rancangan alat pengukur kecepatan kenderaan di jalan tol berbasis

RANCANGAN ALAT PENGUKUR KECEPATAN KENDERAAN DI
JALAN TOL BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Oleh :
Drs. Bisman Perangin-angin, M. Eng.Sc
NIP : 19560918 198503 1 002
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2008
1
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Penelitian :
RANCANGAN ALAT PENGUKUR KECEPATAN KENDERAAN DI
JALAN TOL BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Medan,
September 2008
Dikatahui Oleh :
Dekan FMIPA- USU
( Prof. DR. Eddy Marlianto, M.Sc)
NIP : 1955 0317 1986 011001
2
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,
kegiatan penulisan makalah ilmiah ini dapat diselesaikan dengan baik. Untuk itu saya
juga mengucapkan banyak terimakasih kepada seluruh pendukung serta fasilitas yang
diberikan baik laboratorium maupun referensi yang banyak mendukung dalam
penulisan makalah ilmiah ini.
Ucapan terima kasih juga saya ucapkan kepada seluruh staf pengajar FMIPAUSU yang telah berkenan memberikan informasi pengetahuan untuk mendukung
penulisan makalah ini.
Kami menyadari masih banyak kelemahan dan kekurangan dalam makalah
ilmiah ini, untuk itu kami mengharapkan saran dari pembaca agar penulisan makalah
ini dapat ditingkatkan pada hari yang akan dating.
Akhir kata dengan penulisan makalah ini diharapkan dapat menghasilkan suatu
manfaat untuk meningkatkan ilmu pengetahuan dan teknologi di USU khususnya dan
di Indonesia pada umumnya.
Medan,
Penulis
September 2008
( Drs. Bisman P, M. Eng. Sc )
NIP : 19560918 198503 1 002
3
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
DAFTAR ISI
Pengesahan ........................................................................................................................... i
Kata Pengantar ..................................................................................................................... ii
Daftar Isi .............................................................................................................................. iii
Inti Sari.................................................................................................................................. iv
I. PENDAHULUAN ........................................................................................................... 1
II. DASAR TEORI ............................................................................................................... 2
II.1. Arsitektur Mikrokontroler AT89S51 .......................................................................... 2
II.2. Memori Program dan Memori Data ............................................................................ 3
II.3. Mikrokontroler AT89C2051 ....................................................................................... 6
III. METODE PENELITIAN .............................................................................................. 8
III.1. Diagram Blok Peralatan ............................................................................................. 8
III.1.1 Diagram Alir Program Pengendali ........................................................................... 9
III.1.2 Rangkaian Catu Daya (PSA) ................................................................................... 12
III.1.3 Rangkaian Minimum AT89S51 ............................................................................... 13
III.1.4 Sistem Sensor ........................................................................................................... 14
III.1.5 Rangkaian Buzzer .................................................................................................... 15
III.1.6 Rangkaian Display Seven Segmen .......................................................................... 15
III.1.7 Rangkaian Keypad ................................................................................................... 17
III.2. Metode Pengambilan Data ......................................................................................... 19
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................................... 23
IV.1. HASIL ........................................................................................................................ 23
IV.2. PEMBAHASAN ........................................................................................................ 24
V. KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................................... 26
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 27
4
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
Intisari
Telah dirancang dan direalisasikan sebuah sistem pengukur kecepatan kenderaan
berbasis Mikrokontroler AT89S51 yang dilengkapi dengan 2 sensor inframerah
sebagai pendeteksi kecepatan kenderaan. Sensor_1 berfungsi untuk start menghitung
waktu. Sementara sensor_2 untuk menghentikan penghitungan waktu pada sensor_1.
Jarak antara sesor_1 dan sensor_2 dibuat konstan yaitu 50 cm. Kemudian rangkaian
ini dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51 dan data yang masuk akan diolah
dan ditampilkan pada tujuh segmen. Mikrokontroler sebagai pengendali utama
dirancang untuk membaca kecepatan kenderaan setiap 1 ms.
Selain untuk
mengukur kecepatan kenderaan alat ini juga diprogram untuk mendeteksi kenderaan
yang melebihi batas kecepatan serta menghitung jumlah kenderaan.
