Apf_2.docx

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR I.

ABSTRAK Telah dibuat Sistem Monitoring Suhu Tubuh Dengan Menggunakan Sensor Suhu LM35

Berbasis Mikrokontroler ATMega32. Sistem ini merupakan suatu sistem pemantau serta kontrol otomatis temperatur suhu tubuh. Sistem ini terdiri atas perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri atas sebuah mikrokontroler ATMega32, sensor LM35, Display seven segment, ADC (Analog to Digital Converter). Perangkat lunak pada sistem ini dibuat dengan menggunakan program bahasa C. Program aplikasi ini bekerja pada saat dinyalakan maka inisilisasi hardware dilakukan kemudian menampilkan temperatur yang terdeteksi oleh LM35 pada seven segment. Suhu referensi yang diinginkan diatur melalui multitun yang ada ri rangkaian minimum system. Setelah nilai suhu referensi yang diatur ini diterima oleh mikrokontroler, maka mikrokontroler akan menampilkan ke seven segment. Kemudian mikrokontroler akan membandingkan suhu ruangan yang terdeteksi oleh LM35 terhadap suhu referensi yang diatur sebelumnya. Kata Kunci : Suhu, sensor LM35, Mikrokontroler ATMega32 II.

PENDAHULUAN

1.

Latar Belakang Termometer suhu tubuh merupakan perangkat ukur yang sering kita gunakan dalam

menentukan seberapa besar suhu tubuh. Thermometer ini bekerja karena adanya sensor suhu. Ada banyak sensor suhu yang bias digunakan dalam implementasi system monitoring suh tubuh, salah satunya adalah IC LM35. Sebagai control dari suhu tersebut, akan digunakan IC ATMega32, dimana perangkat ini akan mengolah data actual yang berasal dari LM35. Oleh karena itu dibutuhkan thermometer ruang yang menggunakan satuan ˚C untuk mengukur suhu tubuh. Penggunaan thermometer ini memang mudah, namun prinsip kerjanya belum banyak yang menegetahuinya. Karena itulah dibuatlah Termometer suhu tubuh dengan LM35 berbasis mikrokontroler ATMega32. 2.

Tujuan

1.

Memahami komponen-komponen dasar elektronika yang berbentuk rangkaian

2.

Memahami prinsip kerja dari suatu rangkaian

3.

Mengetahui fungsi dari setiap rangkaian elektonika

4.

Memahami sistem dari masing-masing rangkaian yang berhubungan

5.

Mengaplikasikan pada kegiatan medis ataupun praktik yang berhubungan dengan dunia

DASAR TEORI

1.

LED 7 Segmen (Seven Segment LED)

Halaman

III.

1

elektronika

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR Salah satu jenis Seven Segment Display yang sering digunakan oleh para penghobi Elektronika adalah 7 Segmen yang menggunakan LED (Light Emitting Diode) sebagai penerangnya. LED 7 Segmen ini umumnya memiliki 7 Segmen atau elemen garis dan 1 segmen titik yang menandakan “koma” Desimal. Jadi Jumlah keseluruhan segmen atau elemen LED sebenarnya adalah 8. Cara kerjanya pun boleh dikatakan mudah, ketika segmen atau elemen tertentu diberikan arus listrik, maka Display akan menampilkan angka atau digit yang diinginkan sesuai dengan kombinasi yang diberikan. Terdapat 2 Jenis LED 7 Segmen, diantaranya adalah “LED 7 Segmen common Cathode” dan “LED 7 Segmen common Anode”. Pada LED 7 Segmen jenis Common Cathode (Katoda), Kaki Katoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin, sedangkan Kaki Anoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED. Kaki Katoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground sedangkan Signal Kendali (Control Signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Anoda Segmen LED.

Gambar 1. Datasheet seven segmen common cathode

2.

Transistor PNP C9012 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, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor. Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat).

Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

Halaman

radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi.

2

Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR

Gambar 2. Datasheet transistor 9012

3.

Mikrokontroller ATMEGA32 Mikrokontroler ATMega32 merupakan sebuah mikrokontroler low power CMOS 8 bit

berdasarkan arsitektur AVR RISC. Mikrokontroler ini memiliki karakteristik sebagai berikut. 

