1 ARTIKEL 1.1 Latar Belakang Masalah Sholat lima waktu

ARTIKEL
1.1
Latar Belakang Masalah
Sholat lima waktu merupakan suatu kewajiban bagi semua umat
muslim baik dimanapun maupun kapanpun. Untuk itu kita sebagai umat
muslim senantiasa menjalankan sholat lima waktu tersebut baik di rumah,
di mushola, di masjid maupun di manapun kita berada.
Sebagai acuan dalam melaksanakan sholat lima waktu kita
senantiasa meihat waktu atau jam, oleh karena itu penulis akan merancang
sistem yang dapat digunakan sebagai penunjuk sholat lima waktu dengan
berbasis mikrokontroler AT89S52.
Dalam kesempatan ini penulis ingin merancang sistem penunjuk
sholat lima waktu yang akan di manfaatkan disebuah masjid yang berada
diwilayah sekitar penulis Semoga apa yang penulis rancang tersebut dapat
dipergunakan sebagaimana mestinya untuk keperluan penunjuk sholat
lima waktu.
1.2
Rumusan Masalah
Bagaimana merancangan alat penampil sholat lima waktu yang
dapat dijadikan pedoman bagi jama’ah Masjid. Dengan menggunakan
mikrokontroler AT89S52 dan tampilan digital sehingga mudah untuk
dilihat oleh jama’ah Masjid.
1.3
Batasan Masalah
Untuk menghindari meluasnya bahasan maka perlu adanya
batasan-batasan masalah yang meliputi :
1.
Merancang sistem penunjuk sholat lima waktu menggunakan
mikrokontroler AT89S52 dengan keluaran tampilan digital untuk
1
2
waktu, kalender dan masing-masing waktu sholat.
2.
Merancang sistem penunjuk waktu dengan menggunakan tombol
untuk mengatur tampilan waktu dan kalender secara manual.
1.4
Tujuan Penelitian
Adapun tujuannya dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah :
1.
Merancang alat penunjuk sholat lima waktu dengan keluaran
tampilan digital.
1.5
2.
Menjelaskan cara pembuatan alat penampil waktu sholat digital.
3.
Menjelaskan cara kerja dari alat penampil waktu sholat digital.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari alat yang dibuat dalam penelitian ini adalah :
1.
Dapat merancang alat penunjuk waktu sholat lima waktu dengan
keluaran digital.
2.
Dapat menjelaskan cara pembuatan alat penampil waktu sholat
digital.
3.
Dapat menjelaskan cara kerja dari alat penampil waktu sholat
digital
1.6
Mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler adalah komponen elektronika yang terdiri dari
sebuah mikroprosesor yang digabungkan dengan I/O dan memori
(RAM/ROM)
akan
membentuk
sebuah
sistem
mikrokomputer.
mikrokontroler terdiri dari unit mikroprosesor, memory, I/O, dan periferal.
Mikrokontroler mempunyai banyak jenis salah satunya adalah AT89S52.
Mikrokontroler
AT89S52
merupakan
pengembangan
dari
mikrokontroler MCS-51. Mikrokontroler ini biasa disebut juga dengan
3
mikrokontroler CMOS 8 bit dengan 8 Kbyte yang dapat diprogram sampai
1000 kali pemograman. Selain itu AT89S52 juga mempunyai kapasitas
RAM sebesar 256 bytes, 32 saluran I/O, Watchdog timer, dua pointer data,
tiga buah timer/counter 16-bit, programmable UART (Serial Port).
Memori Flash digunakan untuk menyimpan perintah (instruksi) berstandar
MCS-51, sehingga memungkinkan mikrokontroler ini bekerja sendiri
tanpa diperlukan tambahan chip lainnya (single chip operation), mode
operasi keping tunggal yang tidak memerlukan external memori dan
memori flashnya mampu diprogram hingga seribu kali. Hal lain yang
menguntungkan adalah sistem pemograman menjadi lebih sederhana dan
tidak memerlukan rangkaian yang rumit.
Sebuah mikrokontroler dapat berfungsi/bekerja apabila telah terisi
oleh program. Program terlebih dahulu dimasukan kedalam memori sesuai
dengan kebutuhan penggunaan pengontrol yang diperlukan dan yang
hendak dijalankan. Program yang dimasukan kedalam mikrokontroler
Atmel 89S52 adalah berupa file heksa (Hex File), dan program tersebut
berisikan instruksi atau perintah untuk menjalankan sistem kontrol.
