PENGONTROL LAMPU YANG TERHUBUNG DENGAN HP MELALUI
SMS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51
Widia wangsi rety
Jurusan Fisika,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Tadulako
e-mail : widia.muslimah@yahoo.com
Abstrak
Dalam mengkomunikasikan handphone/ponsel dengan
mikrokontroler untuk dapat dimanfaatkan sebagai alat pengontrol jarak jauh
diperlukan suatu antarmuka yang dapat mensinkronkan kedua device sehingga bisa
saling bertukar data. Sistem antarmuka dalam penelitian ini memanfaatkan jalur
komunikasi port data ponsel yang terdapat pada bagian bawah ponsel untuk dapat
berkomunikasi secara serial dengan mikrokontroler, dalam komunikasi serial ada
2 hal pokok yang harus disesuaikan yaitu: level tegangan dan kecepatan laju
data (baud rate), setelah kedua hal ini disesuikan maka kedua device bisa
berkomunikasi sehingga alat ini bisa dimanfaatkan sebagai alat pengontrol jarak
jauh.
Alat ini dibuat dengan menggunakan pengendali mikro
sebagai modul utama, yang akan membaca SMS yang masuk ke ponsel sebagai suatu
perintah dalam pengontrolan untuk direalisasikan dikeluaran mikro, serta
memerintahkan ponsel untuk mengirimkan SMS balasan status keluaran ke handphone
pengirim. Dalam karya tulis ilmiah ini dapat digunakan hampir semua jenis
handphone dengan spesifikasi kabel data originalnya yang dihubungkan secara
serial dengan alat, sedangkan untuk pengontrol dapat digunakan sembarang
handphone dengan fasilitas SMS.
Alat ini juga
diharapkan dapat memantau keadaan peralatan lampu listrik apakah dalam keadaan
hidup atau mati. Merk telepon seluler yang digunakan adalah jenis Siemens M35.
Sistem yang digunakan adalah sistem komunikasi serial antara telepon seluler
Siemens M35 dengan mikrokontroler AT89S51. Mikrokontroler sebagai pengendali
dan pemantau keadaan peralatan lampu listrik.
Kata
Kunci: Komunikasi Serial, Mikrokontroller
AT89S51, Handphone.
Pendahuluan
Sekarang telah banyak alat pengendali lampu listrik jarak jauh
menggunakan remote dengan media infra merah maupun gelombang,
namun masih jarang yang dapat mengendalikan peralatan lampu listrik jika berada
di tempat yang jauh dengan memanfaatkan fasilitas provider GSM.
Maka perancangan pengendalian lampu listrik jarak jauh ini mencoba menggunakan
fasilitas SMS pada telepon seluler, yang diharapkan dapat mengendalikan dan
memantau peralatan lampu listrik dari jarak jauh dari daerah manapun asal masih
terjangkau sinyal operator GSM.
Dalam
kehidupan sehari-hari manusia tidak bisa lepas dari kebutuhan akan cahaya.
Namun selama ini sumber-sumber cahaya yang ada belum di manfaatkan secara
maksimal untuk mempermudah pemenuhan kebutuhan manusia. Sumber-sumber cahaya
yang ada di bumi ini dibedakan menjadi 2 yaitu yang berasal dari bahan yang
berpijar karena membara misalnya matahari, lampu pijar, dan lampu busur arang.
Sumber cahaya yang berpijar karena lucutan elektri misalnya lampu merkuri,
lampu natrium, dan tabung geisser. Sebagai contoh pemanfaatan cahaya adalah
cahaya matahari dan lampu pijar. Cahaya matahari sangat berpengaruh bagi
proses
pemanasan atau penjemuran. Dalam bidang industri misalnya pabrik kerupuk, dan
pabrik jamu yang membutuhkan cahaya matahari untuk menjemur kerupuk dan
bahan-bahan ramuan pembuatan jamu tersebut.
Disamping
itu dalam kehidupan sehari-hari, manusia cenderung menyukai hal-hal yang
bersifat otomatis, sehingga contoh lampu jalan, lampu pakir, lampu taman atau
lampu-lampu yang ada di dalam rumah. Dalam hal ini manusia berarti sedang
memanfaatkan sumber cahaya yang berasal dari lampu pijar. Intensitas cahaya
yang berasal dari lampu pijar apabila diarahkan ke sebuah sensor cahaya dapat
dimanfaatkan untuk sistem otomatis penyalaan jumlah lampu. Untuk itu dalam
mengatasi masalah-masalah tersebut diperlukan alat yang bisa mengontrol sistem
otomatis penyalaan beberapa lampu.
