1

COUNTER DAN TRANSPORTER BARANG BERBASIS MIKROKONTROLLER

AT89C51

ABSTRAKSI

Amri Arifianto, 20100307

COUNTER DAN TRANSPORTER BARANG BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89C51 Skripsi, Fakultas Ilmu Komputer, 2005

Kata Kunci : Mikrokontroller AT89C51, Sensor Infra Merah, Seven Segment.

( x + 49 + Lampiran )

Counter barang berbasis mikrokontroller AT89C51 ini merupakan suatu alat yang dapat

memindahkan barang dari suatu tempat ke tempat lain serta sekaligus melakukan penghitungan dari

jumlah barang yang telah dipindahkan yang ditampilkan pada dua buah seven segment display. Counter

barang ini menggunakan dua buah sensor infra merah untuk mendeteksi barang atau benda yang akan

dipindahkan. Jika alat ini dihidupkan namun tidak ada barang yang melewati sensor pertama, maka alat

ini akan berada dalam kondisi standby dan hanya akan bekerja memindahkan barang hanya jika ada

benda yang melewati sensor pertama. Selain memindahkan dan melakukan perhitungan, alat ini juga

dilengkapi dengan alarm atau buzzer yang berfungsi untuk memberi tanda atau sinyal berupa suara

bahwa barang yang dipindahkan telah maksimum. Program yang digunakan sebagai pengendali dari

sistem ini adalah program bahasa rakitan atau assembly, di mana program ini mengatur secara

keseluruhan kerja dari sistem. Pada sistem ini jumlah barang yang bisa dipindahkan maksimal adalah

sebanyak 99 barang.

Latar Belakang

Dari zaman yang paling kuno sampai pada zaman sekarang, manusia telah ditakdirkan untuk

bekerja, baik sebagai proses untuk bertahan hidup ataupun dengan tujuan untuk mengembangkan

kreativitas. Hanya saja bedanya pada zaman terdahulu, kerja yang dilakukan kurang terorganisir dan

media atau alat bantu yang digunakan masih tergolong minim. Sedangkan pada saat sekarang, para

individu bekerja dan berlomba untuk mengembangkan daya kreatifitasnya. Tentu saja mereka lebih

terencana dalam melaksanakan kerja serta alat bantu yang digunakan sudah tergolong efisien karena

mengurangi faktor tenaga manusia yang telah digantikan peranannya oleh mesin serta alat bantu lainnya

yang pada akhirnya akan meningkatkan efektivitas dan akurasi dalam prosesnya. Juga dikarenakan

mesin lebih berdaya tahan jika dibandingkan dengan tenaga manusia.

Dengan didasari pernyataan di atas, maka penulis berusaha membuat suatu alat dari rangkaian

elektronika sederhana yang dapat melakukan dan menggantikan tugas manusia yang juga pada akhirnya

akan mempermudah proses kerja manusia itu sendiri.

Alat ini merupakan alat sederhana yang dapat memindahkan suatu barang dari satu titik tertentu ke

titik lain yang diinginkan, serta melakukan proses penghitungan yang dilengkapi tampilan dari jumlah

2

barang yang telah dipindahkan. Alat tersebut dinamakan “Counter dan Transporter Barang Berbasis

Mikrokontroller AT89C51”.

Manusia terus membuat alat yang dapat mempercepat proses kerja. Namun kesemua itu tidak

terlepas dari keberadaan elemen-elemen pembentuk yang beroperasi bersama agar alat yang diinginkan

dapat bekerja sesuai dengan keinginan dan tujuan. Pada bab ini akan dibahas mengenai komponen-

komponen elektronika yang digunakan pada alat counter barang berbasis Mikrokontroller AT89C51.

Seven Segment Seven Segment merupakan sebuah komponen yang terdiri dari 7 buah led yang diatur dan

dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat membentuk angka 0 sampai dengan angka 9 dan dapat juga

menampilkan huruf.

Fungsi dari seven segment pada rangkaian counter barang ini adalah sebagai indikator tampilan

dari jumlah barang yang telah dipindahkan oleh mesin penggerak.

Gambar Seven Segment

Terdapat 2 jenis seven segment, yaitu Seven Segment Common Anode dan Seven Segment

Common Cathode. Jenis seven segment yang digunakan pada rangkaian counter barang ini adalah

seven segment jenis Common Anode.

Untuk seven segment common anoda, semua kaki-kaki anodanya dihubungkan dengan Vcc,

sedangkan semua kaki-kaki katodanya berfungsi sebagai input. Seven segment ini merupakan active

low, dengan arti bahwa komponen ini akan aktif jika diberi masukan bernilai low (0).

Gambar Rangkaian diskrit Seven Segment Common Anoda

D1TIL309

BCD

FG

A

E

3

1

2

18

24

16

17

25

2615

23

2714

2813

2912

3011

3110

329

338

347

356

365

4

3

37

38

39

40

21

22

20

19

P1.0

(T1)P3.5

(RD)P3.7

(WR)P3.6

(INT1)P3.3

(T0)P3.4

(INT0)P3.2

(TXD)P3.1

(RXD)P3.0

P0.0 (AD 0)

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.1

P1.2 P0.1 (AD 1)

P2.3 (A 11)

P2.4 (A 12)

P2.5 (A 13)

P2.6 (A 14)

P2.7 (A 15)

P0.7 (AD 7)

P0.6 (AD 6)

P0.5 (AD 5)

P0.4 (AD 4)

P0.3 (AD 3)

P0.2 (AD 2)

P2.0 (A 8)

P2.1 (A 9)

P2.2 (A 10)

VCC

EA

ALE

PSEN

RESET

XTAL2

GROUND

XTAL1

Mikrokontroller AT89C51 Pada rangkaian counter barang ini, prosesnya banyak dilakukan di mikrokontroller AT89C51.