Menggunakan arsitektur AVR RISC



131 perintah dengan satu clock cycle



32 x 8 register umum



Data dan program memori



32 Kb In-System Programmable Flash



2 Kb SRAM



1 Kb In- System EEPROM



8 Channel 10-bit ADC



Two Wire Interface



USART Serial Communication



Master/Slave SPI Serial Interface



On-Chip Oscillator



Watch-dog Timer



32 Bi-directional I/O



Tegangan operasi 2,7 – 5,5 V

Arsitektur AVR ini menggabungkan perintah secara efektif dengan 32 register umum. Semua register tersebut langsung terhubung dengan Arithmetic Logic Unit (ALU) yang memungkinkan 2 register terpisah diproses dengan satu perintah tunggal dalam satu clock cycle. Hal ini menghasilkan kode yang efektif dan kecepatan prosesnya 10 kali lebih cepat dari pada

Halaman

3

mikrokontroler CISC biasa.

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR

Gambar 3. Gambar datasheet dan bentuk ATMega32

Konfigurasi pin Mikrokontroler AVR ATMega32 Secara fungsional konfigurasi pin ATMega32 adalah sebagai berikut: a. VCC Tegangan sumber b. GND (Ground) Ground c. Port A (PA7 – PA0) Port A adalah 8-bit port I/O yang bersifat bi-directional dan setiap pin memilki internal pull-up resistor. Output buffer port A dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port A digunakan sebagai input dan di pull-up secara langsung, maka port A akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Pin-pin dari port A memiliki fungsi khusus yaitu dapat berfungsi sebagai channel ADC (Analog to Digital Converter) sebesar 10 bit. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port A dapat ditabelkan seperti yang tertera pada table :

Port

Alternate Function

PA7

ADC7 (ADC input channel 7)

PA6

ADC6 (ADC input channel 6)

PA5

ADC5 (ADC input channel 5)

PA4

ADC4 (ADC input channel 4)

PA3

ADC3 (ADC input channel 3)

4

PA2

ADC2 (ADC input channel 2)

Halaman

Tabel 3.1 Fungsi khusus port A

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR

d.

PA1

ADC1 (ADC input channel 1)

PA0

ADC0 (ADC input channel 0)

Port B (PB7 – PB0) Port B adalah 8-bit port I/O yang bersifat bi-directional dan setiap pin mengandung internal

pull-up resistor. Output buffer port B dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port B digunakan sebagai input dan di pull-down secara external, port B akan mengalirkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Pin-pin port B memiliki fungsi-fungsi khusus, diantaranya : 

SCK port B, bit 7

Input pin clock untuk up/downloading memory. 

MISO port B, bit 6

Pin output data untuk uploading memory. 

MOSI port B, bit 5

Pin input data untuk downloading memory. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port B dapat ditabelkan seperti pada tabel …

Tabel 3.2 Fungsi khusus port B Port

Alternate Function

PB7

SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB6

MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB6

MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

PB5

SS (SPI Slave Select Input)

PB3

PB2 PB1 PB0

e.

AIN1 (Analog Comparator Negative Input) OCO (Timer/Counter0 Output Compare Match Output) AIN0 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interrupt 2 Input) T1 (Timer/Counter1 External Counter Input) T0 (Timer/Counter External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output)

Port C (PC7 – PC0) Port C adalah 8-bit port I/O yang berfungsi bi-directional dan setiap pin memiliki internal

jika internal pull-up resistor diaktifkan. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port C dapat ditabelkan seperti yang tertera pada tabel dibawah ini.

Halaman

digunakan sebagai input dan di pull-down secara langsung, maka port C akan mengeluarkan arus

5

pull-up resistor. Output buffer port C dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port C

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR

Tabel 3.3 Fungsi khusus port C

f.

Port

Alternate Function

PC7

TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2)

PC6

TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)

PC6

TD1 (JTAG Test Data In)

PC5

TD0 (JTAG Test Data Out)

PC3

TMS (JTAG Test Mode Select)

PC2

TCK (JTAG Test Clock)

PC1

SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)

PC0

SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

Port D (PD7 – PD0) Port D adalah 8-bit port I/O yang berfungsi bi-directional dan setiap pin memiliki internal

pull-up resistor. Output buffer port D dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port D digunakan sebagai input dan di pull-down secara langsung, maka port D akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port D dapat ditabelkan seperti yang tertera pada tabel dibawah ini.

