pemanfaatan ukit untuk modul praktikum mikrokontroler pada

PEMANFAATAN UKIT UNTUK MODUL PRAKTIKUM
MIKROKONTROLER PADA LABORATORIUM DIII TEKNIK
Fajar Aris Pratama, Eneng Tita Tosida, Andi Chairunnas
Jurusan D3 Teknik Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Pakuan
Jl. Pakuan PO BOX. 452, Bogor
Telp/Fax (0251) 8375547
E-mail : [email protected]
ABSTRAK
Rancang Bangun Prototype Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler
AT89S51 Menggunakan Sensor Passive Infrared (PIR). bila input gerak yang
terdeteksi oleh PIR dan sensor akan mengirim nilai 1 / on mikrokontroler AT89s51.
Ketika mikrokontroler bekerja maka motor DC akan bergerak membuka pintu dan
akan ada delay selama 4 detik untuk kembali menutup pintu. Dalam merancang dan
mengimplementasikan pintu otomatis , metode pengembangan yang digunakan yaitu
menggunakan metode penelitian bidang hardware progamming, terbagi menjadi
sepuluh tahapan yaitu perencanaan proyek penelitian, penelitian, pengetesan
komponen, desain sistem mekanik, desain sistem listrik, desain software, tes
fungsional, integrasi dan perakitan, tes fungsional seluruh sistem dan optimasi sistem.
Sistem sensor PIR yang di gunakan pada pintu otomatis ini apabila jarak jangkau
sensor mendeteksi sebuah objek gerak maka pintu akan terbuka secara otomatis
dengan waktu bukanya selama 4 detik. Sensor yang digunakan pada prototype ini
sensor passive infrared (PIR) , mikrokontroler AT89s51 , motor driver dan
softwarenya menggunakan avrsop II dan disimulasikan dengan ISIS. Penelitian ini
dilakukan di Gedung 2 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan alam ,
Universitas Pakuan.
Infrared. Adapun alat tersebut
merupakan serangkaian komponen
elektronika
berbentuk
prototype
sebuah pintu yang dapat bergeser
secara otomatis yang
dikontrol
menggunakan
program
mikrokontroler. Bahasa pemograman
yang akan digunakan adalah bahasa
pemograman tingkat rendah (Low level
language) Assembler yang di isi pada
sebuah chip Intregate circuit (IC).
Tujuan penelitian ini adalah untuk
membuat Rancang Bangun Prototype
Pintu
Otomatis
Berbasis
PENDAHULUAN
Mikroprosesor merupakan salah
satu ilmu dalam bidang elektronika
yang dipelajari pada perkuliahan
jurusan Sistem Komputer. Pada
perkembangan muncul suatu gagasan
untuk mengimplementasikan sebuah
alat berbasis mikroprosesor yang
secara otomatis dan efisiensi. Salah
satunya membuat sebuah penelitian
ilmiah yang di beri judul Rancang
Bangun Prototype Pintu Otomatis
Berbasis Mikrokontroler AT89s51
Menggunakan
Sensor
Passive
1
Mikrokontroler
AT89s51
Menggunakan sensor Passive Infrared
(PIR). Ruang lingkup penelitian
dibatasi pada pembuatan Kipas Angin
Otomatis menggunakan mikrokontroler ATMega328 dengan sensor suhu
LM35.
programming yang ditempuh melalui
10 tahapan. Tahapan tersebut dapat
dilihat pada diagram di bawah ini.
Project Planning
TINJAUAN PUSTAKA
Mikrokontroler tipe AT89S51
merupakan mikrokontroler keluarga
MCS-51 dengan konfigurasi yang
sama persis dengan AT89C51 yang
cukup terkenal, hanya saja AT89S51
mempunyai fitur ISP (In-System
Programmable Flash Memory). Fitur
ini memungkinkan mikrokontroler
dapat diprogram langsung dalam suatu
sistem elektronik tanpa melalui
Programmer Board atau Downloader
Board.
Mikrokontroler
dapat
diprogram langsung melalui kabel ISP
yang dihubungkan dengan paralel port
pada suatu Personal Computer.
Sensor merupakan sebuah alat
yang dapat menghasilkan sinyal-sinyal
tertentu pada kondisi tertentu. Pada
bagian sensor, digunakan Sensor
Passive
InfraRed
(PIR)
tipe
KC7783Runtuk mengetahui kondisi
apakah ada atau tidaknya objek
manusia. Bila ada maka PIR akan
menggeluarkan
output
berupa
tegangan sebesar 3.32-5 volt DC yang
akan
menjadi
input
untuk
mikrokontroler
dan
di
proses
sedemikian rupa untuk menggerakan
motor. pintu terbuka jika PIR
mendapat input objek manusia dan
sebaliknya pintu tertutup jika PIR
tidak mendapat input.