Namun sebelum melanjukan pembahasan mengenai mikrokontroller AT89C51 ini, ada baiknya kita

mengetahui terlebih dahulu perbedaan antara mikrokontroller dan mikroprosessor. Suatu microprosessor

adalah bagian dari CPU (Central Processing Unit) dari sebuah komputer, tanpa memori, tanpa I/O dan

tanpa peripheral yang dibutuhkan oleh sebuah sistem lengkap. Sebagai contoh, IBM 8088 dan 80X86

yang hanya bekerja apabila mendapat dukungan berupa RAM, ROM dan I/O.

Bila sebuah mikroprosessor dikombinasikan dengan I/O dan memori (RAM/ROM), akan dihasilkan

sebuah mikrokomputer. Pada kenyataannya, mengkombinasikan CPU (Central Processing Unit) dengan

memori serta I/O dapat juga dilakukan dalam level chip, yang menghasilkan Single Chip Microcomputer

(SCM) yang kemudian diberi nama mikrokontroller karena digunakan untuk mengendalikan hardware.

Karena mikrokontroller telah memiliki peripheral yang terdapat pada satu chip IC, maka

mikrokontroller memiliki kelebihan dalam hal:

Kemudahan dalam merancang system berbasis Mikrokontroller.

Keandalan yang tinggi.

Tingkat keamanan yang terjamin.

Ukuran fisik yang ringkas.

Harga yang ekonomis.

Konfigurasi Kaki-Kaki Mikrokontroller AT89C51 PDIP 40 Pin

Mikrokontroller yang digunakan pada rangkaian counter barang ini adalah Mikrokontroller jenis

AT89C51 yang konfigurasi kaki-kakinya terlihat pada gambar Mikrokontroller AT89C51 ini memiliki

feature-feature antara lain:

a. Sebuah Central Processing Unit 8 bit.

4

b. RAM internal 128 byte (On Chip).

c. 2 buah timer/counter 16 bit.

d. Oscilator internal dan rangkaian pewaktu.

e. 5 buah jalur interupsi (3 buah interupsi internal dan 2 buah interupsi external).

f. Sebuah port serial dengan Full Duplex UART.

g. 32 buah jalur I/O yang dapat diprogram.

h. Mempunyai kemampuan dalam melakukan operasi perkalian, pembagian dan Boolean (bit).

i. EPROM yang berkapasitas 4 Kbyte untuk program memori.

Kecepatan maksimum dalam pelaksanaan instruksi per siklus adalah 0,5 µ s pada frekuensi

clock 24 MHz. Apabila frekuensi clock mikrokontroller yang digunakan adalah 12 MHz, maka

kecepatan pelaksanaan instruksi per siklus adalah 1µ s.

Lihat diagram bloknya pada Gambar di bawah ini

Diagram Blok Mikrokontroller AT89C51

5

Berikut adalah penjelasan dari tiap kaki pada Mikrokontroller AT89C51 :

a. Port 0 Port 0 merupakan dual-purpose port (port yang memilki dua kegunaan). Pada desain yang minimum (sederhana) digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Pada desain lebih lanjut port 0 juga dapat dikonfigurasikan sebagai bus data selama proses pengaksesan memori data dan program eksternal. Port 0 terdapat pada pin 32 sampai dengan pin 39.

b. Port 1 Port 1 terdapat pada pin 1 sampai dengan pin 8 yang berfungsi hanya sebagai port I/O.

c. Port 2 Port 2 merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O. Pada

desain lebih lanjut port 2 digunakan sebagai high byte dari address. Port 2 terdapat pada pin 21

sampai dengan pin 28.

d. Port 3 Port 3 merupakan dual-purpose port. Selain berfungsi sebagai port I/O, port 3 juga memiliki

fungsi-fungsi khusus yang ditunjukkan pada Tabel berikut :

Fungsi Khusus Port 3

e. PSEN (Program Store Enable) PSEN merupakan kendali sinyal untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini

dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan bernilai 0 pada tahap

fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu bernilai 0 pada pembacaan program memori

internal. PSEN terdapat pada pin 29.

f. ALE (Address Latch Enable) ALE digunakan untuk men-demultiplex alamat dan data bus. Ketika menggunakan program

memori eksternal, port 0 akan berfungsi sebagai address data bus. Pada setengah paruh pertama

memori cycle, ALE akan bernilai 1 sehingga mengijinkan penulisan alamat pada register eksternal

dan pada paruh berikutnya akan bernilai 0 sehingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus

memori eksternal. ALE terdapat pada pin 30.

