MIKROKONTROLLER - MAKALAH

MIKROKONTROLER

APLIKASI MIKROKONTROLER AT89S51 DALAM SISTEM KENDALI LAMPU BERBASIS KOMPUTER

                           

Gusti M Faisal Amrurrahman

10.04.0977

Kelas : D

SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER (STMIK) INDONESIA BANJARMASIN

TAHUN 2011

APLIKASI MIKROKONTROLER AT89S51 DALAM SISTEM KENDALI LAMPU BERBASIS KOMPUTER

Mikrokontroler AT89S51 (mC AT89S51) adalah mikrokontroler keluarga MCS51 yang mempunyai arsitektur dasar terdiri dari tiga bagian utama, yaitu memori, ALU (Arithmetic Logic Unit) dan I/O. Struktur memori dari AT89S51 terdiri dari Random Acces Memory (RAM) internal, Special Function Register (SFR) dan Flash Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Pin-out mikrokontroller AT89S51 tampak seperti pada Gambar 1 (Putra, 2002).

Seperti layaknya sebuah komputer, mikrokontroler juga membutuhkan perangkat lunak (software) dalam mengolah data. Tanpa software mikrokontroler tidak dapat bekerja sesuai yang diharapkan .

Program disusun dengan menggunakan pemrograman ALDS (Assembly Language Definition System). Bahasa assembly adalah bahasa pemrograman tingkat rendah yang langsung berinteraksi dengan perangkat keras komputer. Format bahasa assembly terdiri atas mnemonik, label, operand, dan komentar.

Penelitian ini diharapkan berguna sebagai salah satu masukan dan referensi bagi dunia IPTEK, khususnya bidang kendali berbasis mikrokontroler, dan dapat dikembangkan menjadi sistem kendali lain yang lebih kompleks.

Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Sistem peralatan untuk mengontrol lampu terdiri dari Personal Computer (PC),

mikrokontroler, rangkaian saklar lampu dan rangkaian sensor cahaya. Susunan peralatan

penelitian tampak dalam diagram kotak pada Gambar 2.

Komunikasi serial dengan PC dapat dilakukan dengan menggunakan IC RS232 (berfungsi mengubah level TTL ke RS232) yang dihubungkan ke port TXD dan RXD pada mC AT89S51 (Budiharto, 2004). Data melalui port tersebut dikirim secara bergantian (per bit) ke PC. Tipe komunikasi serial yang digunakan dalam penelitian adalah tipe UART (Universal Asyncronous Receiver Transmitter). Tipe UART secara lengkap memiliki sebuah bit berhenti (stop bit). Pengaturan baudrate diperlukan untuk mengatur kecepatan pengiriman dan penerimaan data antara dua prosesor. Kecepatan pengiriman dan penerimaan data ke dua prosesor harus bersesuaian. Jika tidak, maka sistem komunikasi serial akan gagal.

Saklar lampu berbentuk rangkaian elektronik yang berfungsi sebagai saklar elektrik untuk on/off lampu. Sensor cahaya yang digunakan dalam penelitian ini adalah LDR (Light Dependent Resistor) yang mempunyai karakteristik apabila intensitas cahaya yang mengenai LDR bertambah maka akan membuat hambatan LDR semakin kecil, dan jika intensitas cahaya yang mengenai LDR berkurang maka akan membuat hambatan LDR semakin besar. Lampu yang digunakan dalam penelitian ini adalah lampu biasa dengan spesifikasi berbentuk bohlam, daya 5 Watt dan tegangan 220 Volt.

Pengoperasian transistor sebagai saklar berarti transistor dioperasikan pada daerah jenuh (saturate) dan daerah sumbat (cut off). Jika berada pada daerah jenuh berarti transistor dalam keadaan tertutup antara kolektor dan emitor, sedangkan dalam daerah sumbat transistor berfungsi sebagai saklar yang terbuka. Untuk dapat mengoperasikan transistor pada daerah jenuh, perlu dilakukan pengaturan arus basis (IB) dan tegangan basis (VB) terhadap arus yang dialirkan pada kolektor. Basis hanya akan mengalirkan arus apabila terdapat beda potensial ± 0,7 Volt, sebab komponen penyusun transistor adalah dioda yang tegangan jatuhnya adalah sebesar ± 0,7 Volt untuk dapat mengalirkan arus (Malvino, 1996). Komponen yang menghubungkan saklar dengan lampu adalah

relay, yang bekerja secara elektromagnetik.

