SISTEM PEMBERIAN PUPUK TANAMAN SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER
TUGAS AKHIR
Oleh : BASUKO HERMAWANTYO 0534010180
BIDANG STUDI TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” JAWA TIMUR 2010
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji dan syukur senantiasa terpanjatkan kepada Allah SWT Mang Maha Esa dan Maha Bijaksana. Atas berkah, petunjuk dan karunia-Nya lah penulis mampu untuk melaksanakan dan menyelesaikan tugas akhir yang berjudul : SISTEM PEMBERIAN PUPUK TANAMAN SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER
Tugas akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan kelulusan di Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Informatika. Dengan adanya bantuan berupa saran serta dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung dari beberapa pihak maka pembuatan Tugas Akhir ini dapat terwujud,oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Kedua Orang tua dan Adik tercinta. Terimakasih atas do’a dan kepercayaannya. Penulis hanya bisa membuktikan bahwa penulis bisa, dan apa yang penulis jalani tidaklah merugi. 2. Dekan Fakultas Teknologi Industri UPN “Veteran” JATIM Bapak Ir. Sutiyono, MT
ii
3. Ketua Jurusan Teknik Informatika UPN ”Veteran” JATIM Bapak Basuki Rahmat, S. SI, MT sekaligus sebagai dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan arahan, saran dan nasehat demi kelancaran pengerjaan Tugas Akhir ini 4. Ir. Purnomo Edi Sasongko, MP selaku dosen pembimbing I yang telah sangat banyak memberikan masukan, arahan, bimbingan, serta motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Para Bapak /Ibu Dosen Pengajar serta semua keluarga besar Jurusan Teknik Informatika dan Sistem Informasi. 6. Alam Ardiansyah (Mbah) yang telah berjasa membantu perancangan system mekanik untuk kebutuhan Tugas Akhir ini. 7. Matahari Senja ArtProduction, terima kasih untuk dokumentasinya. 8. Teman-teman seperjuangan : Catur, Abid, Haryb, Rudi, Mardiono, Max, Bego (Bagus Permadi) dan yang lain-lainnya yang tidak bisa penulis sebut satupersatu terimakasih banyak.” Perjuangan kita belum selesai kawan.!!!!”. 9. Teman-teman Harakiri.Inc, terima kasih buat dukungannya sobat.
Semoga semua kebaikan dan niat baik dari semua pihak yang telah membantu terwujudnya Tugas Akhir ini dapat dibalas oleh Allah SWT. Masih banyak kekurangan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, maka dengan segala kerendahan hati penulis bersedia menerima saran dan kritik dari pembaca sekalian guna mendapatkan hasil yang lebih baik dalam tugas-tugas selanjutnya.
iii
Semoga dengan adanya tulisan ini banyak memberikan manfaat yang baik bagi semua pihak.
Surabaya, 29 November 2010
Penulis
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................................i KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii DAFTAR ISI............................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii DAFTAR TABEL....................................................................................................x
BAB I
PENDAHULUAN................................................................................1 1.1. Latar Belakang ...........................................................................1 1.2. Perumusan Masalah ...................................................................2 1.3. Batasan Masalah ........................................................................2 1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian .................................................3 1.4.1. Tujuan Penelitian ..........................................................3 1.4.2. Manfaat Penelitian .........................................................3 1.5. Metodologi Penelitian ................................................................4 1.6. Sistematika Pembahasan ............................................................4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................7 2.1. Sistem Monitoring Tanaman......................................................7 2.2. Mikrokontroler...........................................................................7 2.2.1. Mikrokontroller AT89S51 .............................................9 2.3. Relay ........................................................................................15 2.4. Driver Relay.............................................................................16 2.5. Pompa ......................................................................................17 2.6. Motor DC .................................................................................17 2.7. Limit Switch.............................................................................19 2.8. LCD (Liquid Crystal Display) module ....................................20 2.9. Sensor Kelembaban .................................................................21 2.10. PH Tanah .................................................................................23 2.10.1. Pentingnya pH Tanah................................................23 2.11. Bahasa Assembly .....................................................................25 v
2.11.1. Program Sumber Assembly........................................25 2.11.1.1. Bagian label .....................................................26 2.11.1.2. Bagian Kode Operasi .......................................27 2.11.1.3. Bagian Operand ...............................................27 2.11.1.4. Bagian Komentar .............................................28
BAB III