Port Pin Fungsi Alternatif

P3.0 Rxd (serial input port)

P3.1 Txd (serial output port)

P3.2 _INT0 (external interrupt 0)

P3.3 _INT1 (external Interrupt 1)

P3.4 T0 (timer 0 external input)

P3.5 T1 (timer 1 external input)

P3.6 _WR (external data memory write strobe)

P3.7 _RD (external data memory read strobe)

6

g. EA (External Access) Jika EA diberi masukan 0 atau dihubungkan ke ground, maka mikrokontroller akan

mengeksekusi program dari memori eksternal. Jika EA dihubungkan dengan Vcc maka

mikrokontroller mengakses program secara internal.

h. RST (Reset) Masukan reset. Jika pada pin ini diberi masukan 1 selama minimal 2 siklus mesin selama

oscilator bekerja, maka akan mereset mikrokontroller yang bersangkutan.

i. On-Chip Oscillator Pada mikrokontroller dengan arsitektur 8051, memiliki on-chip oscilator yang dapat bekerja jika

digerakkan dengan menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk menstabilkan

sistem. Kecepatan maksimum pelaksanaan instruksi per siklus adalah 0,5 µs pada frekuensi clock

24 MHz. Apabila frekuensi clock mikrokontroller yang digunakan adalah 12 MHz, maka kecepatan

pelaksanaan intsruksi persiklus adalah 1µs. On-chip oscilator terdapat pada pin 18 (XTAL2) dan

pin 19 (XTAL1).

j. Koneksi Power Supply tegangan sebesar 5 Volt. Pin Vcc terdapat pada pin 40 sedangkan ground terdapat

pada pin 20.

Reset Reset dapat dilakukan secara manual maupun otomatis saat power diaktifkan (Power on Reset).

Saat terjadi reset isi dari register akan berubah sesuai yang ada pada tabel.

Skema Rangkaian Reset

Reset terjadi dengan adanya logika 1 selama minimal 2 cycle pada kaki RST. Setelah kondisi pin

RST kembali low, mikrokontroller akan mulai menjalankan program dari alamat 0000H. Kondisi pada

internal RAM tidak terjadi perubahan selama reset.

Gambar di atas merupakan gambar rangkaian reset yang bekerja secara manual maupun otomatis

saat sumber daya diaktifkan. Pada saat sumber daya diaktifkan, maka kapasitor C1, sesuai dengan sifat

kapasitor akan terhubung singkat pada saat itu sehingga rangkaian ekivalennya tampak pada gambar

2.16A . Arus mengalir dari VCC langsung ke kaki RST sehingga kaki tersebut berlogika 1, kemudian

7

kapasitor terisi hingga kapasitor C1 dan resistor R2 mencapai VCC, otomatis tegangan pada R2 atau

tegangan RST akan turun menjadi nol sehingga kaki RST akan berlogika 0 dan proses reset selesai.

Aliran arus dan perubahan tegangan pada reset otomatis

Jika saklar S1 ditekan, reset bekerja secara manual, aliran arus akan mengalir dari VCC melalui R1

menuju ke kaki RST. Tegangan pada kaki RST atau VR2 akan berubah menjadi:

yaitu 4,94 Volt dengan nilai VCC = 5 Volt.

Saat S1 Ditekan

Op-Amp 741 Op-Amp atau Operating Amplifier adalah penguat operasional dan merupakan rangkaian elektronik

yang dirancang dan dikemas sacara khusus sehingga dengan menambahkan komponen luar sedikit saja

dapat dipakai untuk berbagai keperluan.

8

Op-Amp adalah peranti solid-state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal masukan DC

maupun AC. Dalam rangkaian counter barang ini, IC Op-Amp yang digunakan adalah IC Op-Amp 741.

Gambar Op-Amp 741

Fungsi Masing-Masing Pin • Pin 1 & Pin 5 : Offset null

Tegangan Offset (tegangan kesalahan) atas masukan yang diberikan untuk mengembalikan

tegangan output ke posisi nol.

• Pin 2 : Inverting

Input pembalik (dimana output yang dihasilkan berlawanan dengan input).

• Pin 3 : Non-inverting

Input tak membalik (dimana output yang dihasilkan sama dengan input).

• Pin 4 : -Vcc

Tegangan catu negatif untuk pengaktifan Op-Amp.

• Pin 6 : Output

Terminal untuk keluaran dari Op-Amp.

• Pin 7 : + Vcc

Tegangan catu positif untuk pengaktifan Op-Amp.

• Pin 8 : NC (No Connection)

Tak dihubungkan, disertakan dengan tujuan agar kemasan Op-Amp lebih simetris dan lebih

kokoh.

Pada rangkaian counter barang ini, IC Op-Amp 741 berfungsi sebagai rangkaian Non Inverting

Amplifier dan Komparator. Rangkaian non-inverting amplifier dapat juga disebut sebagai rangkaian

penguat tak membalik. Input pada rangkaian ini berada pada kaki non-inverting.

Keterangan Pin : 1. Offset null 2. Inverting input 3. Non Inverting input 4. – Vcc : tegangan aktivator negatif 5. Offset null 6. Output 7. + Vcc : tegangan aktivator positif 8. No conection (NC)

9

Vin

+ Vcc

- Vcc

Vout

-

+

Rf

RinIb

Ia Ic

Gambar Rangkaian Non-Inverting Amplifier

Rumus Vout Non-Inverting Amplifier:

Fungsi lain IC Op-Amp 741 adalah sebagai komparator atau pembanding, di mana fungsi komparator

adalah untuk membandingkan tegangan input yang berada pada kaki Inverting dan kaki Non-

Inverting.