Mikrokontroler merupakan single chip computer yang memiliki
kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang
berorientasi 6
kontrol, mikrokontroler berkembang dengan dua alasan utama,
yaitu kebutuhan pasar (market needed) dan perkembangan teknologi baru.
Dalam perkembangannya sampai saat ini, sudah banyak produk
mikrokontroler yang telah diproduksi oleh berbagai perusahaan pembuat
IC (Integrated Circuit) diantara salah satunya adalah jenis mikrokontroler
yang digunakan dalam perancangan alat ini yaitu mikrokontroler seri 8052
yang dibuat oleh ATMEL, dengan kode produksi AT89S52.
4
Gambar 3.1 Bentuk Mikrokontroler AT89S52
1.7
RTC DS1307
Real-time clock DS1307 adalah IC yang dibuat oleh perusahaan
Dallas Semiconductor. DS1307 merupakan sebuah IC yang dapat
digunakan sebagai pengaturan waktu yang meliputi detik, menit, jam, hari,
tanggal, bulan dan tahun. Pengaksesan data dilakukan dengan sistem serial
sehingga hanya membutuhkan dua jalur untuk komunikasi yaitu jalur
clock untuk membawa informasi data clock dan jalur data yang membawa
data.
a. Fitur-fitur DS1307
DS1307 memiliki fitur sebagai berikut :
i.
Real-time clock menyimpan data-data detik, menit, jam, tanggal
dan bulan dalam seminggu, dan tahun valid hingga 2100.
ii.
56-byte, battery-backed, RAM
(Random Access Memory)
Nonvolatile.
iii.
Antarmuka serial Two-wire (I2C).
iv.
Sinyal keluaran gelombang kotak terprogram (Programmable
squarewave).
v.
Konsumsi daya kurang dari 500nA menggunakan mode baterai
cadangan dengan operasional osilator.
5
vi.
Tersedia fitur industri dengan ketahanan suhu: -40°C hingga
+85°C.
vii.
Tersedia dalam kemasan 8-pin DIP atau SOIC.
b. Konfigurasi Pin DS1307
Susunan kaki-kaki dari IC DS1307 diperlihatkan seperti pada
gambar 2.1.
Gambar 3.2 Pin RTC DS1307
Penjelasan dari masing-masing kaki adalah sebagai berikut :
i.
X1 dan X2 adalah pin yang dihubungkan dengan kristal 32.768
KHz.
ii.
VBAT adalah pin yang dihubungkan masukan baterai +3V.
iii.
GND adalah pin yang dihubungkan Ground.
iv.
SDA adalah pin yang difungsikan sebagai jalur data.
v.
SCL adalah pin yang fungsikan sebagai jalur clock.
vi.
SQW/OUT adalah pin yang digunakan sebagai keluaran sinyal
kotak.
vii.
VCC adalah pin untuk mencatu tegangan 5V.
6
c. Peta Alamat DS1307
Pemetaan alamat pada RTC DS1307 dimana register-register
DS1307 ditempatkan pada lokasi pengalamatan 00h sampai 07h. sedangkan
register-register RAM (Random Access Memory) ditempatkan pada lokasi
pengalamatan 08h sampai 3Fh.
Khusus alamat 02H, bit-6 LOW untuk siklus jam 00–24 dan HIGH
untuk siklus jam 00–12. Bit-5 HIGH pada saat PM dan LOW pada saat AM
atau angka puluhan jika bit-6 LOW.
d. Register Kontrol DS1307
Register kontrol pada RTC DS1307 digunakan untuk mengontrol
operasi pada pin SQW/OUT.
Keterangan bit-bit pada register kontrol :
i.
Bit-7: Output Control (OUT)
Bit-7 adalah keadaan jika pin SQW/OUT di-disable sehingga tidak
mengeluarkan clock, bit-7 ini menentukan level sinyal yang keluar dari pin
SQW/OUT. Jika bit-7 ini LOW, maka level pin SQW/OUT ikut LOW dan
jika bit-7 ini HIGH, maka level pin SQW/OUT ikut HIGH.
ii.