Tabel 3.4 Fungsi khusus port D Alternate Function

PD7

OC2 (Timer / Counter2 Output Compare Match Output)

PD6

ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD6

OCIB (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)

PD5

TD0 (JTAG Test Data Out)

PD3

INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2

INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD1

TXD (USART Output Pin)

PD0

RXD (USART Input Pin)

LM35 Sensor

suhu adalah alat yang

digunakan

untuk

mengubah besaran panas menjadi

besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya. Ada beberapa metode yang

Halaman

6

4.

Port

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya. Nah, prinsip kerja dari sensor suhu ini sendiri adalah melakukan pengukuran terhadap jumlah energi panas/dingin yang dihasilkan oleh suatu obyek sehingga memungkinkan kita untuk mengetahui atau mendeteksi gejala perubahan-perubahan suhu tersebut dalam bentuk output Analog maupun Digital. Sensor Suhu juga merupakan dari keluarga Transduser. LM35 adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor (TO-92). Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 100 derajad Celcius. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear dengan suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad Celcius

Gambar 4. Pinout LM35

IV.

METODOLOGI

1. Diagram Blok Rangkaian

LM35

Driver Transistor Mikrokontroler ATMega32 Seven Segment

Program

unsigned char

#include <delay.h>

angka[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0 x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

Halaman

#include <mega32.h>

7

2. Kode yang digunakan

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR int satuan,puluhan,koma,data_adc,dat a_temp,x;

PORTC=angka[satuan]; delay_ms(5);

int Vref=1.2; float suhu,tegangan_input,tampung;

PORTB.0=1; PORTB.1=1; PORTB.2=0;

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

PORTC=angka[koma];

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

delay_ms(5);

{ ADMUX=adc_input|(ADC_VREF_TYPE&0 xff);

}

void baca_data() {

delay_us(10);

tampung=0;

ADCSRA|=0x40;

for(x=0;x<100;x++)

while((ADCSRA&0x10)==0);

{

ADCSRA|=10;

data_adc=read_adc(0);

return ADCW;

tampung = tampung+data_adc;

}

tampilkan(); } tampung = tampung/100;

data_temp=(int)suhu; koma=data_temp%10; satuan=(data_temp/10)%10; puluhan=(data_temp/100)%10;

PORTB.0=0; PORTB.1=1; PORTB.2=1; PORTC=angka[puluhan]; delay_ms(5);

PORTB.0=1; PORTB.1=0; PORTB.2=1;

suhu=tegangan_input*1000; }

void main(void) { PORTA=0x00; DDRA=0x00;

PORTC=0x00; DDRC=0xFF;

PORTB=0xFF; DDRB=0xFF;

8

{

tegangan_input = (float)tampung * Vref / 1023;

Halaman

void tampilkan()

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR ADMUX=ADC_VREF_TYPE&0xFF; ADCSRA=0x84; SFIOR&=0xFF;

while(1) { baca_data(); } }

3. Cara Kerja Diagram Blok Dari diagram blok diatas dapat dilihat bahwa mikrokontroler ATMega digunakan sebagai pengendali dari semua rangkaian ini. Mikro diberi program yang sebelumnya telah di buat melalui CVAVR, kemudian dimasukkan pada Mikro melalui Progisp. Cara kerja dari rangkaian ini adalah saat lm35 mendeteksi suhu tubuh, maka hasil bacaan dari lm ini dimasukkan pada PORT A yang berfungsi sebagai port ADC, disini sinyal analog dari lm35 diubah ke dalam bentuk sinyal digital agar nantinya dapat di proses oleh mikrokontroler karena mikro hanya mampu membaca sinyal digital saja. Di mikro kemudian sinyal di proses melalui program yang telah dimasukkan sebelumnya, nilai dari lm35 sendiri setiap 1˚ yang ditampilkan nantinya akan sama dengan 10 mV hasil bacaan lm35. Hasil dari ATMega ini kemudian di keluarkan atau di outputkan dalam bentuk sinyal digital ke PORTC untuk ditampilkan ke seven segmen. Dan Common dari segmen yang mendapat outputan high dari PORT B akan mengatut nyalanya segmen secara bergantian. Outputan dari port B ini akan langsung masuk ke kaki basis, karena transistor ini adalah NPN maka emitor mendapat ground, sehingga saat basiss mendapat inputan high dari mikro maka collector akan mengalirkan ground dari eminot ke common seven segmen sehingga mampu menyalakan segmen.