Pengontrolan peralatan listrik atau elektronik pada umumnya dilakukan dari
jarak dekat atau jauh sesuai dengan tujuan dan fungsinya. Jarak dekat dapat
dilakukan dengan menggunakan saklar atau tombol switch on/off yang terhubung pada peralatan tersebut. Namun
suatu sistem pengontrolan jarak jauh akan diperlukan ketika pada kondisi
tertentu tidak memungkinkan untuk
mengontrol peralatan tersebut dari jarak
dekat. Pengontrolan jarak jauh dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa
media perambatan, seperti kabel, gelombang radio, suara, gelombang
elektromagnetik, dan lain sebagainya. Sistem yang dirancang adalah sistem
pengontrolan lampu listrik melalui jalur telepon berbasis mikrokontroler
AT89S51.
Diagram Kotak Perangkat Keras
Sistem
kendali lampu dengan media SMS ini, dirancang berdasarkan berbasis
mikrokontroler AT89S51. Gambar 3.1 menunjukkan blok diagram dari alat ini.
Pada
Gambar 3.1 ditunjukkan diagram kotak sistem secara keseluruhan. HP Siemens M35
digunakan sebagai Gateway SMS. HP dengan mikrokontroler terhubung dengan
menggunakan kabel data yang memanfaatkan komunikasi serial RS232. Jenis
komunikasi yang digunakan adalah model UART.
Mikrokontroler
mempunyai peran sebagai basis sistem. Mikrokontroler akan membaca dan berkomunikasi
dengan HP, kemudian mengendalikan lampu dengan bantuan driver relai, serta
membaca sensor yang telah dilewatkan sebuah komparator.
Driver
dipasang bertujuan untuk mengendalikan lampu yang bekerja pada tegangan
AC/220V. Hal ini mutlak diperlukan karena mikrokontroler hanya bekerja pada
level tegangan TTL dan CMOS, sehingga tidak mampu secara langsung mengendalikan
lampu.
Sensor
yang berupa fototransistor digunakan untuk mengubah kondisi cahaya ke dalam
besaran listrik. Agar sensor yang bersifat analog mampu dibaca oleh
mikrokontroler yang bersifat digital sehingga perlu dipasang sebuah komparator.
Komparator ini bertugas untuk membandingkan kondisi sensor yang masuk ke pin
(+) op-amp dengan tegangan referensi pada pin (-) op-amp ketika gelap atau
terang dan mengubahnya menjadi logika digital pada pin output-nya. Sedangkan
gerbang not 74LS14 yang mempunyai kemampuan trigger pulsa masukan dan pada data
sheet keluaran dari IC ini sudah standar TTL sehingga dapat langsung
dihubungkan dengan mikrokontroler. Gerbang not 74LS14 juga digunakan untuk
membalik keadaan tegangan input sehingga pada saat input high maka keluarannya
akan bernilai low.
Mikrokontroler
Mikrokontroler
merupakan komponen utama yang mengendalikan seluruh sistem. Mikrokontroler yang
digunakan pada penelitian ini adalah mikrokontroler keluaran Atmel dengan seri
AT89S51. Seri ini merupakan varian baru dari keluarga AT89C51 yang mengalami perubahan prosedur
pengisian program. Pada seri ini memiliki fasilitas ISP (In Sistem Programming)
yang tidak dimiliki pada seri sebelumnya. Fasilitas ini memungkinkan pengubahan
isi program walaupun sistem sedang berjalan.
Untuk
bekerja dengan mikrokontroler ini diperlukan beberapa komponen tambahan yang
sering disebut dengan sistem minimum. Syarat-syarat tersebut antara lain,
sistem clock atau osilator, sistem reset dan sistem ISP. Pada penelitian ini
sistem minimum disajikan pada Gambar 3.2.
Pada
Gambar 3.2 disajikan skema rangkaian minimum mikrokontroler AT89S51/52. Sistem
pendukung yang pertama yaitu sistem osilator yang terdiri dari x-tal senilai
11,0592 MHz dan dua buah kapasitor senilai 33pF. Nilai 11,0592MHz dipilih
dengan pertimbangan untuk menghasilkan nilai baud rate yang tidak terjadi
error.
Komunikasi mikrokontroler dan HP
Untuk
berkomunikasi antara mikrokontroler dan HP diperlukan fasilitas komunikasi
serial dengan model UART dengan kecepatan 19200bps untuk jenis HP Siemens M35.