Bit-4: Square-wave Enable
Digunakan
untuk
enable/disable
keluarnya
clock
dari
pin
SQW/OUT. HIGH berarti enable dan LOW berarti disable. Frekuensi sinyal
clock yang keluar dari pin SQW/OUT ditentukan oleh kondisi bit-1 dan bit0.
iii.
Bit 1, 0: Rate Select (RS1, RS0)
Digunakan untuk menentukan frekuensi yang keluar dari pin
SQW/OUT. Kombinasi nilai RS0, dan RS1 menghasilkan output gelombang
kotak dengan nilai frekuensi masing-masing.
7
1.8 IC ULN2803
ULN2803 adalah chip Integrated Circuit (IC) berupa rangkaian
transistor Darlinton dengan Tegangan Tinggi. Hal ini memungkinkan untuk
membuat antarmuka sinyal TTL dengan beban tegangan tinggi. Chip
mengambil sinyal tingkat rendah (TLL, CMOS, PMOS, NMOS - yang
beroperasi pada tegangan rendah dan arus rendah) dan bertindak sebagai
relay, menyalakan atau mematikan tingkat sinyal yang lebih tinggi di sisi
yang berlawanan.
Gambar 3.3 Sinyal pada ic ULN2803
Sebuah sinyal TTL beroperasi dalam selang 0-5V, dengan segala
sesuatu antara 0,0 dan 0.8V dianggap "rendah" (off), dan 2,2 sampai 5.0V
dianggap "tinggi" (on). Daya maksimum yang tersedia pada sinyal TTL
tergantung pada jenisnya, tetapi umumnya tidak melebihi 25mW (~ 5mA @
5V), sehingga tidak cukup untuk sesuatu seperti kumparan relay. Di sisi
output ULN2803 umumnya berada pada selang nilai 50V/500mA, sehingga
dapat mengoperasikan beban kecil secara langsung. Pada aplikasi lain,
sering digunakan untuk daya kumparan dari satu atau lebih relay, yang
8
memungkinkan tegangan yang lebih tinggi atau arus yang lebih kuat,
dikontrol oleh sinyal tingkat rendah. Dalam aplikasi arus kuat (listrik),
ULN2803 menggunakan tingkat rendah (TTL) sinyal untuk mengaktifkan
ataupun mematikan sinyal tegangan/arus yang lebih tinggi pada sisi output.
Secara fisik ULN2803 adalah konfigurasi IC 18-pin dan berisi
delapan transistor NPN. Pins 1-8 menerima sinyal tingkat rendah, pin 9
sebagai grounding (untuk referensi tingkat sinyal rendah). Pin 10 adalah
COM pada sisi yang lebih tinggi dan umumnya akan dihubungkan ke
tegangan positif. Pins 11-18 adalah output (Pin 1 untuk Pin 18, Pin 2 untuk
17, dst).
Gambar 3.4 ic ULN 2803
ULN2803 datang dalam konfigurasi IC 18-pin dan mencakup
delapan (8) transistor. Pins 1-8 menerima sinyal tingkat rendah, pin 9
didasarkan (untuk referensi tingkat sinyal rendah). Pin 10 adalah umum pada
sisi yang tinggi dan umumnya akan dihubungkan ke positif dari tegangan
yang Anda lamar ke kumparan relay. Pins 11-18 adalah output (Pin 1 drive
Pin 18, Pin 2 drive 17, dll).
1.9 IC HCF4094
9
HCF4094 adalah sirkuit terpadu monolitik dibuat dalam oksida
logam teknologi semikonduktor tersedia di PDIP-16 dan SO-16 paket. The
HCF4094 adalah 8 tahap, pergeseran seri mendaftar memiliki kait
penyimpanan yang terkait dengan setiap tahap untuk nyala data dari
masukan serial ke paralel output buffer 3-state. Output paralel dapat
dihubungkan langsung ke jalur bus umum. Data bergeser pada transisi jam
positif. Data dalam setiap tahap register geser ditransfer ke penyimpanan
mendaftar ketika input STROBE tinggi. Data dalam penyimpanan mendaftar
muncul di output setiap kali OUTPUT-ENABLE sinyal tinggi. Dua output
seri telah disiapkan untuk Cascading sejumlah HCF4094 perangkat. Data
tersedia di QS terminal output serial pada sisi clock positif untuk
memungkinkan operasi kecepatan tinggi dalam sistem mengalir di mana
waktu naik jam cepat. Informasi serial yang sama, tersedia di terminal Q'S
pada jam tepi negatif berikutnya, menyediakan sarana untuk Cascading
HCF4094 perangkat ketika waktu naik jam lambat.
