Perancangan Perangkat Lunak
Pembuatan program merupakan langkah selanjutnya setelah rangkaian masing-masing komponen telemetri telah dirangkai. Hal yang pertama dalam pembuatan program adalah membuat diagram alir (flow chart) pada masing-masing bagian untuk mempermudah pemrograman pada mikrokontroler, yaitu pada bagian stasiun pemantau dan bagian stasiun ukur. Berikut ini adalah gambar flow chart dari sistem telemetri suhu dan intensitas cahaya dalam Aplikasi ini.
Gambar Flowchart program pada stasiun ukur
Gambar Flowchart program pada stasiun pemantau
Pengkondisian setiap komponen tersebut diatur dengan menggunakan instruksi-instruksi program yang tersimpan didalam Flash PEROM Mikrokontroler AT89S51 di stasiun ukur yaitu.
Pengaturan Port Paralel
Port paralel bersifat bidirectional artinya dapat digunakan sebagai keluaran dan dapat digunakan sebagai masukan. Penggunaan port paralel pada stasiun pemantau port 0 digunakan sebagai jalur masukan pencuplikan dari LCD1632, P3.2 dan P3.3 digunakan sebagai masukan push button sebagai aplikasi tombol pemilihan parameter pengukuran. Mikrokontroler pada stasiun pemantau akan membaca kondisi pada port tersebut, dengan menggunakan instruksi yang tersimpan dalam flash PEROM mikrokontroler. Instruksi tersebut dapat dilihat pada program dibawah ini.
MOV A,#P3 ; baca port 3 dan simpan di akumulator
Atau
JB P3.2,lompat ; apa P3.2 = 0, tidak lompat
JB P3.3,lompat ; apa P3.3 = 0, tidak lompat
Pada stasiun ukur penggunaan port paralel P2 digunakan untuk keluaran data biner hasil pengkonversian ADC0804, kemudian untuk kontrol ADC digunakan P0.1, P0.2 dan P0.3. untuk kontrol dari multiplekser analog dipakai P3.5, P3.6 dan P3.7. Mikrokontroler pada stasiun ukur akan membaca kondisi pada port tersebut, dengan menggunakan instruksi yang tersimpan dalam flash PEROM mikrokontroler, instruksi tersebut adalah sebagai berikut.
MOV A,#P0 ; baca port 0 dan simpan di akumulator
Atau
JB P0.1,lompat ; apa P0.1 = 0, tidak lompat
JB P0.2,lompat ; apa P0.3 = 0, tidak lompat
JB P0.3,lompat ; apa P0.4 = 0, tidak lompat
Inisialisasi ADC0804
Inisialisasi ADC dilakukan untuk mengatur register-register yang berhubungan dengan masukan dan pengaturan dari Analog to Digital Converter (ADC). Untuk mengatur mode ADC dilakukan dengan cara mengambil data dari sensor cahaya atau suhu melalui multiplekser, kemudian memilih alamat masukan dan mengirimkannya melalui port serial (P3.1). input analog (0-7) dipilih melalui multiplekser analog melalui P3.5, P3.6 dan P3.7. input 0 dan 7 dihubungkan ke sumber tegangan analog yang diberikan oleh sensor, sehingga output multiplekser dihubungkan ke ADC. Kemudian ADC ADC akan dikontrol melalui
RE BIT P3.5
WRI BIT P3.6
ITR BIT P3.7
DATADC EQU 33H
Sinyal interupsi dipilih melalui ITR output data digital hasil konversi dihuhubungkan ke port 2 untuk ditampilkan melaui LED. Kemudian data hasil pengkonversian ADC diubah menjadi data serial untuk dikirimkan melalui port FSK-FM melalui P3.1. Instruksi pengambilan data ADC adalah sebagai berikut.
SETB WR1
SETB RE
CALL DELAY1
CLR WRI
CALL DELAY1
SETB WRI
JB ITR,$
CALL DELAY1
CLR RE
MOV A,P2
MOV DATADC,A
SETB RE
RET
Untuk program utamanya adalah
ACALL CHANEL_0
ACALL READ_ADC
MOV A,DATAADC
MOV P2.A
Perancangan Program untuk Komunikasi Serial UART
Port serial pada mikrokontroler AT89S51 memiliki 4 mode kerja, sehingga dalam perancangan ini dipilih mode kerja 1 yaitu data yang dikirimkan melalui P3.1 (TXD) dan diterima melalui P3.8 (RXD). Pengiriman data pada mode 1 ini secara asinkron, namun pengiriman data ini harus diawali dengan start bit dan diakhiri dengan stop bit, sehingga pengiriman dan penerimaan data yang diterima 10 bit sekaligus, yang diawali dengan 1 bit start kemudian disusul dengan 8 bit yang mulai dari bit yang bobotnya paling kecil (LSB) dan diakhiri dengan bit stop. Pada mikrokontroler AT89S51 bit stop adalh RB8 dalam register SCON.
