RA ANCANG G BANG GUN SIM MULASII PALANG G PINTU U KERE ETA APII OTOM MATIS BERBAS B SIS MIK KROKON NTROL LER AT889S52 LAPO ORAN TUG GAS AKHIR R yarat untukk Menyelesaaikan Prograam Pendidikkan Disusunn Sebagai Saalah Satu Sy Diplomaa III Oleh: Nama : Roy R Sanri S
Nama : Himpu H Aguss Ompusung ggu Nim
: 1005031018 8
Nim
R Zeinnerro Nama : Rio Nim
: 1005032114 4
Nama : Sahrani S Eka O Sitompuul
: 0905032093 0 3
Nim
: 1005032116 6
PROG GRAM STUDI S T TEKNIK LISTRIK JU URUSAN N TEKN NIK ELEK KTRO PO OLITEKN NIK NEG GERI MEDAN M 20133
i
ABSTRAK Telah dilakukan perancangan dan realisasi sistem pembuka dan penutup palang pintu kereta api otomatis berbasis Mikrokontroler AT89S52. Alat ini diharapkan dapat mengurangi tingkat kecelakaan yang terjadi diperlintasan kereta api yang tidak memiliki palang pintu. Dalam perancangan digunakan dua buah sensor proximity sebagai pendeteksi keberadaan kereta api, dan menjadi masukan yang diproses oleh Mikrokontroller AT89S52 sebagai pengendali system, serta lampu lalu lintas (merah dan hijau) , buzzer, motor stepper sebagai keluaran. Pada sistem ini juga dipasang lampu otomatis yakni lampu akan hidup apabila linkungan disekitarnya gelap . lampu otomatis ini dipasang pada daerah pinggiran kota atau bahkan desa-desa yang sistem penerangannya masih kurang memadai. Hal ini dimaksudkan agar pengguna jalan dapat mengetahui keberadaan ataupun kondisi palang pintu kereta api dimalam hari.
Kata kunci: Kereta api, Mikrokontroler, Sensor proximity, Motor stepper, LCD.
ii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat TUHAN Yang Maha Esa yang telah memberikan berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dan laporan tugas akhir ini dengan baik dan lancar hingga batas waktu yang telah ditentukan. Laporan ini berjudul “Rancang bangun simulasi palang pintu kereta api otomatis berbasis mikrokontroller AT89S52“ disusun sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik untuk menyelesaikan pendidikan diploma 3 di Politeknik Negeri Medan. Laporan ini membahas tentang pengaplikasian dari kemajuan teknologi yang ada pada bidang elektronika dengan merencanakan suatu penerapan sistem Mikrokontroler untuk dapat membantu dan memudahkan dalam membuka dan menutup palang pintu kereta api secara otomatis serta dilengkapi dengan ramburambu peringatan dini yang otomatis pula sehingga mengurangi resiko terjadinya kecelakaan lalu lintas. Dalam pembuatan alat dan penulisan laporan ini, penulis banyak menghadapi kendala, namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan dan bimbingan yang diberikan. Dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya Kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, ST., MT selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ibu Ir. Rina Anugrahwaty, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Suparmono, ST., MT selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan.
iii
4. Bapak M. Syahruddin, ST., MT Sebagai Dosen pembimbing yang dengan segenap hati telah banyak memberikan waktu, bimbingan dan arahan serta petunjuk yang sangat membantu kami dalam penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan dengan lancar. 5. Bapak Ir. Ashuri Arie Widianto, MT selaku Dosen wali kelas EL-6A yang telah banyak memotivasi kami dalam penyusunan tugas akhir ini. 6. Orang Tua yang telah banyak mendukung dan memberikan dorongan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 7. Seluruh dosen dan staf pengajar Politeknik Negeri Medan. Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangan, untuk itu saran dan kritik dari semua pihak merupakan
sumbangan
yang
berarti,
mudah-mudahan
akan
lebih
menyempurnakan tugas akhir ini. Penulis mengharapkan buku laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, September 2013 Hormat Kami,
Penulis
iv
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN .................................. Error! Bookmark not defined. LEMBARAN PENGESAHAN.............................. Error! Bookmark not defined. ABSTRAK ............................................................................................................... i KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii DAFTAR TABEL ................................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xi BAB 1 PENDAHULUAN ..................................... Error! Bookmark not defined. 1.1
Latar Belakang......................................... Error! Bookmark not defined.