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM................................31 3.1 Deskripsi Sistem .........................................................................31 3.2. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ................................32 3.2.1. Perancangan Catu Daya................................................32 3.2.1.1. Rangkaian Tegangan 5 dan 12 volt....................33 3.2.2. Perancangan Sensor......................................................36 3.2.3. Rangkaian Driver Relay...............................................36 3.2.4. Rangkaian Minimum System Mikrokontroler .............37 3.2.5. Perancangan Rangkaian RS 232 ..................................39 3.3. Rangkaian Keseluruhan .............................................................40 3.4. Perancangan Software................................................................40 3.4.1. Software ATMEL MCS51 Bahasa Assembly Mikrokontroler AT89S51.......................................................46
BAB IV
IMPLEMENTASI SYSTEM............................................................50 4.1. Implementasi Perangkat keras Dan Perangkat Lunak..............50 4.2. Implementasi Perangkat Lunak................................................53
BAB V
UJICOBA DAN ANALISA..............................................................55 5.1. Pengujian Rangkaian Power Supply ........................................55 5.2. Pengujian Rangkaian Driver Relay..........................................56 5.3. Pengujian Akurasi Sensor pH ..................................................57 5.4. Pengujian Akurasi Sensor Kelembaban...................................57 5.5. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler......................................58 5.6. Pengisian Program Mikrokontroler..........................................59 5.7. Pengujian Alat Keseluruhan ....................................................60 vi
5.8. Analisa Dan Pembahasan.........................................................62
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................64 6.1. Kesimpulan ..............................................................................64 6.2. Saran ........................................................................................65
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.
Blok Diagram Mikrokontroller AT89S51.....................................10
Gambar 2.2.
IC Mikrokontroller AT89S51 .......................................................10
Gambar 2.3.
Simbol Relay.................................................................................15
Gambar 2.4.
Relay 24 volt DC...........................................................................16
Gambar 2.5.
Driver Relay ..................................................................................17
Gambar 2.6.
Motor DC ......................................................................................18
Gambar 2.7.
Prinsip Kerja Motor DC ................................................................19
Gambar 2.8.
Limit Switch..................................................................................20
Gambar 2.9.
LCD Board....................................................................................20
Gambar 2.10. Sensor Humidity HSM-20G..........................................................21 Gambar 2.11. Grafik Kurva Respon HSM-20G Pada 250C.................................22 Gambar 2.12. Dimensi Sensor Humidity .............................................................22 Gambar 2.13. pH Meter .......................................................................................23 Gambar 2.14. Bagan Kerja Proses Assembly ......................................................30
Gambar 3.1.
Diagram System Penyemprotan....................................................31
Gambar 3.2.
Power Supply 5 volt ......................................................................33
Gambar 3.3.
Power Supply 12 volt ....................................................................34
Gambar 3.4.
Power Supply 5 volt Dan 12 volt ..................................................34
Gambar 3.5.
Flowchart System Power ..............................................................35
Gambar 3.6.
Driver Relay ..................................................................................37
Gambar 3.7.
Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler AT89S51...............38
Gambar 3.8.
Minimum Sistem Mikrokontroler AT89S51.................................38
Gambar 3.9.
Rangkaian RS 232.........................................................................39
Gambar 3.10. RS 232...........................................................................................39 Gambar 3.11. Rangkaian Keseluruhan ................................................................40 Gambar 3.12. Flowchart Sensor pH.....................................................................41 Gambar 3.13. Flowchart Sensor Kelembaban .....................................................42 Gambar 3.14. Flowchart Proses Push Button Maju .............................................43 viii
Gambar 3.15. Flowchart Proses Push Button Mundur ........................................44 Gambar 3.16. Flowchart Proses Push Button Proses ...........................................45 Gambar 3.17. Kompile Program Asm dengan Asm 51 .......................................47 Gambar 3.18. Program Atmel MCU ISP software. .............................................48 Gambar 3.19. Program Pengisian mikro AT89S51 .............................................48 Gambar 3.20. Blok Diagram Prosedur Pengisian IC AT89S51...........................48
Gambar 4.1.