Kecepatan pengiriman data atau baud rate pada perancangan ini adalah 1200 menggunakan osilator kristal 11,059 MHz .
Dari perhitungan didapat TH1 = 232 desimal = E8H. berikut ini adalah program inisialisasi port serial.
ORG 0H
INIT : MOV TMOD,#020H ; TIMER 1 MODE 1
MOV TH1,#0E8H ; NILAI ISI ULANG UNTUK 1200
MOV SCON,052H : PORT SERIAL MODE 1
SETB TR1 ; AKTIFKAN TIMER 1
Utuk mengubah data paralel menjadi serial UART pada pengiriman dapat dilihat pada program dibawah ini.
UBAH : MOV A,P2
MOV SBUF
JNB T1,$
CRL T1
SJMP UBAH
END
Dari program diatas adalah masukan paralel 8 bit dari ADC masuk ke port 2 mikrokontroler pada stasiun ukur kemudian menyimpannya ke akumulator. Isi akumulator dikirim ke SBUF yang mengirimkan data karakter keluar melalui port serial (P3.1).
Inisialisasi LCD
Inisialisasi LCD dilakukan untuk mengatur register-register yang berhubungan dengan mode LCD. Untuk mengatur mode LCD, dengan cara menentukan nilai-nilai tertentu terhadap register LCD. Contohnya adalah akan ditampilkannya kursor pada LCD, kondisi blank dan pengaturan bus data. Misalnya untuk mengatur atau menginisialisasi LCD.
INIT_LCD : MOV A,#03FH
CALL WRITE_INST
CALL WRITE_INST
MOV A,#0DH
CALL WRITE_INST
MOV A,#06H
CALL WRITE_INST
MOV A,#01H
CALL WRITE_INST
MOV A,#0CH
JMP WRITE_INST
Perancangan Sistem Komunikasi Data dengan Gelombang Radio
Pada perancangan sistem komunikasi radio pada penelitian ini ada beberapa tahap yang pertama adalah pembuatan rangakaian modulator FSK dan pemancar FM. Tahap yang kedua pembuatan rangkaian demodulator FSK dan penerima FM. Berikut ini adalah penjabaran dari masing-masing tahap pada perancangan sistem komunikasi radio pada penelitian ini.
Perakitan Modulator FSK dan Pemancar FM
Modulator FSK yang dipakai pada penelitian ini menggunakan IC XR-2206 yang berfungsi sebagai generator FSK. Spesifikasi yang diharapkan pada modulator FSK ini memiliki bit rate sebesar 1200 bps dengan frekuensi 15 KHz sehingga menghasilkan frekuensi tertinggi sebesar 17,4 KHz dan frekuensi terendah sebesar 12,6 KHz. Untuk mengirimkan data ke udara maka data serial yang telah didemodulasi FSK selanjutnya agar pengiriman sempurna sinyal keluaran FSK perlu di up converter menggunakan modulator FM. Dalam penelitian ini dipilih pemancar FM dengan frekuensi pembawanya 78,9 MHz (untuk stasiun ukur) dan 108 Mhz (untuk stasiun pemantau). Selanjutnya sinyal dikuatkan untuk kemudian ditrasmisikan. Penguat daya yang digunakan adalah penguat daya kelas A sebanyak 4 tingkat dengan transistor yang digunakan tipe 2SC2026 (untuk penguatan tingkat 1, 2 dan 3) pada penguatan tingkat 4 digunakan transistor dengan tipe 2SC2053. Daya pancar pada pemancar FM ini direncanakan sebesar 400 mW. Berikut ini merupakan gambar rangkaian dari modulator FSK dan pemancar FM.
Gambar Rangkaian modulator FSK
Input FSK dihubungkan ke mikrokontroler melalui port 3.1 (TXD) yang merupakan jalur pengiriman data. Keluaran FSK tersebut akan diteruskan ke pemancar FM seperti rangkaian dibawah ini.
Gambar Rangkaian Pemancar FM
Perakitan Demodulator FSK dan Penerima FM
Bagian penerima terdiri dari pre-amplifier, mixer, demodulator FSK dan demodulator FM. Sinyal yang diterima dalri receiver dikuatkan menggunakan pre-amplifier yang direalisasikan menggunakan transistor 2SC2026 dengan karakteristik parameter VDC = 25 – 200 Volt, Arus Kolektor (IC) maksimum sebesar 50 mA dan daya trasistor maksimum sebesar 250 mW. Selanjutnya didemodulasi FM. Rangkaian demodulator FM mengunakan IC LA1260 yang dirancang oleh pabrik untuk keperluan FM/AM tuner sistem yang banyak dipakai pada radio penerima siaran. Perancangan rangkaian modulator FM ini mengacu pada data sheet dari IC LA1260. Pada tahap berikutnya sinyal didemodulasi FSK mengunakan IC XR-2211 yang merupakan pasangan dari modulator FSK. Demodulator FSK ini memiliki spesifikasi sama dengan bagian modulator. Berikut ini adalah gambar rangkaian demodulator FM dan rangkaian demodulator FSK.