Rangkaian sensor cahaya tampak pada Gambar 6. Ketika LDR terkena cahaya lampu, maka hambatan LDR akan menurun drastis (± 300W). Hal ini akan menyebabkan arus basis (IB) mengalir dan dapat menyebabkan transistor menjadi menghantar (VCE atau tegangan keluaran (Vout) hampir sama dengan VCC). Keadaan ini akan diterima (dibaca) oleh mikrokontroler, yang akan mengirimkannya ke PC, sehingga user mengetahui bahwa lampu menyala. Sedangkan apabila LDR tidak terkena cahaya lampu, maka hambatan LDR akan sangat besar (± 10KW) dan tidak ada arus basis (IB) yang mengalir, sehingga transistor akan tersumbat (VCE = 0 atau tegangan keluaran mendekati nol). Keadaan ini diterima oleh mikrokontroler dan dikirim ke PC, sehingga ditampilkan pesan bahwa lampu padam.

Tahapan pemrograman pada mikrokontroler adalah sebagai berikut:

1. Inisialisasi hardware

2. Terima Interupsi Serial

3. Serial Buffer

4. Accumulator

5. Mengontrol Port 0

6. Baca LDR (Port 2)

7. Kirim ke PC

Langkah pertama dalam pembuatan perangkat lunak pada PC adalah inisialisasi hardware. Prosedur inisialisasi hardware meliputi dua prosedur, yaitu prosedur kirim dan prosedur terima. Prosedur kirim adalah prosedur untuk memberi perintah ke mikrokontroler, sedangkan prosedur terima adalah prosedur yang menerima data dari mikrokontroler. Untuk komunikasi serial program Delphi dengan mikrokontroler, pada Delphi digunakan komponen tambahan, yaitu comport sehingga prosedur inisialisasi hardware lebih singkat. Setelah merancang alat, maka dilakukan pengujian untuk mengetahui kinerja alat dan program yang telah dibuat. Pengujian dilakukan secara keseluruhan dengan menggabungkan semua unit alat dan program untuk membentuk suatu sistem yang lengkap sehingga dapat diketahui kinerja dari tugas akhir yang telah dibuat. Pengujian dilakukan baik pada perangkat keras maupun perangkat lunak. Pengujian program yang di-download ke mikrokontroler dapat dilakukan dengan menggunakan hyperterminal. Setelah proses download program ke mikrokontroler selesai, selanjutnya aktifkan hyperterminal dan langsung mengetikkan perintah yang diinginkan. Gambar 7 menunjukkan bahwa ketika diketikkan „A‟, maka akan menyalakan lampu1, dan apabila lampu menyala oleh mikrokontroler akan dikembalikan lagi „A‟, dan apabila lampu tetap menyala ketika dikirimkan karakter „A‟ lagi maka akan dikembalikan menjadi „a‟, dan ketika dikirimkan karakter „a‟ maka lampu1 akan padam.

Untuk melakukan pengujian pastikan bahwa semua perangkat sudah terhubung ke power supply dan lampu ke jala-jala listrik (AC 220V), kemudian program langsung di-run seperti tampak pada Gambar 8. Selanjutnya langsung klik tombol yang digunakan untuk menyalakan lampu sehingga akan muncul “lampu nyala” dan indikator berwarna hijau seperti Gambar 9, dan jika di klik lagi maka lampu akan padam dan indikator berwarna merah lagi.

Laporan yang tertera pada komponen label merupakan hasil pembacaan LDR, sedangkan indikator warna merah dan hijau adalah gambaran data yang dikirimkan ke mikrokontroler. Misalnya, jika data yang dikirimkan ke mikrokontroler adalah „A‟, maka indikator akan berwarna hijau, dan jika data yang dikirimkan adalah „a‟, maka indikator akan berwarna merah.