Sistem peralatan ini telah diuji coba dan diperoleh hasil yang cukup memuaskan.
5
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
I. PENDAHULUAN
Kemampuan dalam hal kecepatan bagi produk otomotif sekarang (roda empat)
menjadi salah satu andalan dalam meraih pasar. Hampir semua produk terbaru
kenderaan bermotor, kecepatan maksimalnya mengalami peningkatan. Terlebih lagi
dengan adanya jalan tol, ajang mencoba kemampuan kenderaan pun makin terbuka.
Karenanya tidaklah heran jika banyak pengemudi yang menancap pedal gas kenderaan
bermotornya hingga maksimal. Perilaku pengemudi kenderaan bermotor seperti itu
tidak dibenarkan karena jelas membahayakan keselamatan perjalanannya. Sebab
bagaimanapun sigapnya pengemudi ancaman kecelakaan tetaplah sangat besar.
Perlu diketahui, mengendarai kenderaan bermotor meskipun di jalan tol tidak
berarti kecepatannya boleh seenaknya. Jalan tol memang bebas hambatan, tetapi
terdapat juga aturan-aturan mengenai batas kecepatan di jalan tol. Misalnya untuk
kecepatan kenderaan untuk jalan tol dalam perkotaan maksimalnya adalah 80 km/jam.
Sementara kecepatan untuk kenderaan bermotor di jalan tol luar kota maksimalnya
adalah 100 km/jam.
Dalam kesempatan kali ini, penulis memanfaatkan mikrokontroler AT89S51
untuk merancang suatu alat ukur kecepatan kendaraan di jalan tol yang dilengkapi
dengan alarm. Alat ini terdiri dari dua laser pointer dan dua rangkaian penerima.
Kedua sensor ini dipasang dengan jarak 50cm dan jarak antara pemancar dengan
penerimanya adalah sesuai dengan lebar jalan tol tersebut. Rangkaian I berfungsi
untuk menentukan waktu kejadian dan untuk start menghitung waktu. Rangkaian II
untuk menghentikan penghitungan waktu pada rangkaian I. Kemudian rangkaian ini
dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51 dan data yang masuk akan diolah dan
ditampilkan pada tujuh segmen. Alat ini dapat diset sesuai dengan kecepatan yang
dibutuhkan. Pada kecepatan di atas kecepatan yang diset maka alarm akan berbunyi
sebagai pemberi isyarat bahwa kendaraan tersebut telah melebihi kecepatan yang
ditentukan. Rancangan ini juga dilengkapi dengan sebuah counter yang berfungsi
untuk menghitung jumlah kendaraan yang melalui jalan tol tersebut.
6
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
II. Dasar Tiori
II.1.. Arsitektur Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroller AT89S51 termasuk dalam keluarga mikrokontroler MCS-51 yang
merupakan versi yang dilengkapi dengan ROM (internal) yaitu berupa EPROM
(Electrical Erasable Programmabel Read Only Memory). Mikrokontroler ini adalah
low- power high perfomance CMOS 8-BIT, 4 Kbyte Flash Programmbel and
Erasabel Read Only Memory (PEROM). Mikrokontroler ini compatibel dengan
standar MCS-51 baik dari instruksi maupun dari pin-pin yang dapat diaplikasikan
sebagai embedded controller.
Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontoler dan
mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru.
Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor
yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi
secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah
(dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk
memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat
bantu dan mainan yang lebih canggih.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam
program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya),
mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan
lainnya terletak pada perbandingan RAM-nya dan ROM. Pada system komputer
perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna
disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka
perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada
mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program
control disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang
ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat
penyimpanan
sementara,
termasuk
register-register
yang
digunakan
pada
mikrokontroler yang bersangkutan
7
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
II.2. Memori Program dan Memori Data
Memori program atau ROM (Read Only Memory) adalah tempat menyimpan data
yang permanen. Memori program bersifat non volatile artinya tanpa di catu, data-data
tidak akan hilang. Memori program hanya dapat dibaca saja. Setelah di reset maka
eksekusi dimulai dari alamat 000H. Setiap instruksi memiliki lokasi tetap dalam
program. Instruksi menyebabkan CPU melompat ke lokasi tersebut dimana pada
lokasi tersebut terdapat subrutin yang harus dikerjakan. Port 0 dan Port 2 digunakan
untuk menghubungi EEPROM, digunakan untuk Bus Data dan Bus Alamat. Port 0
memultipleks alamat data.