METODE PENELITIAN
Tahap penelitian yang digunakan
dalam penelitian ini menggunakan
metode
pendekatan
hardware
Mechanical Design
Research
Part Testing
Electrical Design
Software Design
Functional Test
Integration
Overall
Testing
Succsess
Optimization
Gambar 1Tahapan Penelitian
Penelitian (Project Planning)
Dalam perencanaa proyek
penelitian, terdapat beberapa hal
penting yang harus ditentukan dan
dipertimbangkan, antara lain :
Dalam penelitian ini topik
diambil
dari
Rancang Bangun
Prototype Pintu Otomatis Berbasis
Mikrokontroler
AT89s51
Menggunakan sensor Passive Infrared
(PIR)
Estimasi
Bahan
2
Kebutuhan
Alat
Dan
Pada tahap ini dilakukan
estimasi kebutuhan alat dan bahan
yang akan digunakan dalam penelitian.
Spesifikasi kebutuhan dan alat yang
akan digunakan, antara lain :
1. Komputer
2. Mikrokontroler AT89s51
3. Sensor Passive Infrared (PIR)
4. Motor DC
5. Driver Motor
6. Adapter
7. Trafo
8. Dioda
9. Resistor
10. Rangka
Alat pendukung
1. Kabel jumper
2. Multimeter
3. Obeng
4. Lem
5. Pisau
6. Bor
7.
Penelitian (Research)
Setelah perencanaan telah
matang, dilanjutkan dengan penelitian
awal dari aplikasi yang akan dibuat.
Pada tahap penelitian dilakukan
perancangan awal rangkaian Pintu
Otomatis ini untuk memastikan bahwa
rangkaian ini dapat diintegrasikan.
Pengetesan
Komponen
(Part
Testing)
Dalam tahap ini dilakukan
pengetesan komponen atau alat
terhadap fungsi kerja komponen
berdasarkan kebutuhan dari aplikasi
yang akan didesain. Pengetesan ini
dilakukan menggunakan Kabel USB
Arduino sebagai downloader.
Desain Sistem Mekanik (Mechanical
Design)
Dalam perancangan perangkat
keras, desain mekanik merupakan hal
penting yang harus dipertimbangkan.
Pada umumnya kebutuhan aplikasi
terhadap desain mekanik antara lain:
1. Bentuk dan Ukuran PCB
2. Dimensi
dan
Massa
keseluruhan sistem
3. Ketahanan dan Fleksibilitas
terhadap lingkungan
4. Penempatan Modul
Blok Diagram Sistem
Rancangan
hardware
secara umum di gambarkan pada
blok diagram seperti pada
gambar 5 :
INPUT
PROSES
OUTPUT
DRIVER
MOTOR
SENSOR PIR
Mikrokontroler
AT89s51
SEBAGAI
PENGENDALI
MOTOR DC
Gambar 2. Blok Diagram Sistem
Rangkaian Mikrokontroler AT89s51
Rangkaian minimum sistem
AT89s51 berfungsi sebagai pengendali
utama dari sistem kipas angin
otomatis. Mikrokontroler ini mendapat
tegangan dari adapter sebesar 12V,
Mikrokontroler ini mempunyai range
inputan 7-12V yang di sajikan pada
gambar 6
3
Rangkaian
Driver
Motor
Driver motor merupakan salah satu
perangkat umum yang digunakan
untuk kendali motor DC. Driver motor
ini
yang
nantinya
bertugas
mengendalikan arah putaran maupun
kecepatan motor DC yang akan
dikendalikan, du sajikan pada gambar
Gambar 5. Rangkaian Driver Motor
Desain Software (Software Design)
Pembuatan perangkat lunak
sistem harus mengutamakan cara kerja
yang efisien berikut flowchart dari
sistem tersebut pada gambar di bawah
ini
Gambar 3. Rangkaian Mikrokontroler
AT89s51
Rangkaian Sensor PIR
Modul sensor LM35 ini hanya
memiliki tiga kaki yaitu VCC
(Positive), Vout (Signal) dan Ground
(Negatif) Rangkaian sensor berfungsi
untuk memonitoring objek manusia
start
Sensor
on = 1
Sensor
Proses
off
=0
mikrokontr
oler
Sensor =
sensor on
Sensor =
sensor off
Delay
dan sebagai modul inputan pada
rangkaian.