Sistem Penyemprot .......................................................................50
Gambar 4.2.
Rangkaian Mekanik ......................................................................51
Gambar 4.3.
Rangkaian Pengendali...................................................................51
Gambar 5.1.
Pengisian Program Pada Mikrokontroler ......................................60
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Fungsi Alternatif Port 3 ....................................................................14
Tabel 5.1.
Data Hasil Pengujian Pada Power Supply 5 volt ..............................55
Tabel 5.2.
Data Hasil Pengujian Pada Power Supply 12 volt ............................56
Tabel 5.3.
Data Hasil Pengujian Driver Relay...................................................56
Tabel 5.4.
Data Hasil Pengujian Sensor pH.......................................................57
Tabel 5.5.
Data Hasil Pengujian Sensor Kelembaban .......................................58
Tabel 5.6.
Pengujian Rangkaian Mikrokontroler...............................................59
Tabel 5.7.
Hasil Pengamatan ke 1......................................................................61
Tabel 5.8.
Hasil Pengamatan ke 2......................................................................61
Tabel 5.8.
Hasil Uji Coba Tombol.....................................................................61
x
Nama : Basuko Hermawantyo NPM : 0534010180 Judul Tugas Akhir : Sistem Pemberian Pupuk Tanaman Secara Otomatis Berbasis Mikrokontroler Dosen Pembimbing 1 : Ir.Purnomo Edi Sasongko, MP Dosen Pembimbing 2 : Basuki Rahmat, S.Si, MT ABSTRAK
Sistem pengaturan dan monitoring yang terdapat pada sistem kendali konvensional masih belum efisien dimana masih bergantung pada pengamatan manusia yang berada disekitar perkebunan. Pemanfaatan teknologi dalam hal merawat tanaman yaitu tekonologi yang diciptakan manusia dengan tujuan meningkatkan efisiensi manusia dalam menjaga dan merawat tanaman khususnya dalam hal pemupukan. Tugas akhir ini dibuat dengan tujuan untuk membuat sistem pengaturan dan monitoring pemberian pupuk secara otomatis melalui push button yang juga dapat melakukan proses monitoring, data acquisition, dan controlling. Proses dikendalikan menggunakan Mikrokontroller AT89S51. Hasil pengujian menunjukkan bahwa simulasi sistem ini beserta fiturfiturnya yaitu monitoring, data acquisition, dan controlling kelembaban sudah dapat berjalan dengan baik.
Kata kunci : pemupukan, monitoring, data acquisition, controlling, Mikrokontroller
i
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pada zaman sekarang ini sering kali kita melihat orang melakukan pemupukan tanaman secara manual, hanya dengan menggunakan tenaga manusia seperti penyiraman pupuk menggunakan ember, selang penyemprot, atau karena kesibukan aktifitas, mereka sengaja membayar tukang kebun untuk merawat dan menyiram pupuk pada taman mereka. Serta bentuk penyiraman pupuk yang lain, tapi sering kali apa yang mereka lakukan itu tidak efektif dan efisien. Teknologi Informasi yang menggunakan bahasa mesin atau sering disebut Assembler
merupakan
salah
satu
program
yang
dikembangkan
untuk
mempermudah proses penyiraman pupuk pada tanaman secara otomatis. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk melakukan penyiraman pupuk pada tanaman secara otomatis adalah dengan cara memasang push button sebagai perintah proses, maka program ini akan berjalan sesuai keinginan. Agar program ini dapat berfungsi sesuai dengan keinginan, maka diperlukan alat bantu yaitu mikrokontroler AT89S51. Sehingga alat ini bisa diprogram untuk melakukan penyiraman berdasarkan perintah yang telah ditentukan.
1
2
1.2. Perumusan Masalah Berdasarkan uraian tersebut maka didapatkan rumusan permasalahan sebagai berikut: a. Bagaimana menggabungkan rancangan pompa air dengan motor DC agar bisa bekerja sesuai dengan perintah dari mikrokontroler ? b. Bagaimana sensor pH dan sensor kelembaban dapat memberi masukan pada mikrokontroler sehingga bisa dimonitoring? c. Bagaimana
agar
dapat
melakukan
pengukuran
kelembaban
dan
pengukuran tingkat pH tanah yang tepat sehingga alat dapat berfungsi dengan efektif, khususnya untuk pengendalian kelembaban?
