PROTOTYPE ALAT PENGUSIR HAMA BURUNG BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8 PROYEK AKHIR Diajukan Kepada Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Ahli Madya
Oleh : YUNAR ANGGA ZULFIADI 08507131031
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2012 i
ii
iii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama
: Yunar Angga Zulfiadi
NIM
: 08507131031
Program Studi
: Teknik Elektronika
Judul PA
: PROTOTYPE ALAT PENGUSIR HAMA BURUNG BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8
Menyatakan bahwa Proyek Akhir ini adalah hasil pekerjaan saya sendiri dan sepanjang pengetahuan saya, tidak berisi materi yang ditulis orang lain sebagai persyaratan penyelesaian studi di Universitas Negeri Yogyakarta atau Perguruan Tinggi lain, kecuali bagian-bagian tertentu yang saya ambil sebagai acuan dengan mengikuti tata cara dan penulisan karya ilmiah yang lazim. Jika ternyata terbukti pernyataan ini tidak benar, sepenuhnya menjadi tanggung jawab saya.
Yogyakarta, 5 Juni 2012 Yang Menyatakan,
Yunar Angga Zulfiadi NIM.08507131031
iv
ABSTRAK PROTOTYPE ALAT PENGUSIR HAMA BURUNG BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8 Oleh : Yunar Angga Zulfiadi Nim : 08507131031 Pembuatan proyek akhir ini bertujuan untuk merealisasikan perangkat keras dan perangkat lunak serta unjuk kerja dari suatu prototype alat bantu pengusir hama burung secara otomatis. Perangkat ini dikendalikan oleh sebuah IC mikrokontroler ATmega8 yang akan mengatur putaran motor DC sebagai pemutar sistem mekanik penarik lonceng penghasil bunyi untuk mengusir burung. Alat ini dibuat dalam beberapa tahapan yaitu, (1) Identifikasi Kebutuhan, (2) Analisis Kebutuhan, (3) Perancangan Sistem, (4) Perancangan Perangkat Keras, (5) Perancangan Perangkat Lunak, (6) Pembuatan dan (7) Pengujian Alat. Alat bantu pengusir hama burung secara otomatis ini bekerja dengan dikendalikan oleh sebuah IC mikrokontroler ATmega 8 dengan sistem pengendali yang dibuat menggunakan bahasa C. Dimana bahasa pemrograman dibuat menggunakan software (CodeVision AVR). Hardware yang mendukung terdiri dari rangkaian input/output, baterai berupa aki dengan tegangan output sebesar 12 Volt, motor DC sebagai sistem penggerak utama, tampilan display menggunakan LCD 16x2, IC transistor TIP31, serta mikrokontroler ATmega8 sebagai pemroses. Alat ini memungkinkan untuk memilih interval lamanya jeda putaran motor, pemilihan interval dapat dilakukan dengan menggunakan push button yang tersedia. Saat alat dijalankan, interval yang dipilih akan ditampilkan pada display LCD. Selain itu LCD juga akan menampilkan kapasitas baterai dalam bentuk persen. Hasil pengujian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa prototype alat pengusir hama burung secara keseluruhan berhasil dengan baik. Unjuk kerja “Prototype Alat Bantu Pengusir Hama Burung Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATmega8”, secara keseluruhan telah sesuai dengan fungsi yang telah ditetapkan, yaitu menjalankan program dengan membaca interval yang digunakan sesuai dengan push button yang dipilih dan ditampilkan pada display LCD yang sekaligus membaca prosentase kapasitas baterai. Alat ini memiliki rentang interval jeda dari 1 sampai 10 menit. Dari pemilihan interval jeda motor terdapat rata-rata error sebesar 16,8 detik. Sedangkan untuk pembacaan tegangan keluaran baterai oleh port ADC memiliki ratarata error sebesar 0,165 volt. Pemilihan interval mempengaruhi lamanya ketahanan baterai, semakin besar interval jeda yang dipilih semakin lama baterai bisa bertahan. Untuk pemilihan interval terbesar, yaitu interval 10, baterai dapat bertahan selama kurang lebih 8 jam.
