uts tek sensor
Post on 19-Jun-2015
853 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PROPOSAL
RANCANG BANGUN SISTEM INSTRUMENTASI UNTUK MEMBANTU
BUDIDAYA TOMAT SECARA AEROPONIK
GALIH MUSTIKO AJI
23209045
PROGRAM PASCASARJANA
SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pertanian merupakan bidang yang sangat strategis karena menyangkut berbagai sendi
kehidupan manusia. Bagi Indonesia sebagai negara agraris, pertanian mempunyai makna yang
sangat penting karena berbagai hal. Pertama, kebutuhan dasar manusia terutama pangan dan
sandang berasal dari bidang pertanian. Bahan pangan, sayuran, buah, bahan industri makanan
hanya dapat dipenuhi dari bidang pertanian. Selain itu, berbagai bahan olahan untuk sandang,
karet, serat dan sebagainya yang dihasilkan melalui industri juga membutuhkan bahan baku dari
pertanian. Secara politis, sebenarnya negara yang tidak mempunyai basis kehidupan di bidang
pertanian mempunyai tingkat ketergantungan yang sangat besar dari negara lain karena suplai
bahan pangan dan bahan baku industri pertaniannya berasal dari negara agraris. Dengan
demikian keberadaan pertanian sangat menentukan keberlanjutan kehidupan manusia.
Goncangan terhadap sektor pertanian dapat berimbas pada sektor ekonomi, politik, bahkan sosial
budaya. Kedua, Indonesia mempunyai kekayaan plasma nutfah (sumber daya genetik) terbesar
kedua setelah Brasil, namun pemanfaatannya belum optimal. Selain itu sumber daya manusia
Indonesia sangat besar (jumlah penduduk no. 6 di dunia). Saat ini, Indonesia tercatat sebagai
produsen beras terbesar ketiga di dunia, penghasil serealia terbesar keenam di dunia, penghasil
karet no. 2 di dunia, produsen minyak sawit kedua di dunia, penghasil kopi no. 4 di dunia, dan
sebagainya. Hal ini menunjukkan potensi Indonesia sebagai produsen hasil pertanian sangat
besar. Dengan peningkatan kemampuan SDM, peluang pengembangan dan eksplorasi sumber
daya alam masih sangat terbuka. Ketiga, tingkat pertumbuhan jumlah penduduk dunia (termasuk
Indonesia) yang sangat cepat merupakan peluang pasar yang besar bagi hasil pertanian tropis
Indonesia. Dengan potensi yang dimilikinya, peluang Indonesia menguasai pasar hasil pertanian
sangat terbuka sehingga mempunyai posisi tawar (bargaining possition) yang tinggi dibanding
negara lain. Keempat, sektor pertanian telah terbukti mampu menghadapi gejolak ketika terjadi
krisis multidimensional, sementara bidang yang lain mengalami goncangan yang signifikan. Hal
ini terkait dengan sumber daya yang dibutuhkan dalam bidang pertanian sebagian berasal dari
alam sehingga keberlanjutannya relatif tinggi.
Sarana dan penggunaan teknologi serta penelitian dibidang pertanian di Indonesia masih
sangat kurang, hal ini menyebabkan hasil pertanian di Indonesia masih belum maksimal dan
selalu tertinggal oleh negara-negara agraris lainnya. Kebanyakan petani di Indonesia adalah
petani tradisional yang belum banyak memanfaatkan teknologi dalam pertanian mereka. Lahan
pertanian dimanfaatkan hanya untuk mencukupi kebutuhan hidup sehari-hari, dengan
menggunakan tanah sebagai media pertanian. Metode pertanian tradisional biasanya
membutuhkan lahan yang luas dan memakan waktu yang cukup lama. Metode-metode pertanian
modern belum banyak dimanfaatkan oleh para petani di Indonesia.
Indonesia daerah tropis yang relatif subur karena dilewati oleh sabuk api (rangkaian
Gunung Berapi) yang menyebabkan tanah Indonesia kebanyakan dibentuk dari dataran volkan.
Lahan yang luas dan subur di Indonesia merupakan potensi besar pada bidang pertanian.
Indonesia memiliki beraneka ragam jenis tanaman sayuran dan buah-buahan yang dapat tumbuh
subur baik dimusim kemarau ataupun musim hujan. Salah satunya adalah tanaman tomat,
tanaman ini tidak tergantung oleh musim. Tanaman ini juga termasuk dalam tanaman binaan
Direktorat Jenderal Hortikultura, sesuai dengan Keputusan Menteri Pertanian Republik Indonesia
nomor : 511/Kpts/PD.310/9/2006. Dalam kepmen tersebut, tanaman ini termasuk dalam
komoditas sayuran. Sayuran tomat banyak mengandung vitamin dan mineral, misal : karoten, vit.
C, B kompleks, zat besi dll. Sayuran tomat sangat cocok dikembangkan dalam beberapa metode
pertanian, karena sayuran tomat memiliki masa hidup yang singkat, dapat juga dikembangkan
dalam media tanah ataupun tanpa tanah. Oleh karena itu, sayuran tomat perlu dikembangkan
lebih lanjut dengan harapan metode pengembangan pertanian sayuran tomat dapat menghasilkan
metode pertanian yang lebih lebih baik atau hasil pertanian yang lebih memuaskan.
Metode-metode pertanian modern seperti kultur jaringan, hidroponik, aerofonik di
Indonesia masih sangat jarang digunakan. Metode-metode pertanian modern ini cenderung
memanfaatkan lahan semaksimal mungkin dengan menggunakan media tanah seminimal
mungkin atau diganti dengan media lain bahkan tanpa media sama sekali. Metode-metode
pertanian modern telah banyak digunakan pada tanaman-tanaman hortikultura, salah satunya
adalah sayuran tomat. Pada penelitian ini akan didesain dan dibuat sebuah sistem instrumentasi
untuk mengembangkan budidaya sayuran tomat secara aeroponik.
2.2 Rumusan dan Batasan Masalah
Pada penelitian ini akan didesain dan dibuat prototype sebuah sistem instrumentasi untuk
budidaya sayuran tomat secara aerofonik dalam sebuah chamber berukuran 50 cm x 50 cm x
50cm. Sistem instrumentasi adalah sebuah sistem elektronik yang digunakan untuk memperoleh
parameter-parameter lingkungan (chamber) dan dapat digunakan untuk mengendalikan aktuator
yang akan bekerja sesuai parameter yang didapat agar kondisi di dalam chamber tetap sesuai
dengan kebutuhan hidup dari sayuran tomat.
Sistem instrumentasi yang dirancang dan dibuat harus dapat memberikan parameter-
parameter berikut ini :
a) Suhu/Temperature.
Sistem harus dapat memberikan data tentang suhu di dalam chamber dan sistem harus
dapat mengendalikan suhu di dalam chamber agar sesuai dengan nilai setpoint.
b) Kelembaban.
Sistem harus dapat mengetahui besarnya kelembaban di dalam chamber dan sistem harus
dapat menurunkan kelembaban di dalam chamber jika kelembaban di dalam chamber
melewati batas setpoint.
c) Level bak nutrisi.