Port ini mengirimkan byte dari Program Counter (PC). Sebagai suatu alamat
dan kemudian port ini akan berada pada keadaanmengambang menunggu datangnya
kode byte dari memori program. Selama waktu rendah dari PC valid pada Port 0,
sinyal ALE dikirimkan sehingga byte rendah PC akan ditahan.
Memori data atau RAM (Random Acces Memori) adalah suatu komponen memori
yang dapat ditulis maupun dibaca dengan mudah, namun komponen ini mempunyai
keterbatasan dalam kemampuan penyimpanan data maupun program secara permanen.
Memori yang dimiliki adalah bersifat volatile yaitu data yang akan hilang bila catu
daya ditiadakan. Gambar 2.3. menunjukan konfigurasi hardware untuk mengakses
eksternal RAM AT89S51.
8
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
Gambar 2.3 Pengaksesan AT89S51 Terhadap RAM Eksternal.
Sedangkan gambar 2.4. merupakan pemetaan data memori internal. Dalam
keadaan ini CPU mengakses program dari internal ROM. Port 0 sebagai multipleks
bus alamat / data RAM, dan 3 jalur data digunakan untuk memberi halaman pada
RAM. Memori eksternal dialamati dengan lebar 1 atau 2 byte. Bagian bawah internal
memori data dipetakan seperti terlihat pada gambar:
Gambar 2.4 Memori Data Internal
Ruang memori pada 3 blok, yang disebut sebagai lower 128, upper 128 dan
ruang SFR. Internal memori data dialamati dengan lebar 1. lower 128 (alamat 00H7FH) terdapat pada sebuah anggota keluarga MCS-51.
9
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
7 FH
2 FH
1 FH
17H
FFH
0 FH
80 FH
07H
(b)
(a)
Gambar 2.5 (a) Bagian Bawah Internal RAM 128 Byte
(b) Bagian Atas Internal RAM 128 byte
Gambar 2.6. merupakan bagian atas dari internal RAM. Sebanyak 32 byte
terendah terbagi atas 4 bank dari 8 register disebut sebagai R0-R7. dua bit dari register
PSW memilih bank mana yang digunakan. Kemudian 16 byte diatas bank register
membentuk blok memori yang dapat dialamati per-bit. Special Function Register atau
SFR adalah register yang berfungsi khusus
misalnya latch port, timer, control,
pheipheral dan sebagainya.
Gambar 2.6 Ruang Special Function Register
10
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
II.3
Mikrokontroler AT89C2051
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.Mikrokontroler dapat beroperasi dalam
tegangan antara 4,0 V sampai 5,0 V. Beberapa fasilitas yang dimiliki mikrokontroler
AT89C2051 adalah sebagai berikut:
1. Kompatibel dengan produk MCS-51
2. Flash memori 2 Kbyte dengan ketahanan1000 kali ditulis ulang atau dihapus
3. Batas operasi antara 2,7V-6V
4. Fully Static Operation : 0 Hz sampai 24 MHz
5. Dua (2) level kunci memori progam
6. 128 x 8 bit RAM internal
7. 16 jalur I/O
8. Dua 16 bit Timer/Counter
9. Enam (6) sumber interrupt
10. Jalur serial dengan UART
Gambar 2.12 IC Mikrokontroler AT89C2051
11
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
Deskripsi pin pada mikrokontroler AT89C2051:
VCC (pin 20)
Sumber tegangan
GND (pin 10)
Ground
Port 1 (pin 12 - pin 19)
Port 1 merupakan port parallel 2 arah. P 1.2 – P1.7 sebagai internal pull-ups. P1.0 dan
P1.1 sebagai eksternal pull-ups. Port 1 juga menerima kode data melalui flash
programming.
