibandingkan pada mikrokontroller agar dapat dikendalikan pada PC. Agar mikrokontroller dan PC dapat berkomunikasi maka digunakan sebuah penghubung komunikasi serial yaitu RS 232. Untuk dapat membuka dan menutup pintu air sesuai dengan level yang diharapkan maka digunakan motor stepper. Sehingga pintu dapat bergerak membuka dan menutup sesuai perintah yang diberikan.
ABSTRACT Was design an instrument for detects water level and water control gates at a dam. Control gate is performed based on the level of water level. This design used 8 (eight) level to see the water level height. To be able to detect the water level, used sensor which consist of two metal plates where one plate is connected to the transistor. Transistor are used a signal conditioner by using the principle of transistor as switches. The sensor can provide a ready signal is processed in the microcontroller AT89S51. The output of this sensor be compared to the microcontroller and PC can communicate then use a serial communication link, that is RS 232 to be able to open and close the water gates in accordonce with the expected level then used stepper motors,so the door can move open and close according to the command given.
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar
i ii iii iv v vi viii ix
Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Masalah 1.2 Tujuan Penelitian 1.3 Batasan Masalah 1.4 Manfaat Penelitian 1.5 Sistematika Penulisan
1 2 3 3 3 4
Bab 2 Landasan Teori 2.1 Bendungan 2.1.1 Pengertian Bendungan 2.1.2 Fungsi Bendungan 2.2 Transistor 2.3 Transitor NPN sebagai saklar 2.3.1 Transistor Saklar Tertutup 2..3.2 Transistor Saklar Terbuka 2.3.3 Perhitungan Transistor Sebagai Saklar 2.4 Mikrokontroller AT89S51 2.4.1 Konstruksi Mikrokontroller AT89S51 2.4.2 Instruksi MCS 51 2.4.3 Register Fungsi Khusus 2.5 Interfacing 2.5.1 Serial Port DB 9 2.5.2 Komunikasi Serial Pada Mikrokntroller AT89S51 2.5.3 Baud Rate Serial Pada Mikrokontroller AT89S51 2.5.4 RS 232 2.5.5 IC MAX 232 2.6 Microsoft Visual Basic 6.0 2.7 Motor Langkah (Stepper)
5 5 5 6 7 7 9 9 10 11 11 14 18 20 20 21 23 26 28 29 32
Bab 3 Perancangan Alat dan Program 3.1 Diagram Blok Rangkaian 3.2 Fungsi Sistem Mekanik 3.3 Perancangan Sensor Pendeteksi Ketinggian Air
37 37 38 39
3.4 Rangkaian Pengkondisi Sinyal 3.5 Rangkaian Konverter RS 232 3.6 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 3.7 Rangkaian Driver Motor Stepper 3.8 Rangkaian Lengkap
40 41 42 43 44
Bab 4 Pengujian Sistem dan Analisa Program 4.1 Pengujian Sistem Hardware 4.1.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 4.1.2 Pengujian Rangkaian Sensor 4.1.3 Pengujian Motor Stepper 4.2 Pengujian Software 4.2.1 Analisa Program Pada PC menggunakan Visual Basic 6.0
47 47 47 49 50 53 53
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
59 59 59
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Instruksi Aritmatika Tabel 2.2 Data Transfer Tabel 2.3 Percabangan Program Tabel 2.4 Mode Serial vs Baud Rate Tabel 2.5 Penentuan nilai TH1 pada Pembangkit Baud Rate Tabel 2.6 Pin Pada DB 9 Tabel 2.7 Arah Perputaran Motor Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Basis (V B )
14 16 17 25 25 27 36 49
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3
Bendungan Pada PLTA Tangga Siguragura Kurva Karakteristik dan Garis Beban Transistor Transistor Saklar Tertutup Transistor Saklar Terbuka Susunan Pin Pada Mikrokontroller AT89S5112 Diagram Blok Port Serial Komunikasi sinkron dan Komunikasi Asinkron Konfigurasi Pin DB 9 Bentuk Fisik IC MAX 232 Tampilan Visual Basic 6.0 Window Property Window Form 31 Window Project Tool Bar Konstruksi Motor Stepper Bipolar Konstruksi Motor Stepper Unipolar Diagram Blok Rangkaian RancanganTampak Dari Samping Lempeng Tembaga Sebagai Pendeteksi Ketinggian Air Rangkaian Sensor Sebagai Saklar Otomatis Rangkaian Konverter Level RS 232 Sistem Minimum Mikrokontroller AT89S51 Driver Motor Stepper Rangkaian Lengkap Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 Rangkaian Sensor Tampilan Pada Monitor PC
Halaman 7 8 9 9 22 23 26 28 29 30 31 32 33 33 37 38 39 41 42 43 44 46 46 49 58