Kata kunci : prototype alat pengusir hama burung, transistor TIP31, relay, mikrokontroler ATmega8, motor DC, aki, LCD.
v
- PERSEMBAHAN - Proyek Akhir ini ku persembahkan kepada :
Ibuku, Ibuku, dan Ibuku atas segala doa, perhatian, kasih sayang, dan dukungannya kepadaku.
Kakakku Ladia Nurtalita Iryanti, yang selalu mendukungku dan memberikan arahan agar aku lebih baik lagi.
Adikku Bimosensa Aldin Nurbiansyah, yang aku sayangi dan yang selalu membuatku bahagia karena memiliki adik seperti kamu.
Sahabat sekaligus saudaraku, Alda Indrawan dan Lucky Febrian Mahardika yang senantiasa memberikan dorongan dan semangat kepadaku hingga saat ini.
Avis, Jati, Gesta, Detya, Sebti, dan semua teman-teman kelas B Teknik Elektronika 2008, yang telah memberikan warna dalam mengarungi Ilmu dan kehidupan yang aku dapatkan selama ini.
Anak-anak kost 260: Adit, Adnan, Agung, Akmal, Arief, Bely, Dana, Defit, Dimas, Eky, Ferdi, Lukman, Nova, Wawan.
Seluruh Guru maupun Dosen, yang telah mengajariku dan membimbingku dalam menuntut ilmu hingga detik ini.
Semua pihak yang telah membantu dalam proses penyelesaian proyek akhir ini.
vi
- MOTTO - Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah (Thomas Alva Edison) Jika kita hidup setiap hari seperti hari terakhir bagi kita, kita akan menciptakan sesuatu yang benar-benar besar akhirnya (Steve Jobs) Mulailah bermimpi, mimpikanlah mimpi baru dan berusahalah untuk merubah mimpi itu menjadi kenyataan (Soichiro Honda) Terkadang seseorang harus benar-benar sampai merasa tak punya apa-apa agar bisa merasakan bahwa selain harta, betapa kita memiliki begitu banyak nikmat yang harus disyukuri (Yunar Angga Zulfiadi) Satu-satunya cara membuatmu jadi berbeda dari orang lain adalah dengan menjadi diri sendiri (Yunar Angga Zulfiadi) Rencanakan kerjamu dan segera kerjakan rencanamu (Yunar Angga Zulfiadi) Forza il Magico MILAN, Rossoneri Vinci Per Noi (Yunar Angga Zulfiadi -Milanisti-)
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wata’ala yang tak pernah lelah selalu memberikan rakhmat, ilmu, rizki, dan hidayahNya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir dengan judul “Prototype Alat Pengusir Hama Burung Berbasis Mikrokontroler ATmega8” ini dengan baik dan sesuai harapan. Selama penyelesaian Proyek Akhir dan penyusunan laporan Proyek Akhir ini penulis banyak memperoleh bantuan berupa bimbingan, arahan, koreksi dan saran. Untuk itu pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang dalam-dalamnya kepada: 1.
Prof. Dr. Rochmad Wahab, M.Pd.MA, selaku Rektor Universitas Negeri Yogyakarta.
2.
Dr. Moch. Bruri Triyono, M.Pd, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta.
3.
Drs. Muhammad Munir, M.Pd, selaku Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Elektronika dan selaku pembimbing.
4.
Drs. Djoko Santoso, M.Pd, selaku Koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektronika dan Penasehat Akademik Prodi Teknik Elektronika.
viii
5.
Sahabat seperjuangan kelas B angkatan 2008 Teknik Elektronika UNY.
6.
Sahabat dan rekan-rekan di Jurusan Pendidikan Teknik Elektronika yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.