Kecepatan ini akan bervariasi tergantung dari jenis HP yang digunakan. Level
tegangan yang digunakan adalah RS232. Sementara itu mikrokontroler hanya
menyediakan fasilitas komunikasi serial UART dengan pin TX, dan Rx dengan level
tegangan RS232. Untuk itu diperlukan sebuah sistem adapter yang mampu mengubah
level tegangan TTL ke level RS232.
Pada
HP Siemens M35 terdapat konektor untuk berkomunikasi dengan piranti luar.
Biasanya konektor ini mampu diakses dengan kabel data serial. Umumnya kabel
data sudah dilengkapi dengan konverter RS232 untuk itu mikrokontroler
memerlukan piranti tambahan yaitu modul konverter dari TTL ke RS232. Pada
Gambar 3.3 disajikan skema rangkaian komunikasi serial RS232.
Untuk
memenuhi standar komunikasi RS232 diperlukan IC konverter MAX232. IC ini
diproduksi oleh Maxim dallas semiconductor. Pada IC ini sudah dilengkapi dengan
sistem adapter RS232 sehingga tinggal menghubungkan pin T1IN dengan pin TXD
dari mikrokontroler pada P3.1, dan menghubungkan pin R1IN dengan pin RXD dari
mikrokontroler pada P3.0.
Pada
bagian HP sebelum masuk ke terminal harus dikonversi dulu ke level tegangan
yang mampu diakses oleh Hand Phone. Umumnya pengkonversian ini sudah otomatis
dilakukan oleh kabel data dari Hand Phone tersebut. Model koneksi kabel data
untuk HP Siemens M35 di gambarkan pada Gambar 3.4.
Pada
Gambar 3.4 disajikan model koneksi kabel data yang kompatibel dengan PC. Pada
Gambar 3.5 disajikan koneksi pada HP Siemens M35. Pada konektor ini terdapat 2
pin sebagai jalur komunikasi. Pada koneksi Hand Phone Siemens M35, pin-pin yang
ada harus dihubungkan sesuai dengan fungsi terminal masing-masing. Adapun
fungsi masing-masing terminal disajikan pada tabel 3.1
Tabel
3.1. Fungsi terminal HP Siemens M35
No
|
Nama
|
Fungsi
|
In/Out
|
1
|
GND
|
Ground
|
|
2
|
SELF
SERVICE
|
Recognition
/ Battery Charger
|
In/Out
|
3
|
LOAD
|
Charging
Voltage
|
In
|
4
|
BATTERY
|
Battery
|
Out
|
5
|
DATA OUT
|
Data Send
|
Out
|
6
|
DATA IN
|
Data
Receive
|
In
|
7
|
Z_CLK
|
Recognition
/ Control Accesoris
|
|
8
|
Z_DATA
|
Recognition
/ Control Accesoris
|
|
9
|
MICG
|
Ground for
Microphone
|
In
|
10
|
MIC
|
Microphone
input
|
|
11
|
AUD
|
Loudspeaker
output
|
Out
|
12
|
AUDG
|
Ground for
Loudspeaker
|
Sensor dan Komparator
Pada
sistem aplikasi SMS untuk kendali lampu ini bersifat close loop. Untuk itu
perlu dipasang sensor cahaya untuk memantau cahaya yang dihasilkan oleh lampu.
Selain itu juga sensor cahaya juga akan memberikan interupsi atau sinyal pemberitahuan
ke mikrokontroler.
Sensor
ini menggunakan komponen utama fototransistor. Fototransistor adalah komponen
peka cahaya yang bekerja sebagaimana transistor bekerja. Keluaran
fototransistor dikuatkan oleh penguat pembanding atau yang biasa disebut
sebagai komparator. Keluaran komparator dimasukkan ke sebuah masukan schmitt
trigger sebelum diakses ke mikrokontroler. Maksud dari pemasangan schmitt
trigger adalah, agar level tegangan keluarannya sesuai dengan level tegangan
TTL. Gambar 3.6 disajikan gambar sensor cahaya.
Cara
kerja dari rangkaian ini adalah jika terkena cahaya maka fototransistor akan
tertutup atau bertahanan kecil. Sehingga pada kaki komparator input non
inverting akan bernilai rendah atau lebih rendah dari tegangan input inverting.