Gambar Rangkaian demodulator FSK
Gambar Rangkaian Penerima FM
Perakitan Penampil LCD M1632
Penampil yang digunakan adalah LCD dengan M1632 yang mempunyai tampilah sebanyak 6 karakter dan 2 baris. LCD ini berfungsi untuk menampilkan data yang diperoleh dari hasil pengukuran yang telah didapat dari sensor suhu dan intensitas cahaya, dan juga digunakan untuk memberikan informasi kepada pengukur tentang kondisi modul pada stasiun ukur dalam keadaan siap atau tidak siap menerima data, sehingga ketika pada modul stasiun pemantau menginformasikan stasiun ukur dalam keadaan tidak siap maka pengukur harus memeriksanya terlebih dahulu.
Dalam penelitian ini pin LCD yang digunakan hanya 4 pin data bagian MSB saja, untuk menghemat port pada mikrokontroler, sehingga port tersisa dapat digunakan untuk keperluan lainnya. Pada pin nomor 3 (pada LCD) dihubungkan dengan VR 1 K? yang berguna untuk mengatur tampilan contrast pada LCD M1632. Backlight pada LCD M1632 memerlukan tegangan 4.3 Volt sehingga untuk menurunkan tegangan sebesar 5 Volt dari supply perlu di pasang diode sebelum terhubung ke pin 15. Berikut ini adalah rangkaian LCD pada modul stasiun pemantau.
Rangkaian Penampil dengan LCD
bentuk tampilan LCD
Perakitan Tombol Pemilihan Parameter
Push button dalam penelitian ini berjumlah 2 buah, berfungsi sebagai tombol masukan untuk mengaktifkan parameter yang diinginkan (suhu atau intensitas cahaya). tombol S1 menunjukan parameter suhu dan tombol S2 menunjukan intensitas cahaya. berikut ini adalah gambar rangkaian push button dan bentuk dari rangkaian tombol push button dan bentuknya dalam penelitian ini.
Rangkaian tombol pemilihan parameter dengan push button
bentuk tombol push button
Perakitan Catu Daya
Pada perancangan sistem telemeti suhu dan intensitas cahaya ini digunakan dengan catu daya tunggal sehingga tidak membutuhkan catu daya rangkap. Pemakaian catu daya tunggal yang dibutuhkan pada perancangan alat ini adalah catu daya yang stabil dan memiliki dua jenis tegangan keluaran ±12 Volt dan ±5 Volt. Tegangan 12 Volt digunakan untuk demodulator FSK, pemancar dan penerima FM sedangkan untuk catu daya tunggal 5 Volt digunakan untuk rangkaian sensor, rangkaian multiplekser analog, rangkaian ADC (Analog Digital Converter), rangkaian mikrokontroler AT89S51, rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) dan rangkaian tombol pemilihan parameter serta demodulator FSK.
Berikut ini adalah gambar dari rangkaian catu daya yang menggunakan trafo sebesar 2 ampere dengan keluaran tegangan 5 dan 12 volt.
Gambar Rangkaian trafo untuk catu daya
Perakitan Sistem Keseluruhan
Setelah masing-masing rangkaian telah dirakit tahap selanjutnya yaitu perakitan sistem secara keseluruhan sehingga membentuk dua blok besar yaitu blok sistem dari stasiun ukur dan blok sistem dari stasiun pemantau telemetri.
Stasiun Ukur
Blok rangkaian pada stasiun ukur terdiri dari sistem akuisisi data susunan dari blok stasiun ukur adalah rangkaian sensor cahaya, sensor suhu, multiplekser analog, rangkaian sistem kontrol sekunder, modulator dan demodulator FSK serta pemancar dan penerima FM. Dalam perakitan sistem rangkaian tersebut digabungkan dalam satu box agar praktis dalam penggunaannya. Gambar menunjukan blok diagram dari stasiun ukur telemetri.
Gambar. Blok diagram dari stasiun ukur telemetri
Stasiun Pemantau
Blok stasiun pemantau merupakan blok yang berfungsi sebagai pengontrol dari keseluruhan sistem telemetri suhu dan intensitas cahaya dalam penelitian ini. Blok ini terdiri dari rangkaian pemancar dan penerima FM, modulator dan demodulator FSK, penampil LCD dan tombol pemilihan parameter. Berikut ini adalah blok diagram dari stasiun pemantau telemetri.
Gambar Diagram Blok dari stasiun Pemantau telemetri