Sistem harus dapat menjaga ketinggian air di dalam bak air (nutrisi).
Pencapaian sistem instrumentasi yang dibuat harus memenuhi batasan-batasan masalah
yang disusun sebagai berikut :
1) GUI (Graphic User Interface) berupa perangkat lunak (software) yang dibuat dengan
menggunakan Microsoft Visual Basic 6.0 yang mampu menampilkan parameter-
parameter diatas, dan memiliki pengaturan setpoint dari parameter-parameter tersebut.
2) Sistem instrumentasi dapat berdiri sendiri tanpa bantuan komputer (stand alone),
sehingga sistem instrumentasi tidak selalu bergantung pada kerja komputer.
3) Memiliki hardware interface yang berupa LCD 2x16 dan keypad 4x4 pada sistem
instrumentasi, sehingga ketika dalam keadaan stand alone sistem instrumentasi tetap
dapat merepresentasikan keadaan pada sistem dan dapat melakukan pengaturan tentang
setpoint
1.3 Tujuan Penelitian
1.3.1 Tujuan Umum
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah sistem dan teknologi
sensor program pascasarjana semester II tahun 2009/2010 Institut Teknologi Bandung. Selain itu
penelitian ini juga bertujuan untuk merancang dan membuat sistem instrumentasi untuk
membantu budidaya tanaman sayuran secara aerofonik, khususnya tanaman tomat serta membuat
ruang tumbuh aeroponik dari tanaman tomat.
1.3.2 Tujuan Khusus
◦ Memodifikasi suhu dan kelembaban ruang tumbuh tomat.
◦ Menemukan suhu dan kelembaban yang optimal dalam media tumbuh tanaman
sehingga kondusif bagi tanaman tomat.
◦ Mengendalikan dan menemukan frekuensi penyemprotan (pengkabutan) yang
optimal bagi larutan nutrisi tanaman tomat.
1.4 Metodologi Penelitian
Untuk dapat mencapai tujuan-tujuan dari penelitian ini maka disusunlah langkah-langkah
kerja dalam pembuatan prototype sistem instrumentasi untuk budidaya tanaman tomat secara
aerofonik sebagai berikut:
Membuat desain chamber
Membuat desain sistem instrumentasi
Integrasi sistem (mikro dgn aktuator), sensor dan interfacing input dan output (baik
perangkat lunak maupun hardware interface).
Pengujian sistem instrumentasi
Implementasi sistem didalam media tumbuh (chamber)
Pengujian waktu dan frekuensi penyemprotan (pengkabutan) termasuk suhu dan
kelembaban yang optimal bagi pertumbuhan tomat
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Tomat (Solanun Lycopersicum)
Tanaman tomat termasuk dalam komoditi tanaman sayuran. Tanaman ini sangat cocok
dikembangkan dalam beberapa metode penanaman dan media tanam pada sistem pertanian.
Tanaman tomat cocok dengan iklim kering, dimana media (tanah) banyak mengandung zat-zat
organik dengan besarnya pH antara 6 – 7. Tanaman tomat dapat tumbuh subur pada suhu yang
berkisar antara 7oC – 20oC.
Bibit tanaman tomat yang dipilih untuk dapat dibudidayakan dengan metode pertanian
modern biasanya harus memperhatikan beberapa kriteria berikut :
Bibit berusia 3 minggu
Panjang bibit sekitar ± 10 cm
Akar-akarnya tidak rusak atau putus
Pada media tanah, lahan tanaman tomat harus dipilih dan dipersiapkan dengan baik. Jarak
antar tanaman tomat tidak boleh terlalu rapat. Tanaman tomat harus diberi jarak antar tanaman
sekitar 40 x 50 cm atau 50 x 60 cm. Jika tanaman terlalu rapat akan menyebabkan buah yang
dihasilkan akan menjadi kerdil. Lahan yang dipersiapkan harus diberikan tongkat lanjaran
setinggi 15 cm – 20 cm yang digunakan untuk menopang batang tomat sehingga tanaman tomat
tidak jatuh dan buah yang dihasilkan tidak membusuk karena menyentuh tanah.
Pemeliharaan tanaman tomat sebenarnya tidak terlalu sulit, seperti pemberian nutrisi dan
penyiraman hendaknya diusahakan jangan mengenai daun dan buah. Tanaman diusahakan harus
tetap lembab dan gembur. Akar tanaman tomat harus dijaga agar akar tanaman tidak terlalu
basah. Pemangkasan cabang dan batang dilakukan sekali-dua kali dalam sebulan. Untuk
pemupukan, diperlukan pemupukan dengan pupuk N dengan perbandingan 1 : 2 : 2.
2.2 Sistem Aerofonik
Sistem aerofonik adalah sebuah proses penumbuhan tanaman dalam suatu lingkungan
udara atau kabut tanpa penggunaan medium tanah. Prinsip dasarnya adalah penumbuhan
tanaman dalam lingkungan tertutup atau semi-tertutup dengan menyemprotkan akar tanaman
dengan larutan yang kaya nutrisi.
Gambar 2.1 Sistem pertanian Aerofonik
Salah satu teknik untuk meningkatkan produksi tanaman sayuran yang akhir-akhir ini
dikembangkan secara intensif oleh para peneliti di dunia adalah sistem aerofonik. Sistem ini
menunjukkan sejumlah kelebihan dan prospek yang lebih bagus dalam mendorong produksi
secara lebih efisien, contoh yang telah dikembangkan adalah pada tanaman kentang. Sistem
aerofonik berpotensi mengungguli metode vegetatif, khususnya pada produksi benih yang
kemudian dilanjutkan dengan pengembangbiakkan benih di ladang. Teknik ini akan menekan
biaya produksi dan meningkatkan kualitas kesehatan tanaman.
Sistem aerofonik memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan beberapa sistem
pertanian lainnya. Dibandingkan dengan sistem pertanian yang menggunakan suatu medium,
sistem aerofonik jelas lebih unggul karena lingkungan dapat dijaga hampir bebas dari hama dan
penyakit sehingga tanaman dapat tumbuh lebih sehat dan lebih cepat dibandingkan tanaman yang
tumbuh pada suatu medium. Sistem pertanian aerofonik juga lebih unggul dibandingkan dengan
sistem pertanian modern lain seperti hidroponik. Kelebihan sistem aerofonik dibandingkan
metode hidrofonik karena penyemprotan kandungan udara yang tinggi dalam larutan nutrisi
memberikan oksigen yang banyak ke akar tanaman, merangsang pertumbuhan dan membantu
mencegah pembentukan senyawa patogen.
2.3 Mikrokontroller AT89S51
2.3.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51
AT89S51 merupakan salah satu produk mikrokontroler yang dikeluarkan oleh Atmel.