Port 3
Fungsi
Port (Pin)
P3.0 (Pin 2)
RXD (port input serial)
P3.1 (Pin 3)
TXD (port output serial)
P3.2 (Pin 6)
INT0 (interup eksternal 0)
P3.3 (Pin 7)
INT1 (interup internal 1)
P3.4 (Pin 8)
T0 (input eksternal timer 0)
P3.5 (Pin 9)
T1 (input eksternal timer
Tabel 2.3 Fungsi pin pada port 3 Mikrokontroler AT89S51
RST
Untuk mereset isi register dan memori pada saat sistem dihidupkan. Reset akan aktif
dengan memberikan input high selama 2 cycle.
XTAL1
Masukan inverting penguat osilator
XTAL2
Keluaran inverting dari penguat inverting
12
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
III. METODE PENELITIAN
III.1 Diagram Blok Peralatan
Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan
pada gambar di bawah ini:
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
Fungsi dan kegunaan masing-masing blok adalah seperti dijelaskan berikut ini
1. Display berfungsi untuk menampilkan kecepatan kendaraan dan jumlah kendaraan
yang melalui jalan tol tersebut.
2. Sensor mengirimkan sinyal ke mikrokontroler AT89S51 pada saat kendaraan
melewati sensor.
3. Mikrokontroler AT89S51 berfungsi menerima sinyal dari sensor sekaligus
pengendali utama rangkaian.
4. Mikrokontroler AT89C2051 sebagai pengendali display seven segmen
13
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
III.1.1 Diagram Alir Program Pengendali
Gambar 3.2.1 Diagram Alir untuk Program Utama
14
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
start
Isi Nilai
awal
Inisialisasi
Serial port
Scanning Display
Baca data
sebelumnya
Tidak
Data serial
masuk
ya
Simpan ke
RAM
Baca 3 digit data
Gambar 3.2.2 Diagram Alir untuk Display Kecepatan Kendaraan
15
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
start
isi nilai awal
Inisialisai port
isi konstanta
= 1 menit
Timer 1 menit
ya
Kirim sudah
1menit
tidak
Scanning
display
Baca data
sebelumnya
tidak
Data serial
masuk
Baca respon
tidak
Respon
diterima
ya
ya
Baca 3 digit
data
Simpan di
RAM
Gambar 3.2.3 Diagram Alir untuk Display Jumlah Kenderaan
16
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
III.1.2 Rangkaian Catu Daya (PSA)
Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt,
keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, sedangkan
keluaran 12 volt digunakan untuk menghidupkan buzzer. Rangkaian tampak seperti
gambar 3.3 di bawah ini.
TIP32C
LM7805CT
12 Volt
Vreg
IN
OUT
100ohm
220V 50Hz 0Deg
5 Vo
330ohm
1N5392GP
2200uF
1uF
1N5392GP
100uF
TS_PQ4_12
Gambar 3.3 Rangkaian Power Supplay (PSA)
Trafo CT
merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan
tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan
disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan
diratakan oleh kapasitor 2200 μ F. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan
agar keluaran yang 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 diambil dari
keluaran 2 buah dioda. Tegangan ini digunakan untuk mensupplay tegangan ke
rangkaiaan alarm yang membutuhkan tegangan 12 volt
17
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
III.1.3 Rangkaian Minimum AT89S51
Rangkaian mikrokontroler ini merupakan pusat pengolahan data dan pusat
penegendali alat. Di dalam rangkaian mikrokontroler ini terdapat emat buah port yang
digunakan untuk menampung input atau output data yang terhubung langsung oleh
rangkaian-rangkaian dari alat penegendali.
Rangkaian ini tersusun atas asilator kristal 11,059 MHz yang berfungsi untuk
membangkitkan pulsa internal dan dua buah kapasitor sebesar 10pF yang berfungsi
untuk menstabilkan frekuensi. Kapasitor 4,7μF dan resistor 8K2 berfungsi untuk reset
sebelum program yang terdapat pada mikrokontroler dijalankan. Pin 20 merupakan
ground yang dihubungkan dengan ground pada power supply. Pin 40 merupakan
sumber tegangan positif yang dihubungkan dengan +5V dari power supply.