1.2
Rumusan Masalah ................................... Error! Bookmark not defined.
1.3
Batasan Masalah ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.4
Tujuan ...................................................... Error! Bookmark not defined.
1.5
Manfaat .................................................... Error! Bookmark not defined.
1.6
Teknik Pengumpulan Data ...................... Error! Bookmark not defined.
BAB 2 DASAR TEORI ......................................... Error! Bookmark not defined. 2.1
Hardware ................................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.1
Mikrokontroller AT89S52 ............... Error! Bookmark not defined.
2.1.1.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52 .... Error! Bookmark not defined. 2.1.1.2 Blok Diagram Mikrokontroller AT89S52 ..... Error! Bookmark not defined. 2.1.1.3
Organisasi Memori ................... Error! Bookmark not defined.
2.1.1.4
Memori Program ....................... Error! Bookmark not defined.
2.1.1.5
Memori Data ............................. Error! Bookmark not defined.
2.1.2
Sensor proximity .............................. Error! Bookmark not defined.
2.1.3
Photodioda ....................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.4
Op-Amp IC LM741 ......................... Error! Bookmark not defined.
2.1.5
Motor Stepper .................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.5.1 2.1.6
Driver Motor Stepper ................ Error! Bookmark not defined.
Lampu LED atau Lampu Indikator .. Error! Bookmark not defined.
2.1.6.1 Konfigurasi LED (Light Emitting Dioda) ..... Error! Bookmark not defined. v
2.1.7
Relay DC 12 volt .............................. Error! Bookmark not defined.
2.1.7.1 2.1.8
Optocoupler 4N25 ............................ Error! Bookmark not defined.
2.1.8.1 2.1.9
Prinsip Kerja Relay ................... Error! Bookmark not defined.
Prinsip kerja dari optocoupler ... Error! Bookmark not defined.
LCD Display .................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.10 Power Supply 12 volt ....................... Error! Bookmark not defined. 2.1.11 IC Regulator 7805 ............................ Error! Bookmark not defined. 2.2
Software................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1
BASCOM 8051 IDE ........................ Error! Bookmark not defined.
2.2.2
USB ISP DOWNLOADER ............. Error! Bookmark not defined.
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ..... Error! Bookmark not defined. 3.1
Perancangan Sistem ................................. Error! Bookmark not defined.
3.1.1
Spesifikasi Alat ................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.2
Perancangan Blok Diagram Sistem.. Error! Bookmark not defined.
3.1.2.1 3.1.3
Fungsi Masing-Masing Blok .... Error! Bookmark not defined.
Perancangan Rangkaian Sistem ...... Error! Bookmark not defined.
3.1.3.1
Rangkaian Sistem Minimum .... Error! Bookmark not defined.
3.1.3.2 Rangkaian Driver Motor Stepper ............ Error! Bookmark not defined.
3.2
3.1.3.3
Rangkaian LCD ........................ Error! Bookmark not defined.
3.1.3.4
Rangkaian Relay ....................... Error! Bookmark not defined.
3.1.3.5
Rangkaian Op-Amp 741 ........... Error! Bookmark not defined.
Pembuatan Sistem ................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1 Pembuatan Layout dengan Aplikasi EAGLE Error! Bookmark not defined. 3.2.2
Pembuatan PCB ............................... Error! Bookmark not defined.
3.2.3 Pegeboran PCB dan Pemasangan Komponen Error! Bookmark not defined. 3.2.4
Pembuatan Mekanik Sistem ............. Error! Bookmark not defined.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ............... Error! Bookmark not defined. 4.1. Pengujian ................................................. Error! Bookmark not defined. 4.1.1
Pengujian Perangkat Keras .............. Error! Bookmark not defined.
vi
4.1.1.1 Pengujian Adaptor dan Regulator ........... Error! Bookmark not defined. 4.1.1.2 Pengujian Mikrokontroler AT89S52 ...... Error! Bookmark not defined. 4.1.1.3
Pengujian Rangkaian ProximityError! Bookmark not defined.
4.1.1.4 Pengujian Driver motor stepper DC palang .. Error! Bookmark not defined. 4.1.1.5
Pengujian rangkaian lalu lintas Error! Bookmark not defined.
4.1.1.6
Pengujian Rangkaian LCD ....... Error! Bookmark not defined.
4.1.1.7
Pengujian rangkaian buzzer ..... Error! Bookmark not defined.