Gambar 3.5 ic HCF4094
1.10 Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat,
sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan,
modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi
semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau
tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat
akurat dari sirkuit sumber listrik.
10
Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus
yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang
melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting
dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor
digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi
pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam
rangkaian-rangkaian
digital,
transistor
digunakan
sebagai
saklar
berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian
rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponenkomponen lainnya.
a. Cara Kerja Transistor
Dari banyak tipe-tipe transistor, pada awalnya ada dua tipe dasar
transistor, bipolar junction transistor (BJT) atau transistor bipolar dan fieldeffect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.
Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya
menggunakan dua polaritas pembawa muatan elektron dan lubang, untuk
membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu
daerah atau lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan
lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk
mengatur aliran arus utama tersebut.
Field-effect transistor (FET) juga dinamakan transistor unipolar
karena hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole,
tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam
satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya
(dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong
arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat
dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah
ketebalan kanal konduksi tersebut.
11
E
B
G
D
P-channel
PNP
S
C
C
B
NPN
G
D
N-channel
E
S
BJT
JFET
Gambar 3.6 Simbol transistor dari berbagai tipe
b. Transistor NPN
Transistor NPN terdiri dari selapis semikonduktor tipe-p di antara
dua lapisan tipe-n. Arus kecil yang memasuki basis pada tunggal emitor
dikuatkan di keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor NPN hidup
ketika tegangan basis lebih tinggi daripada emitor. Tanda panah dalam
simbol diletakkan pada kaki emitor dan menunjuk keluar (arah aliran arus
konvensional ketika peranti dipanjar maju).
c. Transistor PNP
Transistor PNP terdiri dari selapis semikonduktor tipe-n di antara
dua lapis semikonduktor tipe-p. Arus kecil yang meninggalkan basis pada
moda tunggal emitor dikuatkan pada keluaran kolektor. Dengan kata lain,
transistor PNP hidup ketika basis lebih rendah daripada emitor. Tanda panah
pada simbol diletakkan pada emitor dan menunjuk kedalam.
1.11
Resistor
Resistor atau yang biasa disebut (bahasa Belanda) werstand, tahanan
atau penghambat, adalah suatu komponen elektronik yang memberikan
hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif). Resistor
disingkat dengan huruf "R" (huruf R besar). Satuan resistor adalah Ohm,
yang menemukan adalah George Ohm (1787-1854), seorang ahli fisika
bangsa Jerman. Tahanan bagian dalam ini dinamai konduktansi. Satuan
12
konduktansi ditulis dengan kebalikan dari Ohm.
Kemampuan resistor untuk menghambat disebut juga resistansi atau
hambatan listrik. Besarnya diekspresikan dalam satuan Ohm. Suatu resistor
dikatakan memiliki hambatan 1 Ohm apabila resistor tersebut menjembatani
beda tegangan sebesar 1 Volt dan arus listrik yang timbul akibat tegangan
tersebut adalah sebesar 1 ampere, atau sama dengan sebanyak 6.241506 ×
1018 elektron per detik mengalir menghadap arah yang berlawanan dari arus
dengan nilai (tegangan electron) Qe=1,602×10-19 C.
Gambar 3.7 Bentuk fisik dari resistor
Cara membaca kode warna pada resistor adalah warna ke
satu menyatakan
angka,
warna ke
dua menyatakan
angka,
warna ke
tiga menyatakan banyaknya nol, warna ke empat menyatakan batas toleransi
ukur. Besarnya angka menurut warna dapat dilihat pada tabel 3.1. Contoh
membaca resistor dengan urutan gelang warna kuning, ungu, oranye, dan
emas:
Kuning
= 4.
Ungu
= 7.
Orange
= 000.
Emas
= Toleransi 5 %
Nilai dari resistor adalah Ohm atau 47k Ohm.
13