Va

Vb

+ Vcc

- Vcc

Vout

-

+

Gambar Op-Amp 741 Sebagai Komparator

Rumus Vout untuk rangkaian komparator:

Vout = ( Vb – Va ) . 90 % VCC

Terlihat pada rumus, terdapat operasi (Vb – Va). Fungsi dari operasi tersebut pada rangkaian

Komparator adalah sebagai penanda, dimana hasil dari pengurangan tersebut hanya menandakan

Vout bernilai positif atau negatif dari hasil 90 % Vcc.

VinRinRfVout .1

+=

10

Motor Stepper

Motor stepper banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang menggunakan torsi yang kecil

seperti pada penggerak piringan disket yang dapat dijumpai pada disk drive atau piringan CD. Kecepatan

motor stepper relatif lebih lambat daripada motor DC. Perbedaan antara motor stepper dan motor DC

terletak pada proses pengendaliannya. Hanya dengan memberikan sumber tegangan yang relatif

terhadap ground maka motor DC sudah dapat berputar, sedangkan pada motor stepper harus

memberikan data terlebih dahulu. Motor stepper dibagi menjadi dua jenis yaitu unipolar dan bipolar.

Secara fisik unipolar dan bipolar hampir tidak dapat dibedakan, yang menjadi perbedaannya adalah data

yang dibutuhkan untuk menggerakan motor stepper tersebut. Penulis menggunakan motor stepper jenis

unipolar.

Analisis Rangkaian Secara Blok Analisis adalah salah satu cara yang digunakan oleh penulis untuk mengetahui cara kerja dari

rangkaian. Analisis rangkaian secara blok dimaksudkan untuk mengetahui cara kerja pada bagian blok-

blok rangkaian tersebut. Pada rangkaian counter barang berbasis mikrokontroller AT89C51 penulis

membagi rangkaian menjadi 6 blok, yaitu : Sensor masuk, sensor keluar, mikrokontroller AT89C51,

indikator display, motor penggerak dan indikator alarm atau buzzer.

Gambar Blok Diagram

Sensor Masuk

Sensor Keluar

Mikrokontroller AT89C51

Display Seven Segment

Indikator Alarm

Motor Penggerak

11

Blok Sensor Masuk Sensor masuk merupakan sensor yang akan digunakan sebagai sensor acuan penghitung maju.

Apabila sensor masuk ini terkena aksi barang yang melintas (ada barang yang melintas menghalangi

sensor masuk) maka mikrokontroller akan melakukan penghitungan maju.

Gambar Blok Sensor Masuk

Cara kerja sensor masuk ini adalah sebagai berikut, apabila cahaya infra merah yang dipancarkan

oleh transmitter mengenai photo transistor atau dengan kata lain, sensor tidak terhalang oleh barang

maka photo transistor akan bekerja saturasi, dan titik A akan mendapat + 5V. Output yang berada pada

titik A akan dilanjutkan kedalam rangkaian non inverting amplifier sebagai input. Fungsi rangkaian non

inverting amplifier adalah sebagai penguat tidak membalik. Output yang dihasilkan dari rangkaian non

inverting amplifier adalah sebesar 10 Volt, dan selanjutnya output tersebut akan digunakan sebagai input

pada rangkaian komparator. Rangkaian komparator berfungsi sebagai pembanding input pada kaki

inverting dan input pada kaki non inverting. Input pada kaki non inverting adalah hasil dari output

rangkaian non inverting amplifier, sedangkan input pada kaki inverting adalah hasil dari pembagi

tegangan dari resistor R17 dan R19. Dalam rangkaian komparator input di kaki non inverting lebih besar

dibandingkan dengan input di kaki inverting, maka output yang dihasilkan dari rangkaian komparator

adalah 10,8 Volt dan dibatasi oleh zenner 4,7 Volt.

Output tersebut kemudian akan dijadikan input pada kaki basis dari transistor Q5. Transistor yang

digunakan dalam rangkaian sensor masuk adalah transistor jenis NPN dan fungsi dari transistor Q5

adalah sebagai saklar. Kaki basis pada transistor Q5 mendapat input sebesar 4,7V Volt. Hal ini

menyebabkan transistor Q5 menjadi saturasi (sebagai saklar tertutup) dan tegangan yang dihasilkan

pada kaki kolektor adalah sebesar 5 Volt.

Sebaliknya apabila cahaya infra merah tidak mengenai photo transistor atau sensor terhalang oleh

barang maka photo transistor akan bekerja cut off, dan dititik A akan mendapatkan ground atau sama

dengan nol (0). Output yang berada pada titik A akan dilanjutkan kedalam rangkaian non inverting

R13

1k

+

-

U14

741

3

26

74

VCS1

R910K

R11

VR-Multiturn/10K

D74,7V

+12V

Gnd Q5

BC547

R4110K

R25

1k

R15

10K

+12V

R7330R

Sensor1

Gnd

+5V

+5V

P3.2

+

-

U11

741

3

26

74

R17

10K

R19VR-Multiturn/10K

VCS1

+12V

12

amplifier sebagai input, dalam rangkaian non inverting amplifier jika inputnya nol maka output yang

dihasilkan akan nol juga.

Selanjutnya output dari rangkaian non inverting amplifier akan digunakan sebagai input pada

rangkaian komparator. Dalam rangkaian komparator input di kaki inverting lebih besar dibandingkan

input di kaki non inverting, sehingga output yang dihasilkan dari rangkaian komparator adalah 0 Volt.