7.
Dan semua pihak yang telah membantu hingga tersusunnya laporan Proyek Akhir ini. Atas do’a, motivasi, serta nasehat yang selalu diberikan dari Ibu dan kakakku
Ladia Nurtalita Iryanti, serta adikku Bimosenza Aldin Nurbiansyah yang selalu memberikan keceriaan dan semangat untuk maju terus mengejar impian, penulis khususkan ucapkan terima kasih sedalam-dalamnya karena tanpa mereka penulis bukan apa-apa, tanpa mereka penulis tidak bisa menjadi seperti ini. Penulis yakin tanpa bantuan, bimbingan, arahan, koreksi dan saran dari pihak lain, penyusunan laporan ini tidak akan terselesaikan dengan baik. Sekali lagi dengan segala kerendahan hati penulis haturkan terima kasih dan teriring do’a semoga bantuan, bimbingan, arahan, koreksi dan saran dari Bapak, Ibu, Saudara sekalian memperoleh berkat serta karunia dari Allah Yang Maha Kuasa.
ix
Pada akhir pengantar ini, penulis menyadari bahwa Proyek Akhir ini jauh dari kesempurnaan, oleh karenanya saran dan kritik dari berbagai pihak merupakan suatu penghargaan dan masukan yang sangat penulis harapkan untuk memperkaya wawasan dikemudian hari. Semoga dengan perancangan dan penulisan laporan Proyek Akhir ini dapat berguna khususnya bagi penulis pribadi, bagi para pengagum teknologi dan bagi para pembaca umumnya.
Yogyakarta, Juni 2012
Penulis
x
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL ..........................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................
iii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN .......................................................
iv
ABSTRAK ......................................................................................................
v
PERSEMBAHAN ...........................................................................................
vi
MOTTO ..........................................................................................................
vii
KATA PENGANTAR ....................................................................................
viii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
xv
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
xvii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xviii BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................
1
A. Latar Belakang .....................................................................................
1
B. Identifikasi Masalah.............................................................................
4
C. Batasan Masalah ..................................................................................
4
D. Rumusan Masalah ................................................................................
5
E. Tujuan ..................................................................................................
5
F. Manfaat ................................................................................................
6
G. Keaslian Gagasan .................................................................................
7
BAB II PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH ...............................
8
A. Hama Burung .......................................................................................
8
B. Mikrokontroler AVR (Alf and Regaard Risc Processor) ...................
9
1.
Arsitektur Mikrokontroler ATmega8 ...........................................
10
2.
Fitur ATmega8 ..............................................................................
10
3.
Konfigurasi Pin ATmega8 ............................................................
13
4.
Peta Memori ..................................................................................
14
xi
a.
Flash Memory ........................................................................
14
b.
SRAM ....................................................................................
14
c.
EEPROM ...............................................................................
15
d.
Status Register (SREG) ..........................................................
15
Status Register ...............................................................................
15
a.
Bit 7 (I) ...................................................................................
16
b.
Bit 6 (T) ..................................................................................
16
c.
Bit 5 (H) .................................................................................
16
d.
Bit 4 (S) ..................................................................................
16
e.
Bit 3 (V) .................................................................................
17
f.
Bit 2 (N) .................................................................................
17
g.
Bit 1 (Z) ..................................................................................
17
h.
Bit 0 (C) .................................................................................
17
C. Bahasa Pemrograman C.......................................................................
17
D. Perangkat Lunak CodeVisionAVR (CVAVR) ...................................
22
E. IC Regulator .........................................................................................
25
F. Transistor TIP31 ..................................................................................
26
G. Relay .....................................................................................................
27
5.
1.
Fungsi Relay ..................................................................................
28
2.
Prinsip Kerja Dan Simbol Relay ...................................................
28
3.
Jenis-jenis Relay ............................................................................
30
4.
Relay Sebagai Pengendali .............................................................
