PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT UJI EMISI KENDARAAN BERMOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

KELOMPOK VI (ENAM)
Miki hermanto (048403010001)
Nanda Perkasa (080403010023)
Ernaya R.D (096403010001)

ABSTRAK
MOHAMMAD ROMADHONI 0500920038.PROGRAM STUDI DIPLOMA III
MANAJEMEN INFORMATIKA DAN TEKNIK KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Sejak masa revolusi industri hingga sekarang, masalah polusi udara tidak dapat lepas dari kehidupan sehari-hari. Polusi udara yang membahayakan kesehatan dan keselamatan manusia khususnya ditimbulkan oleh tersebarnya gas-gas beracun dan tidak berbau, seperti karbon monoksida (CO) dan hidrokarbon (HC). Gas-gas tersebut terbentuk akibat pembakaran tidak sempurna bahan bakar fosil. Untuk mengetahui hasil dari pembakaran yang tidak sempurna dari bahan bakar, diperlukan sebuah alat yang dapat mendeteksi adanya gas-gas beracun tersebut. Masalah tersebut yang melatarbelakangi pembuatan “Perancangan dan pembuatan alat uji emisi kendaraan bermotor berbasis mikrokontroler AT89S51”.
Perancangan dan pembuatan alat uji emisi ini menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan ADC 0808 sebagai komponen utama. TGS 2201 - Sensor Pendeteksi Gasoline (Hidrokarbon), TGS 813 - Sensor Combustible Gas serta TGS 2442 Sensor Carbon Monoksida digunakan untuk mendeteksi adanya inputan. Dari inputan tersebut kemudian diproses untuk mengaktifkan sistem output berupa perintah untuk mengirim pesan kepada alat penerima kemudian akan ditampilkan oleh LCD.
Dengan adanya alat ini yang diharapkan seseorang lebih mudah untuk melihat prosentase beberapa gas yang telah dikeluarkan oleh knalpot kendaraan bermotor. Sehingga seseorang dapat mengetahui bagaimana hasil pembakaran dari kendaraan bermotor miliknya.

BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Permasalahan polusi udara yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor dan cerobong asap industri masih menjadi perbincangan hangat sampai saat ini. Polusi udara yang membahayakan kesehatan dan keselamatan manusia khususnya ditimbulkan oleh tersebarnya gas-gas beracun dan tidak berbau, seperti karbon monoksida (CO) dan hidrokarbon (HC). Gas-gas tersebut terbentuk akibat pembakaran tidak sempurna bahan bakar fosil. Usaha pengendalian pencemaran gas beracun tersebut telah dilakukan dengan memperbaiki kinerja mesin pembakar dan kontrol proses pembakaran. Pengontrolan proses pembakaran akan berjalan dengan baik bila menggunakan sensor gas sebagai komponen penting untuk mengetahui keberadaan dan konsentrasi gas.
Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) memperkirakan bahwa 70 persen penduduk kota di dunia pernah sesekali menghirup udara yang tidak sehat, sedangkan 10 persen lain menghirup udara yang bersifat "marjinal". WHO telah membuktikan bahwa karbon monoksida yang secara rutin mencapai tingkat tak sehat di banyak kota dapat mengakibatkan kecilnya berat badan janin, meningkatnya kematian bayi dan kerusakan otak, bergantung pada lamanya seorang wanita hamil menghirup polutan, dan bergantung pada kekentalan polutan di udara. Nitrogen oksida yang terjadi ketika panas pembakaran menyebabkan bersatunya oksigen dan nitrogen yang terdapat di udara memberikan berbagai ancaman bahaya. Zat nitrogen oksida ini sendiri menyebabkan kerusakan paru-paru. Hidrokarbon kadang-kadang disebut sebagai senyawa organik yang mudah menguap ("volatile organic compounds/VOC"), dan juga sebagai gas organik reaktif ("reactive organic gases/ROG"). Hidrokarbon merupakan uap bensin yang tidak terbakar dan produk samping dari pembakaran tak sempurna. Jenis-jenis hidrokarbon lain, yang sebagian menyebabkan leukemia, kanker, atau penyakit-penyakit serius lain, berbentuk cairan untuk cuci-kering pakaian sampai zat penghilang lemak untuk industri. ( Sumber : http://jakarta.usembassy.gov )
Untuk itu pada tugas akhir kali ini dibuat sebuah alat yang dapat mendeteksi besarnya gas polutan yang dihasilkan dari knalpot kendaraan bermotor. Hal ini dapat berfungsi agar seseorang dapat mengetahui apakah proses pembakaran pada kendaraan bermotor miliknya terjadi dengan sempurna atau tidak, karena salah satu penyebab terjadinya polusi adalah pembakaran yang tidak sempurna dari kendaraan bermotor. Dengan pencegahan dini seperti ini, kita dapat mengurangi polusi udara yang terjadi di sekitar kita.