Kaki basis pada transistor Q5 akan mendapat input sebesar 0 Volt. Hal ini menyebabkan transistor Q5

menjadi cut off (sebagai saklar terbuka) dan tegangan yang dihasilkan pada kaki kolektor adalah sebesar

0 Volt.

Blok Sensor Keluar Secara umum, cara kerja pada sensor keluar ini sama seperti pada sensor masuk, perbedaannya

hanyalah pada fungsinya. Jika pada sensor masuk digunakan sebagai sensor acuan penghitung maju,

maka prinsip kerja pada sensor keluar ini sebagai sensor acuan penghitung mundur.

Gambar Blok Sensor Keluar Cara kerja sensor keluar ini, apabila cahaya infra merah yang dipancarkan oleh transmitter

mengenai photo transistor atau sensor tidak terhalang oleh barang maka photo transistor akan bekerja

saturasi, dan titik B akan mendapat +5V. Output pada titik B akan digunakan sebagai input pada

rangkaian non inverting amplifier. Dengan input tersebut maka dihasilkan output sebesar 10 Volt. Pada

rangkaian komparator besarnya input pada kaki non inverting lebih besar dibandingkan input pada kaki

inverting dan output yang dihasilkan adalah sebesar 10,8 Volt dan dibatasi oleh zenner menjadi 4,7 Volt.

Kemudian kondisi tersebut akan menyebabkan transistor Q6 akan menjadi saturasi (saklar tertutup) dan

tegangan yang dihasilkan pada kaki kolektor adalah sebesar 5 Volt.

Sebaliknya apabila cahaya infra merah tidak mengenai photo transistor atau sensor terhalang oleh

barang maka photo transistor akan bekerja cut off, dan di titik B akan tersambung ke ground atau sama

dengan nol. Jika pada rangkaian non inverting amplifier inputnya nol maka output yang dihasilkan akan

nol juga. Pada rangkaian komparator input di kaki inverting lebih besar dibandingkan input di kaki non

Gnd

+12V

R8330R

+5V

P3.3

VCS2

Q5

BC547

+

-

U13

741

3

26

74

+12V

Sensor2

R1010K

R16

10K

+

-

U15

741

3

26

74

R12

VR-Multiturn/10K

R42

10K

R14

1k

D84,7V

+5VGnd

R26

1k

+12V

VCS2

R18

10K

R20VR-Multiturn/10K

13

inverting, maka output yang dihasilkan dari rangkaian komparator adalah 0 Volt. Kondisi tersebut akan

menyebabkan transistor Q6 akan cut off (saklar terbuka) dan tegangan yang dihasilkan pada kaki

kolektor adalah sebesar 0 Volt.

Blok Mikrokontroller AT89C51 Mikrokontroller AT89C51 merupakan pusat pengendali atau jantung rangkaian sebagai pengendali

utama seluruh rangkaian di mana sebagai pengendali digunakan IC Mikrokontroller 89C51.

Mikrokontroller ini mempunyai 4 buah port yang difungsikan untuk berbagai hal

Gambar Blok Mikrokontroller AT89C51

Supaya mikrokontroller dapat bekerja dengan baik, dibutuhkan suatu rangkaian osilator yang

digunakan sebagai sumber clock dan dalam hal ini digunakan osilator internal yang sudah tertanam

dalam kemasan mikrokontroller AT89C51, dan tinggal dihubungkan dengan sebuah kristal. Dalam hal ini

kristal yang digunakan adalah 12 MHz agar mikrokontroller bekerja dengan kecepatan maksimum. C2

dan C3 merupakan penstabil clock dan merupakan saran atau rekomendasi dari pabrik pembuat

mikrokontroller ini, yaitu perusahaan ATMEL. Prinsip kerja dari mikrokontroller ini sesuai dengan program

yang dibuat sehingga penjelasan menyeluruh akan dijelaskan bersama dengan diagram alur atau

flowchart program yang dibuat pada sub pembahasan pembuatan software. Supaya mikrokontroller ini

dapat mengeksekusi program dari awal program (alamat 00H), maka mikrokontroller akan direset secara

otomatis saat catu daya pertama kali dihidupkan di mana untuk reset otomatis ini dilakukan oleh C1 dan

R1 (Power On Reset). Dengan cara ini maka reset akan berlangsung secara otomatis, namun demikian

reset manual tetap diperlukan untuk keadaan tertentu misalnya untuk memulai kembali program dari awal

tanpa harus mematikan catu daya. Prinsip kerja dari reset otomatis ini adalah proses pengisian dan

pengosongan C1 di mana pin reset membutuhkan logika high. Pada saat catu daya dihidupkan maka C1

mulai diisi sementara pada pin reset belum ada tegangan. Setelah C1 penuh maka tegangan dari C1

akan menyulut pin reset high sehingga terjadi reset. Pada saat catu dimatikan maka akan berlangsung