Gambar 3.4 Rangkaian Minimum AT89S51
18
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
III.1.4 Sistem Sensor
Gambar 3.5 Sistem sensor
Cara kerja rangkaian sensor yaitu pada saat tidak adanya penghalang antara
laser pointer infra merah dengan photodioda (cahaya langsung mengenai photodioda),
maka photodioda akan terhubung. Hal ini mengakibatkan TR1 mendapat bias mundur
dimana arus dari V1 dan TR1 mengalir menuju ground melalui photodioda. Sementara
TR2 akan mendapat bias maju dari V2 sehingga led akan menyala dan
P1.0
berlogika 1 (high).
Sebaliknya apabila photodioda terhalang, maka photodioda akan terputus
sehingga TR1 mendapat bias maju dari V1. Sedangkan arus dari TR2 mengalir
melalui TR1 menuju ground. Pada keadaan ini TR2 mendapat bias mundur sehingga
led akan padam dan P1.0 berlogika 0 (low).
19
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
III.1.5 Rangkaian Buzzer
Rangkaian buzzer adalah rangkain yang berfungsi untuk mengaktifkan buzzer
sehingga menghasilkan bunyi. Rangkaian buzzer ini dikendalikan oleh P2.7. Pada
saat rangkaian mendapatkan logika 1 (high) maka buzzer akan aktif. Keadaan ini
didapat ketika kecepatan kendaraan melebihi batas kecepatan kendaraan yang telah
diset melalui keypad.
Gambar 3.6 Rangkaian Buzzer
III.1.6 Rangkaian Display Seven Segmen
Hasil pengukuran kecepatan kendaraan dan jumlah kendaraan yang terdeteksi oleh
sensor akan ditampilkan pada seven segmen. Rangkaian seven segmen tampak seperti
pada gambar di bawah ini.
20
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
BC 547
5V
4,7
BC 547
BC 547
μF
8 K2
A B C D E F G
P3.1
10 PF
11,059 MHz
10 PF
1 RST
2
3
4 XTAL1
5 XTAL1
6
7
8
9
10 Gnd
A B C D E F G
A B C D E F G
VCC 20
P1.7
19
P1.6
18
P1.5
17
P1.4
16
P1.3
15
14 P1.2
13 P1.1
P1.0
12
P3.7
11
AT 89C2051
DISPLAY KECEPATAN KENDERAAN
Gambar 3.7 Rangkaian Display Seven Segmen
Display terdiri terdiri dari dua bagian yaitu bagian pertama untuk
menampilkan kecepatan kendaraan dan bagian yang kedua untuk menampilkan
jumlah kendaraan. Setiap bagian rangkaian display dikendalikan oleh sebuah
mikrokontroler AT89C2051 yang berfungsi sebagai driver display seven segmen.
Rangkaian ini dihubungkan secara parallel dengan mikrokontroler AT89S51 melalui
P2.3 dan P2.4 serta sebuah masukan enable pada P3.1
Seven segmen yang digunakan adalah aktip low, ini berarti segmen akan hidup
jika diberi data low (0) dan segmen akan mati jika diberi data high (1). Untuk
menampilkan angka pada seven segmen, maka data yang harus diberikan adalah
sebagai berikut:
a. Untuk menampilkan angka nol, data yang harus dikirim adalah
011h.