1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari perancangan dan pembuatan tugas akhir ini diantaranya adalah bagaimana cara merancang dan membuat alat yang bisa digunakan untuk mendeteksi besarnya kandungan gas yang disebabkan oleh asap kendaraan bermotor, bagaimana cara membuat agar ketiga sensor yang digunakan dapat bekerja sesuai dengan fungisnya, bagaimana cara menampilkan hasil dari sensor pada sebuah LCD.

1.3 Batasan Masalah
Untuk mengarahkan pokok bahasan agar lebih fokus, maka dalam penulisan tugas akhir ini dilakukan pembatasan pada pokok bahasan yaitu hanya mendeteksi gas yang dapat terdeteksi oleh sensor yang digunakan, tidak membahas secara rinci gas apa saja yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor, tidak membahas tentang proses pembakaran pada kendaraan bermotor.

1.4 Tujuan
Adapun tujuan dari penyusunan tugas akhir ini adalah untuk merancang dan membuat alat yang dapat berfungsi untuk mendeteksi besarnya prosentase gas polutan pada asap kendaraan bermotor.

1.5 Manfaat
Manfaat yang diharapkan dalam pembuatan tugas akhir ini adalah untuk memberikan kemudahan dalam melihat prosentase beberapa gas yang telah terdeteksi oleh alat tersebut. Sehingga seseorang dapat mengetahui bagaimana hasil pembakaran dari kendaraan bermotor miliknya.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Polusi Udara
Penggunaan kendaraan bermotor menyebabkan lebih banyak polusi udara daripada kegiatan lainnya, menimbulkan hampir setengah oksida nitrogen yang diakibatkan perbuatan manusia, dua pertiga karbon monoksida, dan setengah hidrokarbon di kota-kota industri, di samping hampir seluruh timah di udara di negara-negara berkembang. Jadi, prioritas utama bagi program pengendalian pencemaran adalah kendaraan bermotor. Kecuali di kota-kota yang sarana transportasi utamanya masih sepeda dan jalan kaki, hampir tidak mungkin memerangi pencemaran udara tanpa "menyerang" pipa knalpot sepeda motor/skuter, mobil, truk, dan bus. Bahkan di kota-kota yang masih "didominasi" oleh sepeda, jumlah mobil kini semakin meningkat. Lebih dari 500 juta mobil dan kendaraan umum kini memadati jalan-jalan dunia, 10 kali lipat lebih jumlah pada 1950. Menurut proyeksi terbaru, jumlah kendaraan di dunia akan bertambah dua kali lipat dalam 40 tahun mendatang, sampai kira-kira satu miliar.
Di daerah-daerah yang masih menggunakan bensin bermuatan timah, salah satu strategi pengendalian pencemaran yang paling efektif adalah sama sekali melarang penggunaan zat aditif tersebut, atau menurunkan secara tajam tingkat yang diperbolehkan dalam bensin. Pilihan lain adalah "mengoksigenasi" bahan bakar tersebut dengan menambahkan alkohol. "Gasohol" (bensin dan alkohol) semacam itu terbakar lebih sempurna, dan dengan demikian menurunkan emisi karbon monoksida. Bahan bakar diesel dengan tingkat sulfur yang diturunkan mengeluarkan sulfur dioksida dan polutan lain yang lebih sedikit.
Pilihan lain yang lebih baik adalah alternatif non-petroleum seperti metanol, etanol, gas alam yang dimampatkan atau gas petroleum cair, hidrogen atau baterai listrik, karena bahan-bahan tersebut sama sekali menghapus pencemaran oleh pipa knalpot. (Sumber : http://www.usembassyjakarta.org/ptp/udarakt2.html)