C3

33pf

U1

AT89

C51

9

18

19 2930

31

12345678

212223242526272810

11121314151617

3938373635343332

RST

XTAL2

XTAL1 PSENALE/PROG

EA/VPP

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P3.0

P3.1P3.2/INTOP3.3/INT1P3.4P3.5P3.6P3.7

P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7

C1

10uf/16V

R2 100R+5V

12 MHZ

RESET X'Tal

+5V

R18K2

SW1C2

33pf

14

R13

100R

R12

100R

D2 TIL309

BCD

FG

A

E

+5V

U2

74LS47

7126

1312111091514

8

16

1248

ABCDEFG

GND

VCC

C11

47 /16V

C10100n

U3

74LS47

7126

1312111091514

8

16

1248

ABCDEFG

GND

VCC

+5V

D1 TIL309

BCD

FG

A

E

+5V

C10100n

C11

47 /16V

+5V

pengosongan C1 melalui R1 sehingga saat catu dihidupkan kembali maka akan terjadi lagi proses

pengisian sehingga terjadi reset kembali. [2]

Blok Display Seven Segment

Blok display atau tampilan seven segment digunakan untuk menampilkan jumlah barang yang

sudah dipindahkan. Karena hanya terdapat 2 tampilan, maka keadaan akan dianggap penuh jika seven

segment menampilkan angka 99 dan rangkaian akan berhenti secara otomatis. Jika dalam keadaan ini

masih ada barang yang akan dipindahkan, maka buzzer atau alarm akan menyala yang memberitahu

bahwa keadaan sudah maksimum.

Gambar Blok Tampilan Seven Segment Display

Rangkaian 7447 merupakan dekoder, yakni suatu rangkaian logika yang mengubah N bit bilangan

biner menjadi M saluran keluaran sedemikian setiap saluran keluaran hanya ada satu kombinasi yang

diaktifkan dari beberapa kemungkinan masukan yang ada. Dekoder yang digunakan pada rangkaian ini

adalah BCD to seven segment dekoder (dekoder prioritas) yang diwakili oleh IC 7447 yang terdiri dari 4

bit dan masing masing mempinyai bobot 1248, dengan out put a hingga g. pada perinsipnya dekoder ini

digunakan untuk menjembatani bilangan biner hingga dapat dimengerti manusia melalui display (seven

segment).

Yang dimaksud dengan display di sini adalah tampilan angka desimal yang ditampilkan oleh seven

segment. Seven segment yang dimaksud adalah seven segment common anoda. Seven segment ini

tidak dapat berdiri sendiri dan membutuhkan sebuah dekoder, penjelasan mengenai dekoder ini telah

dibahas pada sub bab sebelumnya. Pada kaki common seven segment dihubungkan dengan tegangan

catu (Vcc) +5V melalui sebuah hambatan (resistor) 100 ohm. Adapun fungsi dari hambatan tersebut

adalah untuk mengurangi arus yang masuk ke dalam seven segment. Dengan demikian arus yang

masuk ke dalam seven segment tidak terlalu besar.

15

Q3BD139

MG1

MOTOR STEPPER

123

4 5 6

R3

680R

Q4BD139

U1A

74LS04

1 2

Q5BD139

FULL STEP

74LS04

5 6

R4

1kP1.0

R5

1k

74LS04

9 8

+5V

74LS04

3 4P1.1

R6

1k

Q6BD139

P1.2

R7

1kP1.3

LS2

BUZZER

1

2

Q11BC557

1

2

3

P2.6

R331k

+12V

Blok Motor Penggerak Dalam blok motor penggerak, digunakan motor stepper jenis unipolar untuk menggerakan belt.

Gambar Blok Motor Penggerak

Blok Indikator Alarm Pada blok indikator alarm digunakan sebuah buzzer yang berfungsi sebagai alarm yang nantinya

akan memberitahukan bahwa kapasitas dari tempat penyimpanan barang sudah terisi penuh atau barang

yang telah dipindahkan sudah maksimal dan barang yang selanjutnya tidak dapat masuk ke dalam area

penyimpanan atau tidak dapat dipindahkan.

Gambar Blok Indikator Alarm

Jika input yang diberikan pada blok indikator alarm (P2.6) adalah 1 (high) maka transistor Q11

akan cut off (saklar terbuka). Dengan kondisi tersebut maka tegangan +12 Volt dari catu daya tidak akan

memberi arus ke dalam buzzer dan tidak akan mengaktifkannya (tidak bunyi). Sebaliknya jika input yang

diberikan pada blok indikator alarm (P2.6) adalah 0 (low) maka transistor Q11 akan saturasi (saklar

tertutup). Dengan kondisi tersebut maka tegangan +12 Volt dari catu daya akan memberi arus, sehingga

input pada buzzer adalah +12V (high) dan buzzer akan aktif (berbunyi).

16

Analisa Rangkaian Secara Keseluruhan Saat rangkaian counter barang diaktifkan maka kapasitor C1 mulai diisi sementara pada pin reset

belum ada tegangan. Setelah kapasitor C1 penuh maka tegangan dari kapasitor C1 akan menyulut pin

reset high sehingga terjadi reset. Pada saat catu dimatikan maka akan berlangsung pengosongan C1

melalui R1 sehingga saat catu dihidupkan kembali maka akan terjadi lagi proses pengisian sehingga

terjadi reset kembali. Selain itu saklar 1 (push on) juga dapat digunakan untuk mereset mikrokontroler

secara manual. Tahap selanjutnya mikrokontroler akan menjalankan program yang terdapat di dalam

PEROM.

Apabila sensor terhalang oleh barang atau cahaya infra merah tidak mengenai photo transistor

maka photo transistor akan bekerja cut off. Karena kondisi photo transistor cut off maka tegangan +5 Volt

dari catu daya tidak akan memberi arus dan output pada titik A mendapatkan tegangan ground (0).