Gambar 4. Rangkaian Sensor PIR
Pintu
terbu
ka
End
Pintu
tertut
up
Gambar 6 Desain Software
Implementasi
Implementasi adalah suatu
tindakan atau pelaksanaa dari sebuah
rencana yang sudah disusun secara
4
matang dan terperinci. Berikut adalah
diagram pembuatan Rancang Bangun
Prototype Pintu Otomatis Berbasis
Mikrokontroler
AT89S51
Menggunakan
Sensor
Passive
Infrared.
Gambar 8 Diagram Perubahan C ke
hex
Integrasi
atau
Perakitan
(Integration)
Pada proses integrasi ini
dilakukan
proses
perakitan
berdasarkan dari proses desain, baik
desain mekanis, elektronik maupun
desain software. Terdapat dua tahap
yang dilakukan pada integrasi yaitu
material collectingdan assembling.
Material Collecting
Pada tahap ini dilakukan
pengumpulan alat dan bahan yang
akan digunakan untuk pembuatan
Rancang Bangun Prototype Pintu
Otomatis Berbasis Mikrokontroler
AT89s5 Menggunakan Sensor Passive
infrared. Berikut hardware yang
digunakan
meliputi,
modul
Mikrokontroler AT89s5, modul sensor
PIR, modul driver motor. dilakukan
juga pengumpulan software-software
penunjangnya
START
SOFTWARE
HARDWARE
PROSES
PEMBUATAN
SOFTWARE
DENGAN
BAHASA C
PROSES
PERAKITAN
RANGKAIAN
TEST PROGRAM
DENGAN ISIS
PROSES
DOWNLOAD
MIKROKONTROLER
UJI COBA HASIL
HARDWARE DAN
SOFTWARE
FINISH
Gambar 7. Blok Diagram
Implementasi
Proses Kompiler Program
Win AVR adalah paket AVRGCC untuk distribusi microsoft
window. Sedangkan AVR-GCC adalah
sekumpulan tool/alat/software yang
digunakan untuk dimengerti oleh
mikrokontroler AVR yaitu(*.HEX)
intel.
.S
.Lib
.c
C Compiler
.c
.S
Assembler
Obj
Linker
.S
.h
.hex
Programmer
Object Copy
.elf
Debugger
5
Material Collecting Hardware
Pengumpulan
Komponen
dasar
meliputi sebagai berikut :
1. Modul
Mikrokontroler
AT89S51
Gambar 12 . Motor DC
Material Collecting Software
Pada tahap ini dilakukan
pengumpulan
software-software
penunjang yang akan digunakan untuk
mengimplementasikan Pintu Otomatis
. Software-software tersebut adalah:
1.
AVR
Studio4,
sebagai
penulisan,
compilerlisting
program bahasa C.
2.
ISIS Proteus sebagai software
untuk menggambar skematik
rangkaian atau simulator.
3.
AVROSPII sebagai software
uploader listing program berupa
file
hex
ke
dalam
mikrokontroler.
Gambar 9. Modul Mikrokontroler
2. Modul Driver Motor
Gambar 10. Modul Driver Motor
Keterangan Alat dan Dimensi Alat
Alat yang dibuat untuk
Rancang Bangun Prototype Pintu
Otomatis Berbasis Mikrokontroler
AT89s51
Menggunakan
sensor
Passive Infrared (PIR) . Adapun hasil
integrasi seluruh modul ke dalam
rangkaian Alat dapat dilihat pada
gambar di bawah ini
3. Sensor Passive infrared
Gambar 11 . Sensor PIR
4. Motor DC sebagai gerak
rotasi
6
sistem kerja alat mulai dari awal
sampai akhir bekerjanya rangkaian.
Awal dari sistem kerja rangkaian
ini adalah saat mikrokontroler yang di
beri inputan berupa gerakan maka
Seven driver motor akan menggerakan
motor
DC,
itu
menandakan
Mikrokontroler berfungsi dengan baik.
Langkah selanjutnya yaitu mengetikan
listing program yang di Compile dan di
Upload
menggunakan
Software
AVROSPII.