Sehingga tegangan keluaran komparator akan rendah. Kemudian tegangan ini akan
dibalik menjadi logika tinggi oleh inverting schmitt trigger 74LS14 sehingga
akan menjadi logika 1. Jika tidak terkena cahaya maka nilai tahanan
fototransistor akan tinggi, atau transistor hubung buka. Sehingga nilai input
inverting akan lebih tinggi dari input non inverting. Hal ini akan menyebabkan
keluaran komparator tinggi dan kemudian dibalik oleh schmitt trigger 74LS14
menjadi rendah.
Jadi
pada saat terkena cahaya, ouput sensor akan tinggi, dan jika tidak terkena
cahaya output sensor akan rendah. Potensiometer R2 berfungsi untuk mengatur
besar tegangan pembanding atau tegangan referensi.
Driver Relai
Mikrokontroler
mampu mengeluarkan tegangan 0V dan 5V. Namun dalam kenyataannya tegangan ini
tidak bisa digunakan secara langsung untuk menggerakkan beban. Hal ini
disebabkan karena arus yang mampu dilewatkan oleh kaki-kaki mikrokontroler
sangat kecil. Untuk itu perlu dipasang piranti yang mampu menguatkan arus,
sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan beban. Piranti ini biasa disebut
dengan driver.
Rangkaian
driver biasanya terdiri dari transistor-transistor daya. Mikrokontroler ini
digunakan untuk menyalakan suara yang dihasilkan dari relai yang memerlkan
tegangan 12 Vdc, maka digunakan transistor D313 untuk pensaklarannya. Pada
Gambar 3.7 disajikan driver untuk relai 12 Vdc dengan kendali port
mikrokontroler.
Pada
rangkaian driver Gambar 3.7, digunakan transistor D313. Hal ini dilakukan
karena arus dari mikrokontroler terlalu kecil. Sementara itu transistor TIP 31
digunakan untuk menggerakkan relai. Cara kerja dari rangkaian ini adalah, jika
diberikan logika low atau 0V dari port mikrokontroler, maka Transistor D313
akan bekerja atau terhubung maka pada basis T2 NPN akan berlogika high,
sehingga T2 NPN akan bekerja atau terhubung. Maka jika T2 terhubung relai akan
mendapatkan suplai tegangan 12 Vdc. Setelah relai ON, maka pada titik NO
(Normaly open) akan menutup dan akan terhubung dengan phase 220 VAC dan akan
ada arus yang mengalir ke lampu 1 sehingga lampu 1 menyala.
Perancangan Flow chart
Perancangan
perangkat lunak untuk menangani sistem kendali dengan SMS ini, disusun
berdasarkan flow chart yang disajikan pada Gambar 3.8 berikut.
Alur
program yang diberikan ke HP yang pertama adalah pengaturan mode stanby. Dengan
mode ini, HP akan secara otomatis memberikan pemberitahuan ke mikrokontroler
jika ada SMS masuk. Dengan adanya mode ini, mikrokontroler memantau adanya
pemberitahuan dari HP jika ada SMS masuk. Mode stand-by diberikan dengan
perintah AT+CNMI=1,1. Dengan perintah ini secara otomatis HP akan diset pada
posisi stand-by. Setelah perintah ini HP diberi perintah AT+CMGD=1. Perintah
ini digunakan untuk menghapus inbox pada index memory pertama. Jika index
pertama kosong, maka secara otomatis jika ada SMS masuk akan masuk ke lokasi
index pertama.
Jika
ada SMS masuk, mikrokontroler akan memberikan perintah untuk membaca isi inbox.
Perintah yang diberikan adalah AT+CMGR=1. Angka 1 menunjukkan lokasi inbox yang
akan dibaca. Setelah perintah ini diberikan HP akan memberikan data-data PDU
yang merupakan isi dari SMS.
Isi
SMS akan dikomparasi dengan kata kunci yang ada. Jika sesuai maka
mikrokontroler akan mengeksekusi perintah tersebut. Namun jika isi SMS tidak
dikenali, maka mikrokontroler akan memberikan pesan error. Dan tidak akan
mengeksekusi perintah tersebut. Jika perintah sesuai kata kunci mikrokontroler
akan mengeksekusi perintah tersebut. Kemudian memantau kondisi sensor dan
memberikan SMS balasan.
Perancangan Kode SMS
Untuk
memberikan perintah ke sistem, tidak semua SMS mampu dikenali oleh sistem.
Hanya SMS tertentu yang sudah disesuaikan yang mampu dikenali oleh sistem.