Mikrokontroler AT89S51 terbentuk dari perpaduan arsitektur perangkat keras keluarga
mikrokontroler MCS 51 dari Intel dan tambahan teknologi Flash Memory, sehingga AT89S51
terbentuk sebagai mikrokontroler dengan fasilitas timer, port serial, 32 kaki I/O, RAM dan Flash
Memory yang digunakan untuk keperluan penyimpanan program. Dengan demikian, desain
elektronika menjadi ringkas, praktis dan ekonomis karena dimungkinkan untuk membuat suatu
sistem hanya dalam satu single chip saja. Gambar 2.2 merupakan konfigurasi pin mikrokontroler
AT89S51.
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 terdiri dari beberapa bagian yang berfungsi untuk mendukung
pengendaliannya, bagian-bagian tersebut adalah :
1. Kapasitas memori internal 4 Kbyte (Flash 4 Kbytes)
2. 8 x 128 byte RAM (Random Acces Memory)
3. 32 jalur I / O yang dapat diprogram
4. 2 buah (6-bit pewaktu / pencacah (timer / counter)
5. Serial Port Full Dupleks
6. Chip oscillator dan clock
7. 6 buah sumber interupsi
Diagram blok arsitektur AT89S51 dapat dilihat pada gambar 2.2. Pada diagram blok
tersebut dijelaskan bahwa untuk aplikasi yang tidak membutuhkan adanya RAM dan atau ROM
dengan skala besar, maka AT89S51 telah dapat dipergunakan dalam konfigurasi single chip.
Fasilitas Parallel Port yang dimiliki dapat dipergunakan untuk mengendalikan peralatan
eksternal atau memasukkan data yang diperlukan. Port Serial dapat dipergunakan untuk
mengakses sistem komunikasi data dengan dunia luar. Timer / counter yang ada dapat
dipergunakan untuk mencacah pulsa, menghitung lama pulsa atau sebagai pewaktu umum.
Sedangkan sistem interrupt membuat AT89S51 dapat dipakai pada aplikasi-aplikasi yang
mendekati sistem dengan proses real-time.
Gambar 2.3. Diagram Blok Arsitektur AT89S51
2.3.2 Deskripsi Pin AT89S51
1. Vcc (pin 40)
Suplai tegangan
2. Ground (pin 20)
Pentanahan
3. Port 0.0 – 0.7 (pin 32 – 39)
Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, dan dapat menerima kode byte pada saat
Flash Programming. Sebagai port output, port ini dapat memberikan output sink ke
delapan buah TTL input. Pada saat logika ‘1’ dialamatkan pada kaki-kaki Port 0, maka
Port 0 dapat digunakan sebagai masukan berimpedansi tinggi. Port 0 yang merupakan
saluran I/O 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat
rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Saat proses
pemrograman dan verifikasi, Port 0 digunakan sebagai saluran data. Pull up eksternal
diperlukan selama proses verifikasi.
4. Port 1.0 – 1.7 (pin 1 – 8)
Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa atau menerima low order address bytes selama
Flash Programming. Port ini memiliki internal pull up dan dapat berfungsi sebagai input
dengan memberikan logika ‘1’ yang dialamatkan pada kaki-kaki Port 1. Sehingga output
port ini dapat memberikan output sink ke empat buah input TTL. Port ini juga dapat
digunakan sebagai saluran alamat saat pemrograman dan verifikasi. Port 1 dipetakan pada
alamat 90H dan dapat berfungsi sebagai berikut.
Tabel 2.1. Fungsi Alternatif Port 1 AT89S51
Pin Port
Fungsi Alternatif
P1.0 TI2 (Timer / Counter 2 eksternal input)
P1.1 TO2 (Timer / Counter 2 eksternal output)
P1.2 T2EA (Timer / Counter 2 Capsture Reload Trigger)
P1.3 SSI (Slave Port Slave Input)
P1.4 SSO (Slave Port Slave Output)
P1.5 MOSI (Master Data Output, slave data input pin untuk SPI)
P1.6 MISO (Master Data Input, slave data output pin untuk SPI)
P1.7 SCK (Master Clock Input, slave data input pin untuk SPI)
5. Port 2.0 – 2.7 ( Pin 21 – 28)
Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, saat mengakses memori
secara 16 bit (Movx @DPTR). Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink
pada ke empat buah input TTL, sedangkan untuk memfungsikan sebagai port input
dilakukan dengan memberikan logika 1 yang dialamatkan pada kaki-kaki Port 2. Port ini
memiliki internal pull up.
6. Port 3.0 – 3.7 (pin 10 – 17)
Memiliki sifat yang sama dengan Port 1 dan Port 2 yaitu sebagai port I/O 8 bit
dengan internal pull up yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak
dipakai maka dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serba guna. Selain itu, sebagian
Port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol saat proses pemrograman dan verifikasi.
Adapun fungsi dari Port 3 adalah sebagai berikut.
Tabel 2.2. Fungsi Alternatif Port 3 AT89S51
Pin Port Fungsi Alternatif
P3.0 RDX (Port untuk masukan serial)
P3.1 TDX (Port untuk keluaran serial)
P3.2 INT0 (untuk melayani interupsi eksternal 0)
P3.3 INT1 (untuk melayani interupsi eksternal 1)
P3.4 T0 (untuk masukan eksternal timer 1)
P3.5 T1 (untuk masukan eksternal timer 0)
P3.6 WR (Eksternal Data Memory Write Strobe)
P3.7 RD (Eksternal Data Memory Read Strobe)
7. Reset (Pin 9)
Reset input. Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle. Pulsa
transisi dari rendah ke tinggi akan mereset mikrokontroler.
8. ALE (Pin 30)
Pin ini berfungsi sebagai Address Latch Enable (ALE) yang me-latch low byte
address pada saat mengakses memori eksternal. ALE hanya akan aktif saat mengakses
memori eksternal (movx dan movc).
8. PSEN (Pin29)
Program Store Enable (PSEN), pin ini berfungsi pada saat mengakses program
yang terletak pada memori eksternal.
9. EA (Pin 31)
External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori
program. Pada kondisi low pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan
menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset.
Sedangkan jika berkondisi high, pin akan berfungsi menjalankan program yang ada
pada memori internal pada saat Flash Programming, pin ini akan mendapat tegangan 12
volt.
10. XTAL 1 (Pin 19)
Input osilator.
11. XTAL 2 (Pin18)
Output osilator.
2.3.3. Struktur Memori Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 memiliki struktur memori sebagai berikut :
1. RAM internal
Memiliki alamat dari 00H hingga 7FH dengan memori sebesar 128 byte yang
biasanya digunakan untuk menyimpan data.
RAM internal terdiri atas:
a. Register Banks yang berjumlah 8 buah dari R0 hingga R7, yang terletak pada alamat
00H hingga 07H pada setiap kali sistem mengalami reset.
b. Bit Addressale RAM yang terletak pada alamat 20H hingga 2FH yang dapat diakses
dengan pengalamatan bit.
c. RAM keperluan umum yang dimulai dari alamat 30H hingga 7FH dan memiliki sifat
dapat diakses dengan pengalamatan langsung maupun tak langsung.