31
H. Motor DC .............................................................................................
33
1.
Bagian-bagian Motor DC ..............................................................
32
a.
Armature ................................................................................
34
b.
Komutator ..............................................................................
34
c.
Sikat Karbon (Brushes) ..........................................................
34
d.
Sangkar Magnet .....................................................................
34
Cara Kerja Motor DC ....................................................................
35
I.
Akumulator ..........................................................................................
36
J.
LCD Display 16x2 M1632 ...................................................................
37
2.
xii
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT ..........................
38
A. Identifikasi Kebutuhan .........................................................................
38
B. Analisis Kebutuhan ..............................................................................
39
C. Perincian Alat Dan Bahan ...................................................................
40
D. Blok Diagram Rangkaian ....................................................................
41
E. Perancangan Alat .................................................................................
43
1.
Perancangan Perangkat Keras .......................................................
43
a.
Perancangan Rangkaian .........................................................
43
b.
Perancangan Box Alat ............................................................
48
Perancangan Perangkat Lunak ......................................................
49
a.
Algoritma Program.................................................................
50
b.
Diagram Alir (Flowchart) Program .......................................
51
c.
Listing Program ......................................................................
53
F. Pembuatan Alat ....................................................................................
59
G. Spesifikasi Alat ....................................................................................
67
H. Pengoperasian Alat ..............................................................................
68
BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ............................................
70
A. Pengujian ..............................................................................................
70
2.
1.
Pengujian Catu Daya .....................................................................
70
2.
Pengujian Sistem Minimum ATmega8 .........................................
71
3.
Pengujian Sistem Penampil LCD ..................................................
72
4.
Pengujian Motor DC .....................................................................
72
5.
Pengujian Indikator Kapasitas Baterai ..........................................
74
6.
Pengujian Kinerja Alat Secara Keseluruhan .................................
77
B. Pembahasan..........................................................................................
79
1.
Rangkaian Catu Daya ....................................................................
79
2.
Sistem Minimum ATmega8 ..........................................................
80
3.
Sistem Penampil LCD ...................................................................
81
4.
Motor DC ......................................................................................
82
5.
Indikator Kapasitas Baterai ...........................................................
83
6.
Unjuk Kerja Alat Secara Keseluruhan ..........................................
85
xiii
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ..............................................................
87
A. Kesimpulan ..........................................................................................
87
B. Keterbatasan Alat .................................................................................
89
C. Saran .....................................................................................................
89
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
90
LAMPIRAN ....................................................................................................
91
xiv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.
Penjagaan Petani Dari Serangan Hama Burung ........................
3
Gambar 2.
Blok Diagram Fungsional ATmega8 .........................................
10
Gambar 3.
Susunan Pin ATmega8...............................................................
13
Gambar 4.
Status Register ATmega8 ..........................................................
15
Gambar 5.
IDE Perangkat Lunak CodeVisionAVR ....................................
23
Gambar 6.
Code Generator Untuk Menginisialisasi Register Pada Mikrokontroler AVR .................................................................
24
Gambar 7.
IC Regulator L7805 ...................................................................
25
Gambar 8.
Susunan Kaki Transistor TIP31 dan Lambang Transistor .........
27
Gambar 9.
Relay yang tersedia di pasaran...................................................
28
Gambar 10. Skema Relay Elektromekanik ....................................................
29
Gambar 11. Rangkaian dan Simbol Logika Relay ........................................
29
Gambar 12. Relay Jenis Single Pole Double Throw (SPDT) ........................
30
Gambar 13. Relay Dengan Contact Lebih Dari Satu ....................................
31
Gambar 14. Sistem Kontrol Berbasis Relay ..................................................
32
Gambar 15. Aplikasi Relay dalam Gerbang Digital ......................................
33
Gambar 16. Bagian-bagian Motor DC...........................................................
35
Gambar 17. Cara Kerja Motor DC ................................................................