4.1.1.8 Pengujian rangkaian komparator photodiodaError! Bookmark not defined. 4.1.1.9 Pengujian driver relay lampu penerangan otomatis......... Error! Bookmark not defined. 4.1.2 4.2
Pengujian Software .......................... Error! Bookmark not defined.
Analisa Kerja Rangkaian Sistem ............. Error! Bookmark not defined.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN................. Error! Bookmark not defined. 5.1
Kesimpulan .............................................. Error! Bookmark not defined.
5.2
Saran ........................................................ Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ............................................ Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN ........................................................... Error! Bookmark not defined.
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 (a) Konfigurasi Pin ; (b) Mikrokontroler AT89S52 .................. Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 2 Blok Diagram Mikrokontroller AT89s52 ....... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 3 Diagram organisasi memori mikrokontroller AT89S52 ........... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 4 Arsitektur Memori Mikrokontroller 8051 ....... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 5 Ruang Memori data Internal dan eksternal pada keluarga 8051Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 6 Sensor Proximity ............................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 7 Konfigurasi Jarak Deteksi Sensor Proximity .. Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 8 Konfigurasi Pengaturan Jarak Sensor Proximity ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 9 Konfigurasi Output 2 Kabel VDC ..... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 10 Konfigurasi Output 3 dan 4 kabel VDC ........ Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 11 Output 2 kabel VAC........................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 12 Simbol Photo Dioda ........................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 13 Photo Dioda ..................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 14 IC LM741 ........................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 15 Konfigurasi IC LM741 .................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 16 Motor Stepper.................................. Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 17 Gambaran Pengoperasian Motor Stepper step by step ............ Error! Bookmark not defined.
viii
Gambar 2. 18 LED ................................................. Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 19 Simbol LED..................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 20 Konfigurasi LED ............................. Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 21 Relay DC 12 Volt ............................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 22 Prinsip Kerja Relay ......................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 23 Konfigurasi Optocoupler ................. Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 24 Optocoupler ..................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 25 LCD M1632 .................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 26 Adaptor ............................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 27 IC Regulator 7805 ........................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 28 Konfigurasi IC Regulator 7805 ....... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 29 Tampilan jendela BASCOM-8051IDE ......... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 30 Tampilan penulisan program........... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 31 Tampilan untuk compile program pada mikrokontroler ......... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 32 USB ISP Downloader ..................... Error! Bookmark not defined. Gambar
3.
1
Blok
Sistem........................................................................Error!
Diagram Bookmark
not
defined. Gambar 3. 2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52........... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 3 Rangkaian Driver Motor Stepper ...... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 4 Display LCD ..................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 5 Rangkaian Relay ............................... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 6 Rangkaian Op-Amp 741.................... Error! Bookmark not defined.
ix
Gambar 3. 7 Layout sistem minimum .................... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 8 Layout Driver Motor Stepper ............ Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 9 Layout Display LCD ......................... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 10 Layout Driver Relay Lampu Penerangan ...... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 11 Layout Op-Amp 741 ....................... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 1 Flow Chart Cara Kerja Sistem .......... Error! Bookmark not defined.
x
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Fungsi Khusus Port 3 ............................ Error! Bookmark not defined. Tabel 2. 2 Fungsi PIN LCD M1632 ....................... Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 1 Pengujian Adaptor dan Regulator .........Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 2 Pengujian Pada PIN Mikrokontroler ..... Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 3 Pengujian Rangkaian Proximity............ Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 4 Pengujian Driver motor stepper DC palang pintu dalam satu siklus ................................................................................ Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 5 Pengujian Rangkaian Lalu Lintas pada P1.4 (Lampu Merah) ...... Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 6 Pengujian Rangkaian Lalu Lintas pada P1.5 (Lampu Hijau)........ Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 7 Pengujian Rangkaian LCD.................... Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 8 Pengujian Rangkaian Buzzer ................ Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 9 Pengujian rangkaian komparator photodioda ..... Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 10 Pengujian Driver Relai Pada lampu penrangan otomatis............ Error! Bookmark not defined.
xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1.Proses Pembuatan Layout pada PCB. Error! Bookmark not defined. Lampiran 2 Proses Pengeboran Dan Pemasangan Komponen .. Error! Bookmark not defined. Lampiran 3. Proses Wiring Seluruh rangkaian ..... Error! Bookmark not defined. Lampiran 4 Proses Pembuatan Mekanik ...............Error! Bookmark not defined. Lampiran 5 Data Sheet Mikrokontroller AT89s52 ............. Error! Bookmark not defined.
xii
1