1.3. Batasan Masalah Dalam melakukan penelitian ini, permasalahan dibatasi pada: a. Obyek yang akan dideteksi adalah kelembaban ruangan didalam miniatur rumah kaca dan tingkat pH Tanah pada batas area tertentu. b. Display hanya menggunakan berupa LCD untuk menampilkan nilai yang didapat dari sensor pH tanah dan kelembaban. c. Penelitian ini akan dirancang dan dibangun rangkaian elektronik yang digunakan sebagai pengendali, namun hanya dibahas secara terbatas karena bahasan dititikberatkan pada sistem pengendali, sedangkan rangkaian pengendali yang dibuat hanya sebagai sistem pendukung.
3
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian Dari permasalahan yang ada terdapat tujuan dan manfaat dari penelitian. 1.4.1. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah a. Merancang dan membuat hardware system kendali pemupukan secara otomatis dengan cara memberi push button. b. Merancang dan membuat program untuk mewujudkan mikrokontroler dalam system penyiraman pupuk tanaman secara otomatis . 1.4.2. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : a. Membantu masyarakat dalam menggunakan sistem penyiraman pupuk pada tanaman secara otomatis. b. Memberikan kemudahan kepada pemilik rumah untuk merawat tanaman khususnya pemupukan. c. Membantu dan mempermudah kerja masyarakat dibidang pertanian atau perkebunan. d. Meningkatkan kemampuan sistem otomatisasi pemupukan dengan menggunakan mikrokontroler. e. Memahami sistem kerja yang menghubungkan antara hardware dan software . f. Mampu mengaplikasikan ilmu tentang hardware dan mikrokontroler dalam bentuk alat nyata.
4
1.5. Metodologi Penelitian Metodologi yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : a. Studi Literatur, dalam merealisasikan tugas akhir ini tentu dibutuhkan referensi yang meliputi pemrograman mikrokontroler, dasar-dasar elektronika b. Perancangan dan Pembuatan Alat, merancang hardware dimulai dari sensor, rangkaian ADC, mikrokontroller dan power supply. Pengujian dan Analisis Alat, pengujian dan analisis alat dilakukan untuk mengetahui nilai kelembapan dan suhu dengan menggunakan sebuah sensor, dimana sensor tersebut dapat mengukur suhu sekitar ruangan. c. Penyusunan Laporan, menyusun hasil analisa dan kesimpulan hasil pengukuran.
1.6. Sistematika Pembahasan Dalam penyusunan tugas akhir, sistematika pembahasan diatur dan disusun dalam enam bab, dan tiap-tiap bab terdiri dari sub-sub bab. Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas, maka diuraikan secara singkat mengenai materi dari bab-bab dalam penulisan tugas akhir ini sebagai berikut:
BAB 1
: PENDAHULUAN Pada bab ini merupakan pendahuluan yang berisi latar belakang dari sistem pengendalian mikrokontroler, batasan masalah, tujuan, manfaat, metodologi dan sistematika penulisan.
5
BAB II : LANDASAN TEORI Bagian ini berisi teori – teori yang menunjang perancangan tugas akhir, yaitu mengenai system pengukuran mulai dari sensor, pengolah data, serta mikrokontroller.
BAB III : ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini membahas mengenai apa saja yang perlu dianalisa untuk kebutuhan sistem meliputi : kebutuhan data, kebutuhan proses, perancanangan sistem yang berbasis mikrokontroler, analisa dan desain sistem yang telah dibuat sebelumnya dan kebutuhan hardware dan software.
BAB IV
: IMPLEMENTASI SISTEM Pada bab ini akan menjelaskan tentang implementasi dari analisa dan desain sistem yang telah dibuat sebelumnya.
BAB V : UJICOBA DAN ANALISA pada bab ini dijelaskan mengenai uji coba dari alat dan program yang telah dibuat untuk mengetahui apakah program yang dibuat sudah sesuai dengan tujuan.
6
BAB VI
: KESIMPULAN DAN SARAN Berisi kesimpulan dari hasil yang diperoleh rancangan sistem dan saran untuk pengembangan lebih lanjut untuk memperbaiki sistem yang dibuat.