36
Gambar 18. Akumulator (Aki) ......................................................................
37
Gambar 19. LCD Display 16x2 M1632 ........................................................
37
Gambar 20. Blok Diagram Implementasi Prototype Alat Pengusir Hama Burung Berbasis ATmega8 .............................................
41
Gambar 21. Sistem Power Supply .................................................................
44
Gambar 22. Sistem Minimum ATmega8.......................................................
45
Gambar 23. Sistem Penampil LCD ...............................................................
45
Gambar 24. Sistem Keypad ...........................................................................
46
Gambar 25, Sistem Driver Motor ..................................................................
47
Gambar 26. Sistem Pendeteksi Baterai ..........................................................
48
xv
Gambar 27. Rancangan Awal Box Alat ........................................................
49
Gambar 28. Flowchart Main Program ..........................................................
52
Gambar 29. Layout System Minimum ATmega8 ...........................................
61
Gambar 30. Proses Penyablonan PCB ...........................................................
62
Gambar 31. Proses Pelarutan PCB dengan fery-chloride ..............................
63
Gambar 32. Proses Pengeboran Papan PCB dengan Bor Tangan .................
64
Gambar 33. Papan PCB Yang Telah Terpasang Komponen .........................
64
Gambar 34. Pembuatan Program Menggunakan CodeVision AVR .............
65
Gambar 35. Downloader AVR Mikrokontroler Port Serial ...........................
66
Gambar 36. Skema Rangkaian Downloader AVR Mikrokontroler...............
66
Gambar 37. Tampilan Akhir Box Alat ...........................................................
68
Gambar 38. Pengujian Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8 ............
71
Gambar 39. Tampilan LCD ...........................................................................
72
Gambar 40. Grafik Hasil Pengujian Waktu Putaran & Waktu Jeda Putaran Motor DC Pada Tiap Interval ....................................................
74
Gambar 41. Grafik Hasil Pengujian Indikator Kapasitas Baterai ..................
76
Gambar 42. Prototype Sistem Pengujian Alat Secara Keseluruhan ..............
77
Gambar 43. Grafik Daya Tahan Baterai Berdasarkan Interval yang Dipilih
79
Gambar 44. Rangkaian Konversi Tegangan ..................................................
84
xvi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Tipe Data Dasar Dalam Bahasa Pemrograman C ...........................
20
Tabel 2. Tipe IC Regulator ...........................................................................
25
Tabel 3. Karakteristik Transistor TIP31 .......................................................
26
Tabel 4. Daftar Alat yang Digunakan ...........................................................
40
Tabel 5. Daftar Bahan yang Diperlukan .......................................................
40
Tabel 6. Pengujian Input dan Output Rangkaian Catu Daya .......................
70
Tabel 7. Hasil Pengujian Waktu Putaran dan Waktu Jeda Putaran Motor DC Pada Tiap Interval ....................................................................
73
Tabel 8. Hasil Pengujian Prosentase Indikator Kapasitas Baterai ................
75
Tabel 9. Hasil Pengujian Kinerja Alat Secara Keseluruhan .........................
78
xvii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1.
Rangkaian Sistem Prototype Alat Pengusir Hama Burung Berbasis Mikrokontroler ATmega8 ............................
92
Lampiran 2.
Layout PCB Beserta Komponen .............................................
93
Lampiran 3.
Layout PCB .............................................................................
94
Lampiran 4.
Daftar Komponen. ...................................................................
95
Lampiran 5.
Listing program. ......................................................................
96
Lampiran 6.
Spesifikasi Alat. .......................................................................
100
Lampiran 7.
Datasheet Transistor TIP .........................................................
101
Lampiran 8.
Datasheet IC Regulator L7805 ................................................
106
Lampiran 9.
Datasheet Relay .......................................................................
117
Lampiran 10. Datasheet ATmega8 ................................................................
125
xviii