Output tersebut akan digunakan sebagai input pada rangkaian non inverting amplifier yang berfungsi

sebagai penguat, dengan input tersebut maka akan didapat output pada rangkaian non inverting amplifier

saat VR-multiturn (R11) maksimum.

Pada rangkaian non inverting amplifier jika inputnya nol (0) maka output yang dihasilkan adalah nol

(0) juga. Selanjutnya output dari rangkaian non inverting amplifier akan digunakan sebagai input pada

rangkaian komparator.

Rangkaian komparator digunakan untuk membandingkan input yang berada pada kaki inverting

dengan input pada kaki non inverting. Input pada kaki non inverting didapat dari output rangkaian non

inverting amplifier yaitu nol (0), sedangkan input pada kaki inverting didapat dari pembagi tegangan

antara resistor R19 dan R17.

Besarnya input pada kaki inverting dalam rangkaian komparator saat VR-multiturn (R19)

maksimum adalah:

VaRRVout .1

4111

+=

Volt

Vkk

0

0.11010

=

+

ΩΩ

=

Volt

Vkk

Vkk

k

84,3

12.7,147,4

12.107,4

7,4

=ΩΩ

=

Ω+ΩΩ

=

VccRR

RVout .1917

17+

=

17

Dari kedua input yang didapat pada rangkaian komparator maka dapat diketahui besarnya output

pada rangkaian komparator, yaitu :

Input yang dihasilkan dari rangkaian komparator adalah 0 Volt (low), hal ini disebabkan karena

pada IC 741 tegangan catu daya yang digunakan adalah +12 Volt dengan ground (0), sehingga batas

maksimum output yang dihasilkan adalah 10,8 Volt dan batas minimun output yang dihasilkan adalah 0

Volt.

Selanjutnya output dari rangkaian komparator akan dilanjutkan sebagai input pada kaki basis

transistor Q5, karena input pada kaki basis adalah 0 (low) maka transistor Q5 akan cut off (saklar

terbuka) dan tegangan yang dihasilkan pada kaki kolektor adalah sebesar 0 Volt. Selanjutnya output

yang dihasilkan tersebut akan digunakan sebagai input pada port 3.2 dalam mikrokontroler.

Saat port 3.2 mendapatkan inputan 0 (0 Volt) maka mikrokontroler akan mencacah maju

(penambahan) dan pada seven segment nilai tersebut akan bertambah. Untuk menampilkan sebuah nilai

pada seven segment maka dibutuhkan IC 7447 (dekoder) sebagai pengubah biner ke decimal. Input

pada IC 7447 didapat dari port 0.0 sampai dengan port 0.7 pada mikrokontroler. Untuk menampilkan

suatu nilai pada seven segment maka output dari port 0 harus berlogika 1 (high). Output tersebut akan

digunakan sebagai input pada IC 7447. Kondisi tersebut menyebabkan led-led yang berada dalam seven

segment menyala (aktif), dan untuk mendapatkan tampilan yang diinginkan pada seven segment maka

dibutuhkan output yang sesuai dari port 0.0 sampai dengan port 0.7 sebagai input pada IC 7447.

Kondisi lain yang akan terjadi saat sensor terhalang oleh barang (port 3.2 mendapatkan inputan 0

(low) adalah motor stepper bergerak searah jarum jam (cw). Pergerakan motor stepper ini dimaksudkan

untuk menggerakan belt pada alat ini untuk menghantarkan barang sampai ke tujuan, yaitu hingga

mengenai sensor keluar (P3.3).

Selanjutnya kondisi yang berbeda akan terjadi, yaitu saat cahaya infra merah pada sensor masuk

mengenai photo transistor (sensor tidak terhalang barang) dan menyebabkan photo transistor bekerja

saturasi, maka titik A akan mendapatkan tegangan +5 Volt (high) dari catu daya. Output yang berada

pada titik A akan digunakan sebagai input pada rangkaian non inverting amplifier. Fungsi dari rangkaian

non inverting amplifier adalah sebagai rangkaian penguat, dan output yang dihasilkan dari rangkaian non

inverting amplifier jika nilai VR-multiturn (R11) maksimum adalah :

VccVInvertingingVNonInvertVout %90).( −=

VoltVVV

012%90).84,30(

=−=

VaRRVout .1

4111

+=

Volt

Vkk

10

5.11010

=

+

ΩΩ

=

18

Selanjutnya output dari rangkaian non inverting amplifier akan digunakan sebagai input pada

rangkaian komparator. Rangkaian komparator digunakan untuk membandingkan input pada kaki inverting

dan input pada kaki non inverting. Input pada kaki non inverting adalah hasil dari output rangkaian non

inverting amplifier yaitu 10 Volt, sedangkan input pada kaki inverting adalah hasil dari pembagi tegangan

dari resistor R19 dan R17, besarnya input pada kaki inverting dari hasil pembagi tegangan saat nilai VR-

multiturn (R19) maksimum adalah :

Dari kedua input tersebut maka akan didapat output dari rangkaian komparator yang besarnya

adalah :

Selanjutnya output dari rangkaian komparator akan digunakan sebagai input pada kaki basis dari

transistor Q5, tetapi sebelumnya tegangan 10,8 akan dibatasi oleh zenner 4,7 Volt sehingga tegangan

menjadi 4,7 Volt. Karena input pada kaki basis adalah 4,7 Volt maka transistor Q5 menjadi satutasi

(saklar tertutup) dan tegangan yang dihasilkan pada kaki kolektor adalah sebesar 5 Volt., output tersebut

akan digunakan sebagai input pada port 3.2.