b. Untuk menampilkan angka satu, data yang harus dikirim adalah
0dbh
c. Untuk menampilkan angka dua, data yang harus dikirim adalah
038h
d. Untuk menampilkan angka tiga, data yang harus dikirim adalah
098h
e. Untuk menampilkan angka empat, data yang harus dikirim adalah 0d2h
f. Untuk menampilkan angka lima, data yang harus dikirim adalah
094h
g. Untuk menampilkan angka enam, data yang harus dikirim adalah
016h
h. Untuk menampilkan angka tujuh, data yang harus dikirim adalah
0d9h
21
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
i. Untuk menampilkan angka delapan, data yang harus dikirim adalah 010h
j. Untuk menampilkan angka sembilan, data yang harus dikirim adalah 0d0h
k. Untuk tampilan kosong (tidak ada nilai yang tampil), data yang harus dikirim
adalah 0ffh
Program untuk menampilkan angka pada display seven segmen adalah sebagai
berikut:
bil0 equ 011h
; untuk menampilkan angka nol
bil1 equ 0dbh
; untuk menampilkan angka satu
bil2 equ 038h
; untuk menampilkan angka dua
bil3 equ 098h
: untuk menampilkan angka tiga
bil4 equ
0d2h
; untuk menampilkan angka empat
bil5 equ
094h
; untuk menampilkan angka lima
bil6 equ
016h
; untuk menampilkan angka enam
bil6 equ
0d9h
; untuk menampilkan angka tujuh
bil6 equ
010h
; untuk menampilkan angka delapan
bil6 equ
0d0h
; untuk menampilkan angka sembilan
bilkosong equ 0ffh ; untuk tampilan kosong
III.1.7 Rangkaian Keypad
Rangkaian keypad terdiri dari 3 tombol masukan (berupa tombol push on) dengan
masing-masing tombol memiliki fungsi yang berbeda, yaitu:
a. Tombol 1 berfungsi sebagai reset.
Jika saklar sw1 ditekan, reset bekerja secara manual, aliran arus akan
mengalir dari VCC menuju RST, tegangan ini mengakibatkan RST
berlogika 1. Jika saklar dilepas aliran arus dari VCC akan terhenti dan
tegangan pada RST akan turun menuju ke nol sehingga logika pada kaki
RST menjadi 0 dan proses reset selesai.
22
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
Gambar 3.8 Skema rangkaian reset
b. Tombol 2 berfungsi sebagai masukan untuk mengeset batas kecepatan
maksimum kendaraan (skala 10 km/jam)
c. Tombol 3 berfungsi untuk start pengukuran kecepatan.
Alat pengukur kecepatan kendaraan ini akan aktif bila diberi masukan melalui
keypad.
23
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
III.2. Metode Pengambilan Data
Setelah perancangan alat dan rangkaian selesai dirakit maka alat akan diuji baik
program maupun rangkaian secara keseluruhan. Untuk mengendalikan rangkaian
maka dibuatlah program sebagai berikut:
a. Program untuk subrutin delay 1 ms
Lamanya waktu tunda dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut :
Kristal yang diginakan adalah 11,0592 MHz, sehingga 1 siklus mensin membutuhkan
12
=1,08 μS , sehingga waktu tunda untuk delay 1_mS adalah:
11,0592 MHz
waktu :
Delay_1mS:
Mov
B,#20 ; 1 siklus x 1,08 μS
D3:
MOV R2,#22 ; 2 siklus x 1,08 μS
D4:
DJNZ R2,D4 ; 2 siklus x 1,08 μS x 22
DJNZB,D3
; 2 siklus x 1,08 μS
RET
; 1 siklus x 1,08 μS
x 20 = 1,038 mS
Jadi waktu untuk mengeksekusi program delay 1mS adalah 1,038mS.
b. Program untuk subrutin penghitungan jumlah tundaan waktu
Sense1a:
Mov
A,P1
;baca port 1
Cjne
A,#2,Sense1
;photo terhalang ?
R0
;index jumlah tundaan waktu
Sense2:
Inc
Acall Delay_1mS
Mov
A,P1
Cjne
R0,#250,Sense3
;maximum tundaan waktu = 250 ms
Ajmp Step1
Sense3:
Cjne
A,#0,Sense2
;kedua sensor photo tertutup ?
24
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
Dari program di atas dapat diketahui bahwa penghitungan waktu dimulai tepat
pada saat sensor 1 tertutup dan penghitungan akan berhenti pada saat sensor 2
tertutup. Dimana pada keadaan ini P1.0 dan P1.1 mendapatkan trigger negatif. Hal ini
dapat digambarkan pada gambar di bawah ini.