Berbagai rancangan kode-kode SMS disajikan pada Tabel 3.2 berikut ini.
Tabel
3.2 Rancangan Kode SMS
No
|
Isi SMS
|
Status
|
Kegunaan
|
1
|
DTE 1 ON
|
Valid
|
Menyalakan
lampu 1
|
2
|
DTE 2 ON
|
Valid
|
Menyalakan
lampu 2
|
3
|
DTE 1 OFF
|
Valid
|
Memadamkan
lampu 1
|
4
|
DTE 2 OFF
|
Valid
|
Memadamkan
lampu 2
|
5
|
CEK STATUS
|
Valid
|
Melihat
status lampu 1 & 2
|
6
|
Lampu 1 on
|
Invalid
|
Pesan error
(UNKNOW COMMAND)
|
7
|
Lampu 2 on
|
Invalid
|
Pesan error
(UNKNOW COMMAND)
|
Hasil
perancangan sistem Pengendalian Peralatan Lampu Listrik Jarak Jauh Menggunakan
Telepon Seluler
ini dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Koneksi HP
Pengujian
terhadap konektivitas HP dilakukan dengan menggunakan soft ware hyper terminal
dari windows. Yang perlu diperhatikan adalah setting baud rate yang digunakan.
HP Siemens C35 / M35 memiliki baud rate 19200 bps. Berikut ini adalah gambar
software hyper terminal ketika mikrokontroler direset :
Perintah
pertama yang diberikan adalah AT+CMGD =1 yang artinya menghapus lokasi inbox
sms no 1 pada handphone. Setelah itu mikrokontroler mengirimkan kode
AT+CNMI=1,1 yang artinya mengirimkan mode stand-by ke HP agar dapat menerima
SMS.
Setelah
ada SMS yang masuk, maka perintah yang kedua adalah ‘AT+CMGR=1’ perintah ini
digunakan untuk membaca inbox HP pada lokasi memory no 1. Kemudian perintah
yang ketiga adalah ‘AT+CMGS=30’ yang artinya mengirim SMS balasan ke nomor
pengirim yang pada Gambar 4.5 terlihat nomor pengirim adalah
0D91261808624919F8.
Data
ini merupakan data PDU yang terdiri dari beberapa header. Header-header
tersebut adalah:
0D = No pengirim/penerima berjumlah 13 angka.
91261808624919F8 = No HP penerima, dan bila diartikan nomornya adalah
6281802694918.
00 = Bentuk SMS yang terima dalam format SMS biasa.
00 = Skema encoding yang dipakai 7 bit
09CC18E8E904096153 = Isi balasan SMS, bila diartikan menjadi ‘L1 ON BOS’
Perintah
yang ke-empat setelah tanda panah adalah ‘AT+CMGD=1’ perintah ini digunakan
untuk menghapus inbox pada lokasi pertama. Jika perintah ini berhasil, maka
respon HP adalah ‘OK’.
Kesimpulan
Secara keseluruhan mulai dari perancangan, realisasi dan pengujian sistem,
dapat ditarik beberapa kesimpulan, antara lain:
1.
Secara keseluruhan alat
komunikasi antara handphone dengan mikro secara serial ini dapat bekerja
dan berfungsi sebagaimana yang diharapkan sehingga dapat dimanfaatkan sebagai
alat pengontrol jarak jauh. Alat pengontrol ini dapat melakukan pengontrolan ketika
terdapat SMS di memory handphone.
2.
Handphone
yang bisa digunakan hanya yang
support dengan AT-Command.
3.
Kabel data handphone yang
digunakan harus yang original atau yang bisa berkomunikasi secara fullduplex
untuk mengirim sekaligus menerima data dari dan ke mikro.
4.
Alat ini dapat melakukan
pengontrolan jarak jauh hingga beratus-ratus bahkan beribu-ribu km tergantung
luasnya jaringan GSM.
5. Cepat atau lambat sampainya SMS sangat tergantung
pada keadaan jaringan dari masingmasing service centre.
6.
Biaya yang digunakan untuk
melakukan pengontrolan cukup murah.
DAFTAR PUSTAKA
1)
Budiharto. Widodo, Interfacing
Komputer dan Mikrokontrole, Elek Media Komputindo Jakarta, 2004.
2)
http://mikrokontrolerat89s52.wordpress.com/2011/06/28/perancangan-pengendalian-peralatan-lampu-listrik-jarak-jauh-menggunakan-telepon-seluler/, November 2011
Tidak ada komentar:
Posting Komentar