2. Special Function Register
SFR merupakan memori yang berisi register-register yang memiliki fungsi-fungsi
khusus yang merupakan fasilitas yang disediakan mikrokontroler tersebut meliputi port-
port, pewaktu, control peripheral dan lain sebagainya.
2.3.3.1 Register Fungsi Khusus
SFR (Register Fungsi Khusus) merupakan memori yang berisi register-register yang
memiliki fungsi-fungsi khusus yang merupakan fasilitas yang disediakan oleh mikrokontroler
tersebut, mencakup port-port, pewaktu (timer), kontrol peripheral dan lain sebagainya.
Sementara SFR terdiri dari :
a. Akumulator
ACC menempati alamat E0H dan digunakan untuk menyimpan data sementara dari
hampir semua operasi aritmatik dan operasi logika. Instruksinya sendiri mengacu pada
register A.
b. Register B
Register ini menempati lokasi F0H digunakan selama operasi perkalian dan
pembagian walaupun juga dapat difungsikan sebagai register biasa. Pengalamatanya
sendiri dapat dilakukan dengan bit addressable.
c. Program Status Word (PSW)
Register PSW (D0H) mengandung infomasi status program yang berkaitan dengan
CPU pada saat itu.
Status yang tersimpan pada PSW meliputi :
1. Flag Carry berfungsi mendeteksi apabila terjadi aksi lebih pada proses
penjumlahan / aksi pinjam pada pengurangan. Bit carry juga berfungsi sebagai
akumulator pada operasi Boolean sebesar 1 bit.
2. Bit RSO dan RSI berfungsi untuk memilih satu dari 4 bank register.
3. Flag Overflow akan diset bila pada operasi aritmatik menghasilkan bilangan yang
lebih besar dari 128 atau lebih kecil dari -128.
4. Bit paritas berfungsi untuk menentukan cacah logika ‘1’ dalam akumulator. Jika
cacah logika ’1’ ganjil maka bit paritasnya sama dengan 1 (P=1) dan sebaliknya. Bit
paritas ini juga dapat digunakan untuk proses yang berhubungan dengan serial port
yaitu sebagai check sum.
d. Stack Pointer
Register SP (lokasi 81 H) merupakan register dengan panjang 8 bit. Isi dari SP
sendiri merupakan data yang disimpan distack. Proses yang berhubungan dengan stack
ini biasa dilakukan dengan instruksi-instruksi Push, Pop, acall, lcall.
e. Data pointer
DPTR merupakan register 16 bit dan terletak pada alamat 82 H untuk 1 DPL (byte
rendah) dan 83 H untuk DPH (byte tinggi). DPTR ini biasanya digunakan untuk
mengakses source code ataupun data yang tersimpan pada memori eksternal.
f. Port
AT89S51 memiliki 4 buah port, yaitu Port 0, Port 1, Port 2, Port 3 yang menempati
alamat 80H, 90H, A0H, B0H. Namun jika digunakan eksternal memori ataupun fungsi-
fugsi spesial, seperti External Interrupt, Serial ataupun External Timer, Port 0, Port 1,
Port 2, Port 3 tidak dapat digunakan sebagai port dengan fungsi umum.
Semua Port ini dapat diakses dengan pengalamatan secara bit sehingga dapat
dilakukan perubahan output pada tiap-tiap pin dari port ini tanpa mempengaruhi pin-pin
lainnya.
g. Register Port Serial
AT89S51 mempunyai sebuah on chip serial port yang dapat digunakan untuk
berkomunikasi dengan peralatan lain yang menggunakan serial port seperti modem, shift
register dan lain-lain.
Buffer (penyangga) untuk proses pengiriman maupun pengambilan data terletak
pada Register SBUF, yaitu pada alamat 99H. Sedangkan untuk mengatur mode serial
dapat dilakukan dengan mengubah isi dari SCON yang terletak pada alamat 98H.
h. Register Timer
AT89S51 mempunyai dua buah 16 bit Timer / counter, yaitu Timer 0 dan Timer 1.
Timer 0 terletak dialamat 8AH untuk TL0 dan 8CH untuk TH0 dan Timer 1 terletak
dialamat 8BH untuk TL1 dan 8DH untuk TH1.
i. Register Interrupt
AT89S51 mempunyai lima buah interupsi dengan dua level prioritas interupsi.
Interupsi akan selalu nonaktif setiap kali sistem direset. Register-register yang terhubung
dengan interrupt adalah Interrupt Enable Register (IE) atau Register keaktifan tiap-tiap
interupsi dan Interrupt Priority Register (IP) atau Register Prioritas Interupsi pada alamat
B8H.
j. Register Control Power
Register ini terdiri atas SMOD yang digunakan untuk melipat dua baud rate dari
port serial, dua buah bit untuk flag fungsi umum pada bit ketiga dan bit kedua, Power
Down (PD) bit dan Idle (IDL) bit.
2.3.3.2 Flash PEROM
Mikrokontroler AT89S51 memiliki 4 Kb Flash PEROM (Programable and Erasabele
Memory) yaitu ROM yang dapat ditulis ulang atau dihapus menggunakan sebuah alat
pemrogram. Jenis Flash yang digunakan adalah Atmel’s High-Density Non Volatile Technology
yang memiliki kemampuan untuk ditulis ulang hingga 1000 kali dan berisi fungsi standar MCS
51.
Mikrokontroler AT89S51 memiliki kode pengalamatan yang sama dengan
mikrokontroler MCS 51. Mode pengalamatan ini berkaitan erat dengan operand dalam
pemrograman mikrokontroler. Operand sendiri merupakan data yang tersimpan didalam memori,
register, dan I/O. Operand-operand ini dijalankan melalui instruksi-instruksi. Dibawah ini
merupakan mode-mode pegalamatan MCS 51 / AT89S51 :
a. Mode Pengalamatan Register
Pengalamatan yang melibatkan register R0–R7 bisa diseleksi dengan register PSW,
ada dimana register R0–R7 berada. Instruksi pengalamatan yang melibatkan register ini
sangat efisien, karena opcode seperti perintah.
b. Mode Pengalamatan langsung
Pengalamatan langsung melibatkan register, port dan akumulator A yang berada
dalam chip (tidak dapat mengakses memori diluar chip).
c. Mode Pengalamatan tidak langsung
Pengalamatan tidak langsung ditandai dengan tanda @, artinya disitu terdapat data
alamat yang harus dibaca datanya lebih dahulu.
d. Mode Pengalamatan segera
Menyangkut operasi-operasi dengan suatu nilai konstanta (yang sudah tetap),
perintah ini ditandai dengan tanda #.
e. Pengalamatan Relatif
Pengalamatan relatif ada pada instruksi sjmp (short jump). Karena besar lompat
relatif (dari tempat semula), hanya 8 bit (total 256 langkah), maka sjmp hanya dapat
lompat kedelapan sejauh +127 langkah (lokasi memori) atau mundur -128 langkah.
f. Pengalamatan berindek
Pengalamatan berindek menggunakan register 16 bit program counter (PC) atau
data pointer (DPTR) sebagai tempat informasi alamat, untuk mengakses hingga 64 K
lokasi memori.