Sensor 1
Sensor 2
t (ms)
Gambar 4.1 Diagram penghitungan waktu antara sensor 1 dengan sensor 2
c. Program untuk subrutin penghitungan kecepatan
Mov
A,#180
Mov
B,R0
;Pembagi pindah ke B
Div
AB
;Pembagian A dgn B
Push
Acc
;Simpan hasil bagi di stack
Mov
B,#10
Mul
AB
;Hasil bagi x 10
Mov
R1,A
;Simpan di R1
Mov
B,R0
;Pembagi di B
Pop
Acc
;Munculkan hasil bagi pertama
Mul
AB
;Kalikan hasil bagi dgn pembagi
Mov
50H,A
;simpan di Ram 50H
Mov
A,#180
;isi dgn 180
subb
A,50H
;kurangkan dgn data di 50H utk dapatkan selisihnya
25
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
Push
Acc
;simpan di stack
Subb A,#25
;Uji apakah A lebih besar/kecil dr 25
JC
J1
;Lompat bila A lebih kecil dr 25
Mov
A,R0
;Teruskan bila A > 25
Mov
B,#10
;
Div
AB
;bagi pembagi dgn 10
Xch
A,B
;tukarkan A dgn B
Pop
Acc
;Munculkan selisih dr pembagian pertama
Div
AB
;bagi dgn pembagi yg telah dibagi 10
Add
A,R1
;jumlahkan dgn hasil bagi pertama
Mov
60H,A
Ajmp Konversi
;bila selisih < 25 maka
Mov
B,#10
;
Mul
AB
;kalikan selisih pembagian pertama dgn 10
Mov
B,R0
;
Div
AB
;bagi selisih yang telah di x10 dgn pembagi
Add
A,R1
;jumlahkan dgn hasil bagi pertama
Mov
60H,A
d. Program untuk subrutin membunyikan alarm
Banding:
Mov
A,60H
Subb A,70H
JC
ADACARRY ;Setpoint diatas kec. terukur ada carry
Mov
B,#5
;Setpoint dibawah kec. terukur tdk ada carry
SetB
P2.7
;Hidupkan buzer
Clr
P2.6
;Hidupkan led
MOV 12h,#5
;Counter utk buzzer
ADACARRY:
CLR
C
RET
26
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
e. Program subrutin untuk menampilkan kecepatan
Display:
Setb
P3.7
;Enablekan input display kecepatan
Acall Delay_5mS
Acall Delay_5mS
Acall Delay_5mS
Mov
A,R5
Acall Serial_out
Mov
A,R6
Acall Serial_out
Mov
;kirim kec. melalui serial port
;kirim kec. melalui serial port
A,R7
Acall Serial_out
;kirim kec. melalui serial port
Clr
;Disable display kecepatan
P3.7
Ret
27
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1. HASIL
Untuk mengetahui ketelitian alat yang telah dirancang maka dilakukan suatu
pengujian. Hasil pengukuran kecepatan yang diperoleh dibandingkan dengan
kecepatan secara teori.
Hasil dari pengujian ini ditunjukkan pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Pengujian alat secara keseluruhan
Set point
Secara teori
Alat
(km/jam)
(km/jam)
(km/jam)
17,646
17
29,064
28
3
40,483
39
4
30,102
29
43,596
42
Aktif
6
51,008
49
Aktif
7
33,216
32
40,483
39
53,977
52
Aktif
10
60.206
58
Aktif
11
51,008
49
60,206
58
71,624
69
NO
1
2
5
8
9
12
13
30
40
50
60
Alarm
Aktif
Aktif
28
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
IV.2. PEMBAHASAN
Persamaan yang digunakan untuk perhitungan persentase (%) kesalahan adalah :
% kesalahan =
vteori − v praktek
vteori
x100%.........................................................(4.2)
Sehingga dengan menggunakan persamaan (1) diperoleh % kesalahan untuk
pengukuran kecepatan seperti ditunjukkan pada tabel 4.2.