Setelah
melakukan
uploading menggunakan
conector
USB PC to DOWNLOADER maka
langkah
selanjutnya
adalah
memonitoring sistem kerja pada setiap
bagian komponen. Sistem kerja alat ini
di mulai saat sensor PIR dihadapkan
dengan gerakan , maka driver motor
akan menggerakan motor DC yg akan
membuka pintu dan dengan rangkaian
yang telah dibuat sedemikian rupa
mengakibatkan PIR menjadi input
berlogika 0 terhadap mikrokontroler
AT89s51. Setiap PIR berlogika 0
terhadap
mikrokontroler
akan
mengubah
nilai
jumlah
yang
ditampilkan pada driver motor
Test Struktural
Test Struktural dilakukan dengan
mengetest simulasi modul dengan
software ISIS setelah sukses maka
akan di rangkai modul itu di papan
PCB. Sebelum komponen di pasang di
papan PCB, komponen di uji coba
menggunakan multitester apakah
kompenen tersebut berfungsi dengan
baik atau tidak. Berikut ini gambar 16 :
Gambar 13. Hasil integrasi seluruh
modul ke dalam rangkaian sistem
Pada gambar diatas terdiri semua
gabungan modul-modul diantaranya
Modul Mikrokontroler AT89s51,
Modul sensor passive infrared (PIR),
Modul Motor driver. Dimana modulmodul tersebut saling berinteraksi satu
sama lain. Input yang dihasilkan
berasal dari sensor passive infrared
(PIR) yang memonitoring gerakan .
Gerakan yang terdeteksi oleh sensor
kemudian di ubah menjadi tegangan
listrik dan selanjutnya hasil tegangan
tersebut diproses oleh Mikrokontroler
untuk memberikan/mengatur intruksi
kepada rangkaian motor driver untuk
menambahkan nilai secara otomatis
pada motor DC.
Pembahasan
Pada tahap ini akan di lakukan
pebahasan sistem kerja alat mulai dari
pembahasan inputan prosses dan di
akhiri dengan output, yang bertujuan
untuk mengetahui
bagaimanakah
7
Gambar 16. Sistem Sensor PIR
Gambar 14. Simulasi
menggunakan ISIS
Test Fungsional (Functional Test)
Tes
fungsional
dilakukan
terhadap integrasi sistem listrik dan
software yang telah didesain. Tes ini
dilakukan
untuk
meningkatkan
performa dari perangkat lunak untuk
pengontrollan desain listrik dan
mengeliminasi error (Bug) dari
software tersebut.
Test ini dilakukan terhadap
sistem
listrik
dari
modul
mikrokontroler, modul sensor PIR,
modul criver motor, dan motor DC.
Modul PIR sebagai inputan untuk
memonitoring gerakan.
Gambar 15. Modul rangkaian
Sistem Semsor PIR
Sistem sensor PIR melakukan
deteksi sebuah objek yang bergerak
dengan jarak kepekaan sekitar 0 meter
s/d 3 meter maka pintu akan terbuka
otomatis dengan durasi delay-nya
selama 4 detik, jika suatu objek yang
bergerak lebih dari jarak jangaku
sensor maka pintu tidak akan terbuka.
Berikut ilustrasi system sensor PIR
disajikan pada gambar 29.
Gambar 17. Sensor PIR sebagai input
8
besar bisa ditambahkan gear box
dengan rasio putaran yang lebih besar
dari rasio putaran motor sendiri.
Kesimpulan
Rancang Bangun Prototype
Pintu
Otomatis
Berbasis
Mikrokontroler
AT89s51
Menggunakan sensor Passive Infrared
(PIR) dirancang dan dibuat untuk
memberikan kemudahan rancangan
pintu otomatis yang akan diterapkan
di Gedung FMIPA Universitas Pakuan
Bogor.
Dalam
merancang
dan
mengimplementasikan pintu otomatis ,
metode
pengembangan
yang
digunakan yaitu menggunakan metode
penelitian
bidang
hardware
progamming, terbagi menjadi sepuluh
tahapan yaitu perencanaan proyek
penelitian, penelitian, pengetesan
komponen, desain sistem mekanik,
desain sistem listrik, desain software,
tes fungsional, integrasi dan perakitan,
tes fungsional seluruh sistem dan
optimasi sistem.
Sistem sensor PIR yang di
gunakan pada pintu otomatis ini
apabila
jarak
jangkau
sensor
mendeteksi sebuah objek gerak maka
pintu akan terbuka secara otomatis
dengan waktu bukanya selama 4 detik.
DAFTAR PUSTAKA
Harsal. S. 2009. Perancangan Sistem
dan Aplikasi Mikrokontroler. PT. Elex
Media Komputindo. Jakarta.
Putra, Y.K. 2000. Prinsip-prinsip dan
penerapan Digital. Erlangga. Jakarta.
Reza, T. 2007. Tafsiran Kamus
Elektronika. CV. Pustaka Grafika.
Yogyakarta
Sarawi, S. 2001. Vedemekum. PT.
Gramedia Pustaka Utama . Jakarta
Saran
Agar pintu dapat bergeser
dengan baik seperti yang diinginkan
sebaiknya pada permukaan bawah
pintu diberi pelicin atau bahan licin
agar pintu mudah bergeser saat motor
berputar dan menggeserkan pintu.
Untuk menambah kekuatan putaran
motor agar rasioputaran motor lebih
9