2.4 Antar Muka RS-232
Komunikasi atau transfer data antara mikrokontroler dengan memori atau piranti lain
dapat dilakukan secara serial dan paralel. Transmisi serial berarti mengirimkan data satu bit
dalam satu satuan waktu melewati satu jalur berlawanan dengan pengiriman secara paralel yang
mengirimkan sejumlah bit sekaligus dalam satu satuan waktu sehingga memerlukan banyak
jalur.
Transmisi data serial hanya memakai sebuah jalur untuk pengiriman data artinya
pengiriman data dilakukan dengan mengirimkan satu persatu bit dalam satu satuan waktu.
Sedangkan dalam transmisi paralel, beberapa buah bit dikirimkan sekaligus dalam satu satuan
waktu. Hal ini akan mempercepat proses pengiriman data atau menaikkan baud rate pengiriman.
Keuntungan pengiriman data secara serial adalah jumlah kabel yang digunakan lebih
sedikit, jika komunikasi paralel minimal memerlukan delapan kabel dan ground. Komunikasi
serial hanya butuh dua kabel dan ground, selain itu jangkauan panjang kabel lebih jauh
dibandingkan paralel karena port serial mengirimkan logika 1 dengan kisaran tegangan -3 volt
hingga -15 volt dan logika 0 sebagai +3 volt hingga +15 volt, sehingga kehilangan daya karena
panjangnya kabel bukan masalah utama. Sebagai perbandingan, bila digunakan port paralel yang
menggunakan level TTL yang berkisar dari 0 volt untuk logika 0 dan +5 volt untuk logika 1.
Kerugian dari pengiriman data secara serial adalah kecepatan pengiriman data relatif lebih
lambat dan port serial lebih sulit ditangani karena peralatan yang dihubungkan ke port serial
harus berkomunikasi menggunakan transmisi serial sedangkan data di komputer diolah secara
paralel.
2.4.1 Standar RS-232
RS 232 merupakan antar muka peralatan terminal data dengan peralatan komunikasi data
menggunakan data biner secara serial. Peralatan terminal data (Data Terminal Equipment / DTE)
merupakan komputer, sedangkan peralatan komunikasi data (Data Communication Equipment /
DCE) merupakan modem. Antara komputer dengan modem level sinyal data yang disalurkan
pada kabelnya adalah level RS-232.
Pada perkembangannya DCE tidak hanya berupa modem atau perangkat komunikasi,
tetapi bisa berupa instrumentasi seperti pH meter, timbangan dan sebagainya. Prinsip pengiriman
data secara serial adalah data yang dikirim suatu terminal akan diterima oleh terminal lain
demikian juga sebaliknya. Gambar 2.4 merupakan konfigurasi konektor DB-9 pada komunikasi
serial.
594837261
Gambar 2.4. Konektor DB-9
Tabel 2.3 menerangkan kegunaan pin konektor DB-9 dalam proses komunikasi data
secara serial.
Tabel 2.3. Konfigurasi Pin Serial
Pin DB9 Nama Kepanjangan
3 TD Transmit Data
2 RD Receive Data
7 RTS Request To Send
8 CTS Clear To Send
6 DSR Data Set Ready
5 SG Signal Ground
1 CD Carrier Detect
4 DTR Data Terminal Ready
9 RI Ring Indicator
2.4.2 Pengkonversi Level Tegangan TTL ke RS-232
Untuk mengkonversi level tegangan TTL ke level tegangan RS-232 digunakakan IC
MAX 232. Tegangan tingkat RS-232 sangat jauh berbeda dengan tingkat TTL. Jika TTL bekerja
dengan tegangan antara 0 sampai 5 volt, dengan tegangan sekitar 0 volt dianggap sebagai logika
‘0’ dan tegangan disekitar 5 volt sebagai logika ‘1’, sedangkan untuk tingkat RS232 tegangan
kerjanya antara -15 sampai +15 volt dan cara menerjemahkan logika ‘0’ dan ‘1’ –nya yang
sangat berbeda.
Untuk itu diperlukan piranti khusus yang digunakan untuk melakukan konversi tingkat
tegangan TTL dan RS-232. IC MAX 232 ini dapat digunakan dalam dua arah konversi tegangan
yaitu dari level tegangan RS-232 ke level tegangan TTL atau sebaliknya. Gambar 2.5
memperlihatkan konfigurasi pin dari IC MAX 232.
Gambar 2.5. Susunan Pin IC MAX 232
2.5 Microsoft Visual Basic 6.0
Microsoft Visual Basic 6.0 merupakan perangkat lunak yang digunakan untuk menyusun
program aplikasi yang bekerja dalam lingkungan sistem operasi Microsoft Windows. Kata
“Visual” menunjukkan cara yang dibuat untuk membuat Graphical User Interface (GUI).
Dengan cara ini tidak lagi menuliskan instruksi pemrograman dalam kode-kode baris, tetapi
secara mudah akan lebih fokus dan terstruktur pada usaha pencapaian objek-objek yang
digunakan.
Sedangkan kata “Basic” merupakan bagian bahasa BASIC (Beginners All Purpose
Symbolic Instruction Code), yaitu sebuah bahasa pemrograman yang dalam sejarahnya sudah
banyak digunakan oleh para programmer untuk menyusun aplikasi. Sehingga Visual Basic
merupakan sebuah teknik pemrograman BASIC (terstruktur) yang terfokus pada OOP (Object-
Oriented Programming) atau pemrograman yang berorientasi objek.
2.6 Sensor Suhu dan Kelembaban SHT11
Sensor SHT11 adalah sebuah modul sensor yang dirancang untuk dapat mengukur suhu
udara dan kelembaban udara. Modul sensor ini sudah memiliki keluaran digital dan sudah
terkalibrasi, jadi pada penggunaannya tidak perlu lagi melakukan konversi A/D ataupun kalibrasi
data sensor. Antarmuka modul ini adalah serial 2-wire (bukan I²C) sehingga sangat menghemat
jalur I/O kontroler.
Secara umum SHT11 bekerja pada kelembaban antara 0 % - 100 % dengan nilai akurasi
sebesar ± 3% RH. Karakteristik akurasi kelembaban dari SHT11 dapat dilihat pada gambar 2.6
berikut.
Gambar 2.6 Karakteristik akurasi RH SHT11
Suhu yang dapat dibaca dengan menggunakan sensor SHT11 adalah pada range -40oC
sampai dengan 100oC. Karakteristik dan nilai akurasi pembacaannya dapat dilihat pada gambar
2.7 berikut.
Gambar 2.7 Karakteristik akurasi suhu SHT11
Komunikasi yang digunakan pada SHT11 adalah serial bi-directional yang berarti data
dapat dikirimkan dan diterima dengan menggunakan satu pin saja. Kecepatan pembacaan dan
pengiriman data ke atau dari SHT11 bergantung pada serial clock yang dimasukan melalui pin
SCK. Konfigurasi pin dari SHT11 dapat dilihat pada gambar 2.8 berikut.