Set point
Secara teori
Alat
(km/jam)
(km/jam)
(km/jam)
17,646
17
3,660%
29,064
28
3,660%
3
40,483
39
3,663%
4
30,102
29
3,660%
43,596
42
3,660%
6
51,008
49
3,662%
7
33,216
32
3,660%
40,483
39
3,663%
53,977
52
3,662%
10
60.206
58
3,664%
11
51,008
49
3,662%
60,206
58
3,664%
71,624
69
3,663%
NO
1
2
5
8
9
12
13
30
40
50
60
% kesalahan
Tabel 4.2. Persentase (%) kesalahan pengujian alat akibat kesalahan dalam penentuan
waktu tunda 1ms
Dari hasil pengujian diperoleh % kesalahan rata- rata sebesar 3,661 %.
29
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
Besarnya persentase ralat akibat kesalahan dalam menentukan jarak dua sensor adalah
sebagai berikut:
a. jarak antara dua sensor secara teori
= 50 cm
b. jarak antara dua sensor pada rangkaian (praktek) = 50,2 cm
No
Vpraktek
(km/jam)
Vteori
(km/jam)
tpraktek
(mS)
tteori
(mS)
% kesalahan
1
17
17,575
106,305
102,413
3,271%
2
28
28,948
64,542
62,179
3,274%
3
39
40,321
46,338
44,641
3,276%
4
29
29,982
62,317
60,035
3,275%
5
42
43,423
43,028
41,452
3,277%
6
49
50,661
36,881
35,530
3,278%
7
32
33,083
56,475
54,407
3,273%
8
39
40,321
46,338
44,641
3,276%
9
52
53,763
34,753
33,480
3,279%
10
58
59,966
31,158
30,017
3,278%
11
49
50,661
36,881
35,530
3,278%
12
58
59,966
31,158
30,017
3,278%
13
69
71,337
26,191
25,232
3,276%
Tabel 4.3. Persentase (%) kesalahan pengujian alat akibat kesalahan dalam
menentukan waktu tunda dan jarak dua sensor
Dari hasil pengujian diperoleh % kesalahan rata- rata sebesar 3,276%.
30
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
V. KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian dan uji coba
maka dapat diambil beberapa
kesimpulan
sebagai berikut.
1. Berdasarkan hasil yang diperoleh pada uji coba maka alat ini berfungsi dengan baik
dan sesuai dengan yang diharapkan.
2. Alat ini dapat digunakan untuk mendeteksi kecepatan kenderaan yang melebihi
kecepatan dengan mengaktifkan alarm.
3. Dari pengujian yang dilakukan diperoleh persentase (%) kesalahan rata-rata akibat
kesalahan dalam penentuan waktu tunda sebesar 3,6 %, dan persentase (%)
kesalahan rata-rata akibat kesalahan dalam penentuan waktu tunda dan jarak dua
sensor sebesar 3,2%
V.2. Saran
Setelah melakukan penelitian ini diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran
untuk dapat melakukan penelitian lebih lanjut, antara lain :
1. Untuk meningkatkan kinerja alat maka perlu ditambahkan kamera untuk mengenali
kendaraan yang melebihi batas kecepatan.
2. Untuk pengujian sebaiknya dilakukan dengan alat ukur kecepatan digital untuk
memperoleh hasil yang maksimal.
3. Penulis mengharapkan kelanjutan dari perancangan ini dapat memberi manfaat
yang lebih besaar untuk dunia perancangan elektronika.
31
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto.2002. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55. Yogyakarta: Gava Medan.
Budiharto,Widodo.2005.PerancanganSistemdanAplikasiMikrokontrolerJakarta:.
Daryanto, 2000, Teknik Elektronika, Edisi 1, Jakarta, PT. Bumi Aksara.
Malvino, 1981, Prinsip-prinsip Elektronika, Edisi 2, Erlangga, Jakarta.
Nalwan Paulus Andi, 2003, Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrolkontroler
AT89C51, Cetakan 2, Jakarta, PT, Elexmedia Komputindo.
Suhata, 2005, Aplikasi Mikrokontroler, Jakarta, PT. Elexmedia Komputindo.
Sutrisno, 1985, Elektronika Teori dan Dasar Penerapannya, Jilid 1, ITB Bandung.
32
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008
33
Bisman Perangin-Angin : Rancangan Alat Pengukur Kecepatan Kenderaan Di Jalan Tol Berbasis Mikrokontroler
AT89S51, 2008