Karena port 3.2 dalam mikrokontroler mendapatkan inputan 1 (high) maka motor stepper akan

berhenti bekerja. Jika kondisi di atas terus berulang, yaitu banyak barang yang masuk kedalam area

parkir maka mikrokontroler akan terus melakukan pencacah maju (penambahan). Dan bila kapasitas dari

penyimpanan barang telah terisi penuh maka barang selanjutnya yang datang tidak dapat masuk

kedalam penyimpanan tersebut. Karena motor tidak akan bekerja lagi maka alarm akan berbunyi.

Selanjutnya mikrokontroller akan mengeluarkan output dari port 2.6 bernilai 0 (low) yang akan

menyebabkan transistor Q11 akan saturasi dan tegangan +5 Volt dari catu daya akan mengalir ke dalam

buzzer dan akan mengaktifkannya (buzzer akan berbunyi).

Kondisi pada sensor keluar akan sama dengan sensor masuk, namun yang membedakan hanya

pada port 3.3 yang akan aktif, karena pada port 3.3 mendapatkan inputan 0 (low) maka mikrokontroler

akan memerintahkan motor stepper untuk berhenti bekerja, sampai ada inputan lagi yang masuk dan

menghalangi sensor masuk pada pin P3.2.

Seperti alat elektronik yang lainnya, counter barang ini juga telah melewati beberapa tahapan dalam

pembuatan. Tiap-tiap tahapan tersebut memiliki kendala dan permasalahan tersendiri. Oleh sebab itu

setelah apa yang dibahas pada bab-bab sebelumnya penulis telah menarik beberapa kesimpulan

VccRR

RVout .1917

17+

=

Volt

Vkk

Vkk

k

84,3

12.7,147,4

12.107,4

7,4

=ΩΩ

=

Ω+ΩΩ

=

VccVInvertingingVNonInvertVout %90).( −=

VoltVVV

8,1012%90).84,310(

=−=

19

mengenai alat yang telah dibuat. Selain kesimpulan, penulis juga memberikan beberapa saran yang

meliputi saran penggunaan maupun pemasangan agar mendapat hasil yang diinginkan.

Kesimpulan Seperti yang penulis inginkan, counter barang berbasis mikrokontroller AT89C51 ini merupakan

suatu alat yang dapat menghitung jumlah barang yang melewatinya dengan menggunakan sebuah

sensor.

Pada hasil pengujian pada rangkaian non inverting sensor masuk, dapat dilihat bahwa nilai

hambatan pada foto dioda, tegangan sensor di kaki 3 dan di kaki 6 pada saat sensor tidak terhalang

mempunyai nilai ouput yang berbeda-beda pada tiap jarak pengukuran sensor yang berbeda. Hal ini

dikarenakan sensor berpengaruh pada jarak apabila tidak ada benda yang menghalanginya dan seperti

yang telah disebutkan bahwa sensor tidak akan bekerja jika jarak antara transmitter dan receivernya lebih

dari 12 cm yang dikarenakan karakteristik dari sensor tersebut.

Namun juga diketahui bahwa apabila jarak antara transmitter dan receivernya lebih kecil atau sama

dengan 12 cm dan ada benda yang menghalangi sensor, maka output di kaki 3 dan di kaki 6 pada sensor

tersebut akan memiliki nilai yang sama. Hal ini dikarenakan adanya benda yang menghalangi sensor

pada jarak tertentu yang mengakibatkan outputnya akan selalu tetap selama jarak antara transmitter dan

receivernya lebih kecil atau sama dengan 12 cm. Hasil pengujian tersebut juga berlaku pada hasil

pengujian pada rangkaian non inverting sensor keluar.

Untuk hasil pengujian pada rangkaian komparator sensor masuk dan sensor keluar, hanya

dilakukan sekali pengukuran. Hal ini dikarenakan rangkaian komparator tersebut akan memberikan

output yang sama dan tidak dipengaruhi jarak sensor.

Saran

Di dalam alat ini penulis telah menarik beberapa kesimpulan, selain kesimpulan penulis hendak

memberikan beberapa saran saran untuk mendapatkan nilai yang efektif dari alat ini, antara lain :

a. Pemasangan jarak sensor, dalam hal ini jarak transmitter dan receiver hendaknya harus

dalam jarak yang benar, yakni tidak melebihi 12 cm.

b. Pemasangan sensor harus mempertimbangkan tinggi barang yang akan melewatinya.

Karena apabila pemasangan sensor yang terlalu tinggi, besar kemungkinan barang yang

melewati sensor tidak akan terdeteksi.

c. Karena alat ini menggunakan IC TTL 7447 (pada bagian decoder), dan IC TTL sangat

sensitif terhadap tegangan kejut (spike), diharapkan sebaiknya tegangan catu (input) yang

digunakan merupakan tegangan DC murni yang tidak memiliki tegangan kejut. Selain

tegangan input, medan magnet juga dapat menghasilkan tegangan kejut (spike) dalam

rangkaian ini, oleh sebab itu usahakan agar alat ini terhindar dari medan magnet (terutama

pada rangkaian di PCB/IC TTLnya).