Gambar 2.8 Konfigurasi pin SHT11
Resolusi pembacaan nilai temperature dan nilai kelembaban SHT11 secara default adalah
14 bit temperature dan 12 bit kelembaban. Nilai ini dapat direduksi menjadi 12 bit data
temperature dan 8 bit data kelembaban. Besarnya nilai resolusi pembacaan dari SHT11
mengindikasikan bahwa nilai ketelitian data yang mampu dibaca oleh sensor sangat tinggi.
2.7 LCD 16 X 2 BARIS (M1632)
Suatu alat akan lebih mudah digunakan bila dalam alat terdebut terdapat tampilan sebagai
media penampil hasil (Output). Bentuk tampilan memiliki banyak macam, mulai dari yang
menggunakan LED, seven segment, ataupun yang lebih kompleks dengan menggunakan LCD
(Liquid Cristal Display). Dalam alat ini LCD digunakan sebagai penampil dari hasil pengukuran.
LCD selain lebih kompleks, hasil keluarannya juga lebih mudah diamati dan dipahami.
Gambar 2. 9 LCD M1632
2.7.1 Spesifikasi Modul LCD
Jenis LCD yang dipakai adalah jenis M 1632 produksi Seiko Instrument Inc. Modul ini
merupakan modul LCD dot matriks dengan konsumsi daya yang rendah, namun mempunyai
tampilan yang lebar. Kelebihan-kelebihan lain dari LCD ini adalah :
a) Memuat sampai dengan 16 karakter yang terdiri dari 2 baris dengan komposisi dot
matriks 5 x 7.
b) Perbandingan kerja/rasio duty-nya 1/16.
c) CG ROM-nya mampu membangkitkan 192 karakter.
d) Mempunyai karakter dalam CG RAM-nya sebanyak 8 macam karakter (yang
dilakukan dengan mengeset program).
e) Mudah diaplikasikan dengan mikroprosesor baik yang 8 bit ataupun 4 bit.
f) Data tampilan yang ada pada DD RAM-nya sebanyak 80 x 8 bit (maksimum
memuat 80 karakter).
g) RAM karakter dan tampilan sangat mudah dibaca oleh mikroproesor.
h) Mempunyai berbagai macam fungsi perintah.
i) Rangkaian osilator sudah built- in (di dalamnya).
j) Catu daya tunggal hanya +5 volt.
k) Terdapat rangkaian power on reset didalam power on.
l) Proses yang terjadi menggunakan prinsip CMOS.
Rangakain LCD 1632ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 2. 10 Blok diagram LCD
Fungsi-fungsi terminal/pin yang ada :
1) DB0 - DB3 merupakan bus data untuk ke-4 bit data yang rendah. Data ini ini
dituliskan ke mikroprosesor dari modul atau ditulis dari modul ke mikroprosesor
dengan menggunakan bus ini.
2) DB4 - DB7 merupakan bus data untuk ke-4 bit data yang sangat tinggi. Elain
untuk membaca dan menulis ke atau dari modul ke mikroprosesor, melalui bus ini
juga mempunyai fungsi sebagai busy flag.
3) E merupakan sinyal Start beropersi, sinyal ini mengaktifkan data untuk dibaca dan
ditulis.
4) R/W sinyal membaca (R) atau menulis (W).
0 : sedang menulis
1 : sedang membaca
5) RS merupakan sinyal pemilih Register.
0 : untuk Register perintah (menulis), busy flag, dan juga Register adrress
Counter (membaca).
1 : untuk Register data (membaca dan menulis).
6) VLC merupakan terminal powersupply untuk menyalakan LCD. Terang gelap dari
LCD juga dipengaruhi oleh besarnya nilai ini.
7) VDD khusus untuk +5 VDC power supply.
8) VSS merupakan terminal untuk ground 0 V.
2.8 Keypad Matrix 4x4
Keypad Matrix 4x4 merupakan input device dengan 4 baris x 4 kolom yang dapat
diaplikasikan dengan mikrokontroller atau mikroprosessor. Keypad Matrix 4x4 dilengkapi
dengan 16 buah tombol yang dapat digunakan sesuai dengan aplikasi. Konfigurasi keypad
Matrix 4x4 ini terdiri dari 4 baris input scanning dan 4 kolom output scanning. Keypad matrix
4x4 dapat dilihat pada gambar 2.11 berikut.
Gambar 2.11 Konfigurasi Keypad Matrix 4x4
BAB III
DESAIN SISTEM
3.1 Gambaran Umum Sistem
Sistem yang dibuat adalah sebuah prototype dari sistem aerofonik yang digunakan untuk
budidaya tanaman tomat. Perancangan sistem ini diharapkan dapat mengendalikan parameter-
parameter yang merupakan syarat tumbuh dan pemeliharaan tanaman tomat sehingga parameter-
parameter tersebut sesuai dengan setpoint yang diberikan.
Sistem pertanian tanaman tomat terdiri dari dua bagian utama yaitu chamber dan sistem
instrumentasi. Chamber digunakan sebagai ruang tumbuh tanaman dimana parameter-parameter
yang merupakan syarat tumbuh tanaman akan dikendalikan oleh sistem instrumentasi, sehingga
sistem akan bekerja secara otomatis menjaga kondisi tanaman tomat agar tetap pada syarat hidup
dan tumbuhnya.
3.2 Desain Chamber
Chamber digunakan sebagai ruang tumbuh tanaman tomat. Syarat tumbuh tanaman tomat
dan teknik pemeliharaan tanaman tomat merupakan faktor utama dalam membuat desain
chamber. Chamber didesain agar pengkabutan yang terjadi tidak akan sampai ke daun dan buah.
Diberikan tongkat lanjaran yang berfungsi untuk menopang batang tanaman. Chamber didesain
dengan ukuran 50 cm x 50 cm x 50 cm. Ilustrasi desain chamber yang dibutuhkan diperlihatkan
pada gambar 3.1 dan gambar 3.2 berikut.
Gambar 3.1 Desain Chamber tampak samping
Gambar 3.2 Desain chamber tampak keseluruhan
Tongkat Lanjaran
Pipa saluran kabut
FAN
Pipa saluran pembuangan
Pipa saluran pengisian bak
Pipa saluran pembuangan digunakan untuk mengendalikan level air di dalam bak air,
sehingga level air pada bak selalu terjaga. FAN digunakan untuk mengarahkan kabut agar kabut
dapat masuk kedalam chamber melalui pipa saluran kabut, sedangkan FAN yang lain digunakan
untuk menjaga kelembaban di dalam chamber.
3.3 Perancangan Sistem Instrumentasi
Perancangan sistem instrumentasi dari sistem pertanian aerofonik tanaman tomat
merupakan penurunan dari kebutuhan akan sensor dan aktuator yang harus ada dalam chamber,
serta aliran data dan proses kerjanya. Diagram blok pada gambar 3.3 menggambarkan aliran data
dan proses kerja dari sistem.