Gambar 10 merupakam tampilan program ketika ada lampu yang dinyalakan akan tetapi lampu tersebut tetap padam (dalam lingkaran merah). Sistem kendali lampu ini merupakan sistem kendali yang bersifat real time yang artinya user dapat mengetahui keadaan lampu (nyala atau padam) secara terus menerus berdasarkan data yang diterima oleh PC. Ketika tombol lampu1 ditekan, maka PC terus menerus mengirimkan karakter „A‟ hingga tombol lampu1 dimatikan. Demikian juga apabila tombol lampu1 sampai lampu8 ditekan, PC akan terus mengirimkan karakter „A‟, ‟B‟ sampai „H‟ ke mikrokontroler hingga tombol-tombol tersebut dimatikan, sehingga data yang masuk ke PC akan selalu dapat diketahui. Hal inilah yang menyebabkan data yang diterima bersifat real time. Dalam sistem kendali lampu ini masih terdapat kekurangan, baik pada hardware maupun software. Kekurangan pada hardware adalah penggunaan LDR sebagai sensor. LDR memiliki sensitifitas yang cukup tinggi sehingga perubahan intensitas cahaya yang kecil masih dapat terdeteksi. Maka ketika lampu yang satu padam, tetapi LDR membaca intensitas cahaya dari lampu yang lain akan menyebabkan laporan yang dikirimkan ke PC menjadi tidak valid. Kekurangan dari segi software adalah ketika user hanya meghidupkan satu lampu saja dari delapan lampu yang ada, maka laporan keadaan lampu akan muncul setelah beberapa detik (sekitar 20 detik), dan apabila laporan tersebut langsung muncul, maka laporan itu adalah laporan terakhir dari penyalaan lampu sebelumnya. Ketika lampu1 sampai lampu8 diklik laporan juga tidak langsung muncul, dan laporannya muncul secara acak. Namun dari hasil penelitian dapat dikatakan bahwa sistem kendali lampu ini sudah memenuhi syarat minimum sebagai suatu sistem kendali. Untuk memperoleh hasil yang lebih sempurna masih perlu dilakukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut.

Kesimpulan

Pembuatan sistem kendali lampu diawali dengan pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak, selanjutnya dilakukan pengujian, baik terhadap perangkat keras maupun perangkat lunak. Mikrokontroler AT89S51 dapat digunakan sebagai kendali lampu dengan baik. Penggunaan sensor LDR dengan sensitifitas yang cukup tinggi dalam sistem ini harus dikondisikan agar sensor tidak membaca intensitas cahaya dari lampu lain agar tidak mengacaukan laporan yang dikirim ke PC. Program yang digunakan untuk mengontrol lampu masih kurang sempurna karena ada delay atau tundaan dalam pengiriman laporan keadaan lampu.

Kepustakaan

Budiharto, W. 2004. Interfacing Komputer dan Mikrokontroler. Jakarta: Elex Media                                                      Komputindo.

Cahyono, B. E. 2002. Alat Deteksi Komposisi Susu dengan Menggunakan Metode Spektroskopi

Cahaya Tampak. Tesis. Bandung: ITB.

Hasan. 1998. “Aplikasi Sistem Kontrol Optimal dalam Reaktor Nuklir.” Elektro Indonesia Online

edisi 12 Maret 1998.

Humphries, J. T. and Sheets, L. P. 1983. Industrial Electronics. Belmont, CA: Wadsworth.

Malvino, A. P. 1996. Prinsip-Prinsip Elektronika. Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

Putra, A. E. 2002. Belajar Mikrokontroler AT89CS51/52/55 (Teori dan Aplikasi). Yogyakarta: Gava Media.

Sarwono, S. et al. 1992. Petunjuk Laboratorium: Piranti Ukur Elektronik Untuk Industri Pangan.

Bogor: Institut Pertanian Bogor.