V.

HASIL

1.

Rangkaian LM35 dan Seven Segment

Rangkaian ini terdiri dari dari 3 kaki, kaki 1 mendapat vcc sumber sebesar 5v, kaki 3 mendapat ground sumber, dan kaki 2 adalah aoutputan. Saat tegangan 5v mulai mengalir di kaki 1 dan kaki 3 telah mendapat ground maka lm35 akan membaca suhu sekitar baik ruang ataupun tubuh, dan outputannya akan dapat diukur di kaki 2. hasil bacaan dari lm ini dimasukkan pada PORT A yang berfungsi sebagai port ADC, disini sinyal analog dari lm35 diubah ke dalam bentuk sinyal digital

sebelumnya, nilai dari lm35 sendiri setiap 1˚ yang ditampilkan nantinya akan sama dengan 10 mV hasil bacaan lm35. Hasil dari ATMega ini kemudian di keluarkan atau di outputkan dalam bentuk

Halaman

digital saja. Di mikro kemudian sinyal di proses melalui program yang telah dimasukkan

9

agar nantinya dapat di proses oleh mikrokontroler karena mikro hanya mampu membaca sinyal

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR sinyal digital ke PORTC untuk ditampilkan ke seven segmen. Dan Common dari segmen yang mendapat outputan high dari PORT B akan mengatut nyalanya segmen secara bergantian. Outputan dari port B ini akan langsung masuk ke kaki basis, karena transistor ini adalah NPN maka emitor mendapat ground, sehingga saat basiss mendapat inputan high dari mikro maka collector akan mengalirkan ground dari eminot ke common seven segmen sehingga mampu menyalakan segmen.

Gambar 5. Rangkaian Segmen(kiri) dan lm35(kanan) 2.

Rangkaian minimum system

Rangkaian ini merupakan rangkaian pengendali yang di kendalikan dengan mikrokontrol ATMega32. Berdasarkan pin serial data terhubung ke mikrokontroler untuk pemberian perintah berupa hasil bacaan dari lm35. Pin-pin yang digunakan pada modul sensor PIR dan fingerprint, adalah GND, VCC, RXD, dan TXD. Pin-pin tersebut kemudian dihubungkan dengan pin-pin bersesuaian pada mikrokontroler. lima pin utama disediakan pada board untuk mikrokontroler ATmega32 dengan peruntukan, yaitu: konektor catu daya (power supply) 12 volt dc, sensor passive infrared receiver dan fingerprint, antarmuka downloader, dan keluaran ditambah 1 pin untuk ground. Lima port tersebut merupakan masukan dan keluaran yang berasal dari pin mikrokontroler ATmega32. Perolehan minimum system terintegrasi berbasis mikrokontroler

Gambar 6. Rangkaian Minimum System

Halaman

10

ATmega32 untuk pengoperasian actuator.

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR VI.

KESIMPULAN

Dari hasil uraian diatas, maka didapat suatu kesimpulan antara lain : 1. Alat monitoring suhu ruangan terdiri atas perangkat keras (Hardware) dan perangkat lunak (Software). Perangkat yaitu : a. Rangkaian minimum system ATMega32 dengan sensor LM35 b. Modul seven segmen menampilkan hasil dari monitoring suhu yang dihasilkan oleh sensor suhu LM35. 3. Sistem monitoring ini sangat membantu untuk menekan pemborosan biaya pemakaian energi listrik, seperti AC yang merupakan salah satu beban yang mengkonsumsi energi listrik terbanyak saat ini. Dengan sistem monitoring ini, dapat dimonitoring kapan AC diperlukan dan kapan harus dimatikan, sedangkan dari segi kemanan dapat diketahui kapan ruangan dalam kondisi aman dan

Halaman

11

kapan berbahaya.

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR LAMPIRAN Hasil rangkaian keseluruhan

Rangkaian keseluruhan ketika telah di rangkai

Halaman

12

Rangkaian segmen dan lm35

LAPORAN PROJECT AKHIR PERALATAN DIAGNOSTIK DASAR

Halaman

13

Rangkaian Minsis