Gambar 3.3 Blok diagram sistem aerofonik tanaman tomat
Personal Komputer
uC MCS51
FAN
FAN 2
Mistmaker
Pompa Air
LCD
Keypad 4x4
Sensor Suhu dan Kelembaban
SHT11
Sistem instrumentasi terbagi menjadi beberapa bagian utama diantaranya sub sistem
kendali, sub sistem Input dan Output (I/O), sub sistem sensing, dan sub sistem aktuator. Sub
sistem kendali dilakukan oleh mikrokontroller MCS51 dimana seluruh sub sistem akan
terhubung ke mikrokontroller. Sub sistem kendali merupakan sub sistem utama dari sistem
pertanian tomat yang dibuat, karena sub sistem kendali bekerja mengambil parameter-parameter
dari sistem dan merepresentasikan parameter-parameter tersebut menjadi aksi dari sub sistem
yang lain.
Sub sistem Input dan Output terdiri dari dua bagian. Bagian pertama adalah PC (personal
komputer) beserta perangkat lunak yang berupa GUI dari sistem pertanian tomat. Perangkat ini
digunakan untuk menampilkan parameter-parameter dari sistem pertanian tomat dan juga
digunakan sebagai media input mikrokontroller dalam pengaturan setpoint. Perangkat personal
komputer beserta GUI (perangkat lunak) merupakan opsi dari I/O pada sistem pertanian tomat,
yang berarti setiap saat perangkat ini dapat dilepas dan dipasang sesuai dengan kebutuhan.
Bagian kedua dari sub sistem I/O adalah keypad matrix 4x4 dan LCD 16x2 yang merupakan
hardware interface. Perangkat ini digunakan ketika perangkat komputer tidak sedang digunakan
(tidak terhubung). Fungsi perangkat ini sama dengan komputer yaitu menampilkan parameter-
parameter pada sistem dan melakukan pengaturan setpoint.
Sub sistem sensing yang digunakan adalah sensor suhu dan kelembaban SHT11. Sub
sistem ini digunakan untuk mengindera suhu dan kelembaban di dalam chamber. Sub sistem
akan ini akan mengirimkan parameter-parameter suhu dan kelembaban ke mikrokontroler. Sub
sistem sensing berkomunikasi bi-directional dengan mikrokontroller MCS51, komunikasi ini
akan menghasilkan parameter kelembaban dengan resolusi 8 bit dan parameter suhu dengan
resolusi 12 bit.
Sub sistem aktuator terdiri dari relay board, dua buah FAN, mistmaker, dan pompa air.
Relay board digunakan oleh mikrokontroller sebagai driver untuk menghidupkan atau
mematikan FAN, pompa air dan mistmaker. FAN digunakan untuk mengarah kabut agar masuk
ke dalam chamber melalui pipa saluran kabut, sedangkan FAN lainnya digunakan untuk
mengurangi kelembaban di dalam chamber. Mistmaker digunakan untuk membuat proses
pengkabutan di dalam bak air (nutrisi). Sedangkan pompa air digunakan untuk mengisi bak air
(nutrisi).
Proses aliran data yang terjadi pada sistem pertanian tomat ini dapat dijelaskan pada
diagram alir pada gambar 3.4 di bawah ini.
Gambar 3.4 Diagram alir sistem aerofonik tanaman tomat
Diagram alir diatas menggambarkan proses yang terjadi pada sistem instrumentasi
budidaya tanaman tomat secara aerofonik. Mula-mula sensor suhu dan kelembaban SHT11 akan
mengambil data suhu dan kelembaban, data suhu yang didapatkan akan dibandingkan dengan
nilai setpoint. Perancangan awal suhu diset pada 7oC sampai dengan 20oC, dimana jika suhu di
dalam chamber kurang dari 7oC maka mistmaker dan FAN akan menyala 2 menit, jika suhu
diantara 7oC sampai 20oC maka mistmaker dan FAN akan menyala 5 menit, dan jika suhu lebih
dari 20oC maka mistmaker dan FAN akan menyala lebih lama yakni 8 menit. Setelah menyala
maka mistmaker dan FAN akan mati selama 5 menit.
Proses kemudian berlanjut dengan mengecek kelembaban di dalam chamber, jika nilai
kelembaban yang didapat melebihi 80% maka FAN2 akan dihidupkan terus menerus sampai
nilai kelembaban yang didapatkan kurang dari 80%.
3.4 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perancangan hardware untuk sistem instrumentasi budidaya tanaman tomat terdiri dari :
perancangan rangkaian sistem mikrokontroller, perancangan rangkaian relay board dan
perancangan hardaware interface.
3.4.1 Perancangan Rangkaian Sistem Mikrokontroller
Rangkaian sistem mikrokontroller terdiri dari rangkaian minimum mikrokontroller
AT89S51 yang terdiri dari rangkaian power on reset dan rangkaian osilator ditambahkan dengan
rangkaian antarmuka serial atau rangkaian RS-232 yang digunakan untuk berkomunikasi dengan
PC. Gambar 3.5 menunjukkan rangkaian minimum mikrokontroller.
3 3 p F
1
3 3 p F
Vcc
1 1 . 0 5 9 M H z
U 1 6A T8 9 S 5 1
91 81 9
20
2 9
3 0
3 1
40
12345678
2 12 22 32 42 52 62 72 8
1 01 11 21 31 41 51 61 7
3 93 83 73 63 53 43 33 2
R S TXTA L 2XTA L 1
GN
D
P S E N
A L E / P R O G
E A / V P P
VC
C
P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7
P 2 . 0 / A 8P 2 . 1 / A 9
P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 7 / A 1 5
P 3 . 0 / R XDP 3 . 1 / TXD
P 3 . 2 / I N TOP 3 . 3 / I N T1
P 3 . 4 / TOP 3 . 5 / T1
P 3 . 6 / W RP 3 . 7 / R D
P 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7
1
Vcc
1 0 K+
1 0 u F
Gambar 3.5 Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51
Komunikasi serial mikrokontroller standar RS232 digunakan IC MAX232. Didalam IC
ini terdapat Change Pump yang akan membangkitkan +10 volt dan -10 volt dari sumber +5 volt
tunggal. Dalam IC DIP (Dual In Line Package) 16 pin (8 pin x 2 baris) ini terdapat dua buah
transmitter dan dua buah receiver. Gambar 3.6 merupakan rangkaian antarmuka mikrokontroler
ke PC.
+1 0 u F
A T89S 51
12
11
+
1 0 u F
M A X2 3 21 3
81 11 0
134526
1 291 47
1615
R 1 I NR 2 I NT1 I NT2 I N
C +C 1 -C 2 +C 2 -V +V -
R 1 O U TR 2 O U TT1 O U TT2 O U T
VC
CG
ND
Vcc
1
+
1 0 u F
10
D B -9
594837261
+
1 0 u F
Gambar 3.6 Rangkaian antarmuka mikrokontroller ke PC
3.4.2 Rangkaian Relay Board
Mengaktifkan relay membutuhkan arus yang besar, oleh karena itu dibutuhkan sebuah
driver arus untuk mengaktifkan relay. Perancangan ini menggunakan L293D yang dapat
digunakan sebagai driver relay. L293D memiliki 4 buah input dan 4 buah output, serta
dilengkapi dengan pengaturan PWM (jika diperlukan). Gambar 3.7 merupakan rangkaian relay
board secara keseluruhan.
I n p u t A C 2 2 0 V o lt
U 1
L 2 9 3 D
27
1 01 5
19
361 11 4
16 8
4 5 13 12
1 A2 A3 A4 A
1 , 2 E N3 , 4 E N
1 Y2 Y3 Y4 Y
VC
C1
VC
C2
GN
DG
ND
GN
DG
ND
O u t u C
1234
K 4
R E L A Y S P D T
35
412
K 3
R E L A Y S P D T
35
412
R e la y O u t (N O )
1234
K 2
R E L A Y S P D T
35
412
V C C +6 V o lt
V C C
K 1
R E L A Y S P D T
35
412
Gambar 3.7 Rangkaian relay board
3.5 Perancangan Hardware Interface
Hardware interface merupakan input dan output dari mikrokontroller yang dapat
digunakan oleh user. Hardware interface digunakan ketika komunikasi antara mikrokontroler
dengan komputer terputus atau komputer tidak sedang digunakan. Hardware interface terdiri
dari LCD 16x2 dan keypad matrix 4x4 yang langsung terhubung ke mikrokontroller. Rangkaian
LCD 16x2 menggunakan komunikasi 8 bit. Gambar 3.8 menunjukkan rangkaian LCD 16x2 (a).
Rangkaian keypad matrix 4x4 dihubungkan langsung ke mikrokontroller dengan menggunakan 8
pin pada mikrokontroller, sehingga pembacaan rangkaian keypad matrix 4x4 dengan
menggunakan metode 4 baris input scanning dan 4 kolom output scanning. Rangkaian keypad
matrix 4x4 yang dirancang ditunjukkan pada gambar 3.8 (b).
(a)
S W 6
1 2
S W 1 3
1 2
S W 1 5
1 2
J 1
u C M C S 5 1
12345678
S W 8
1 2
S W 4
1 2
S W 5
1 2
S W 1 0
1 2
S W 3
1 2
S W 7
1 2
S W 9
1 2
S W 1 6
1 2
S W 1 4
1 2
S W 2
1 2
S W 1 1
1 2
S W 1
1 2
S W 1 2
1 2
(b)
Gambar 3.8 (a). Rangkaian LCD 16x2 (b). Rangkaian keypad matrix 4x4
Dari gambar rangkaian keypad matrix 4x4 diketahui bahwa untuk membaca tombol yang
ditekan maka mikrokontroler akan melakukan pengecekan satu persatu pada setiap pin pada
keypad. Mikrokontroller akan mengirimkan sinyal LOW pada salah satu pin kolom dan
membaca baris mana yang juga berlogika LOW, jika pada salah satu baris didapat sinyal LOW
maka pada kolom dan baris tersebut tombol keypad sedang ditekan. Konfigurasi nilai kolom dan
baris dari pembacaan keypad matrix 4x4 ini dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut.
Kolom 1 Kolom 2 Kolom 3 Kolom 4
Baris 1 1 2 3 A
Baris 2 4 5 6 B
Baris 3 7 8 9 C
Baris 4 * 0 # D
Tabel 3.1 Konfigurasi nilai baris dan kolom keypad 4x4
3.6 Perancangan Perangkat Lunak (Software)
Perangkat lunak menggunakan bahasa pemrograman Microsoft Visual Basic 6.0.
Perangkat lunak ini dirancang agar dapat menunjukkan besarnya suhu dan kelembaban dan
memiliki pengaturan nilai-nilai setpoint yang dapat diubah-ubah sewaktu-waktu. Gambar 3.9
merupakan rancangan awal perangkat lunak yang akan dibangun.
Gambar 3.9 Rancangan perangkat lunak
Perancangan perangkat lunak ini memiliki beberapa menu yang dapat diakses oleh user
diantaranya :
Parameter suhu di dalam chamber yang ditampilkan dalam satuan oC (derajat Celcius).
Parameter kelembaban di dalam chamber yang ditampilkan dalam satuan % (percent).
Pengaturan penetapan range suhu minimum dan maksimum dari suhu hidup tanaman
tomat ( dalam satuan oC).
Pengaturan waktu hidup mistmaker dan FAN jika suhu dibawah suhu minimum (dalam
satuan menit).
Pengaturan waktu hidup mistmaker dan FAN jika suhu diantara atau sama dengan suhu
minimum dan suhu maksimum (dalam satuan menit).
Pengaturan waktu hidup mistmaker dan FAN jika suhu lebih dari suhu maksimum (dalam
satuan menit).
Pengaturan waktu OFF/mati dari mistmaker dan FAN (dalam satuan menit).
Pengaturan batas suhu maksimum yang diperbolehkan (dalam oC).
Pengaturan batas maksimum kelembaban yang diperbolehkan di dalam chamber (dalam
satuan %).
BAB IV
WAKTU DAN KELUARAN KEGIATAN
4.1 Waktu Kegiatan
Perancangan dan pembuatan sistem pertanian tomat secara aeroponik ini akan dilakukan
selama masa perkuliahan semester genap tahun ajaran 2009/2010. Dimana waktu efektif
pengerjaannya adalah kurang dari 2 (dua) bulan antara bulan april 2010 sampai dengan bulan
mei 2010. Dengan agenda kegiatan yang seperti pada tabel 4.1.
Bulan & Minggu
Kegiatan
April Mei
I & II III & IV I & II III & IV
Perancangan dan Pembuatan Hardware
dan chamber
Perancangan dan Pembuatan Graphic
User Interface.
Pemrograman mikrokontroller
Pengujian dan perbaikan sistem
instrumentasi
Pengujian sistem pada tanaman tomat
untuk mencari nilai setpoint yang terbaik
Tabel 4.1 Agenda waktu pelaksanaan kegiatan
4.2 Keluaran Kegiatan
Keluaran dari penelitian ini akan menghasilkan sebuah prototype sistem budidaya
tanaman tomat dengan teknik aerofonik. Prototype ini diharapkan akan mendapatkan parameter-
parameter seperti suhu, kelembaban dan waktu pengkabutan yang optimal untuk aerofonik
tanaman tomat. Sensor, aktuator dan pengendali bagi pemantauan dan pengendalian ruang
tumbuh terhadap parameter suhu, kelembaban, dan frekuensi penyemprotan (pengkabutan)
larutan nutrisi.
DAFTAR PUSTAKA
Putra, Agfianto Eko. 2004. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi).
Yogyakarta : Gava Media.
Prasetia, Retna. 2004. Interfacing Port Paralel dan Port Serial Komputer dengan Visual Basic
6.0. Yogyakarta : Andi Offset.
Winoto, Ardi. Belajar Mikrokontroler Atmel AVR ATtiny2313 Step by Step. Yogyakarta : Gava
Media.
top related