2.2 Analog to Digital Converter (ADC)
Sistem mikroprosesor hanya dapat mengolah (memproses) data dalam bentuk biner saja, atau lebih sering disebut besaran digital, oleh sebab itu setiap data analog yang akan diproses oleh mikrokomputer harus diubah terlebih dahulu kedalam bentuk kode biner (digital). Tegangan analog yang merupakan masukan dari ADC berasal dari transducer. Tranducer inilah yang mengubah besaran kontinue menjadi tegangan listrik. Tegangan listrik yang dihasilkan oleh transducer yang berubah secara kontinyu pada suatu range tertentu disebut tegangan analog, dan tegangan analog ini diubah oleh ADC menjadi bentuk digital yang sebanding dengan tegangan analognya. (http://newserver.eepis-its.edu)
ADC adalah suatu rangkaian yang mengkonversikan sinyal analog menjadi sinyal digital. Ada beberapa jenis rangkaian ADC antara lain Servo ADC, Successive Approximation dan Parallel Converter.
Keluaran dari sensor masih berupa besaran analog. Untuk itu diperlukan sebuah komponen ADC yang berfungsi untuk mengubah besaran analog tersebut menjadi besaran digital, agar selanjutnya dapat diproses oleh mikrokontroler. ADC adalah komponen untuk mengubah sinyal listrik analog menjadi sinyal diskrit, yang diwakili oleh susunan bit-bit kombinasi tertentu. Komponen ini bertugas untuk membantu komputer dalam pengambilan data analog, karena komputer hanya bekerja dalam domain digital, yang hanya mampu membaca sinyal diskrit saja, sedangkan banyak sistem yang ada di luar memakai sistem analog, sehingga sinyal analog harus diubah dulu ke dalam bentuk digital. Komponen konverter A/D yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah ADC 0808 buatan semikonduktor. Resolusi ADC mengacu pada jumlah bit dalam keluaran biner ADC.
Multiplexer memiliki 8 buah saluran masukan analog yang akan dikonversikan ke dalam bentuk digital. Dari 8 buah saluran yang masuk akan dipilih salah satu secara bergantian sesuai dengan logika kontrol yang diberikan untuk dikonversikan.
Address Latch dan Decoder berfungsi untuk mengendalikan multiplexer, dimana kombinasi 3 bit alamat tersebut akan menunjuk salah satu dari 8 saluran analog untuk dikonversikan. Sinyal alamat berupa 3 bit alamat A, B, C dan ALE yang berfungsi memberi tanda bahwa kombinasi ketiga saluran alamat suatu keluaran adalah sah.
Converter merupakan bagian inti dari suatu ADC yang terdiri dari comparator, SAR (Successive Approximation Register), yang berfungsi sebagai pengubah sinyal analog menjadi sinyal digital yang proporsional.
Three State Buffer merupakan tempat untuk menyimpan data sementara yang dihasilkan oleh SAR.
Adapun urutan sinyal-sinyal ADC 0808 selama sebuah siklus pengubahan sinyal analog ke digital adalah sebagai berikut :
1.Sinyal clock, digunakan oleh ADC untuk proses internal dengan frekuensi yang dapat dipilih antara (10 – 1280) KHz.
2.Sinyal analog yang hendak dikonversikan pada salah satu saluran harus tersedia dengan harga konstan selama minimal 8 periode clock.
3.Sinyal alamat 3 bit yaitu Add A, Add B, dan Add C dipilih sesuai dengan saluran input yang hendak dikonversikan (IN 0 - IN 7).
4.Sinyal ALE untuk mengesahkan sinyal alamat, aktif tinggi.
5.Sinyal SC diaktifkan pada keadaan high, dengan demikian sebuah siklus pengubahan akan dimulai dan berlangsung selama 8 periode clock.
6.Sinyal EOC merupakan sinyal keluaran yang akan dikirim oleh ADC sebagai tanda bahwa sebuah proses pengubahan telah selesai.
7.Sinyal OE diaktifkan agar 8 bit data hasil konversi dapat diambil melalui jalur data.
2.2.1.Konfigurasi Pin-Pin ADC 0808
Sedangkan deskripsi fungsional dari masing-masing pin out ADC 0808 di atas adalah sebagai berikut :
1.IN 0 – IN 7
Merupakan jalur masukan analog 8 buah channel yang tersusun secara multipleks. Kanal ini dapat dipilih sewaktu-waktu untuk dikonversikan ke sinyal digital hanya dengan mengkombinasi 3 bit pendekode alamat Add A,Add B,Add C).
2.Add A, Add B, Add C
Merupakan sinyal masukan, yang berfungsi untuk mendekodekan alamat masukan analog 8 jalur. Kombinasi dari sinyal-sinyal pada pin ini menentukan masukan analog (channel) mana yang valid untuk dikonversi.
3.ALE (Address Latch Enable)
Merupakan sinyal masukan yang digunakan untuk menyatakan bahwa alamat masukan analog yang dipilih adalah valid.
4.SC (Start Conversion)
Merupakan sinyal masukan aktif tinggi yang digunakan untuk memulai proses konversi sinyal analog terpilih.
5.EOC (End Of Conversion)
Merupakan sinyal keluaran, sinyal pada pin ini akan berlogika tinggi, jika proses konversi telah selesai dilakukan.
6.OE (Output Enable)
Merupakan sinyal masukan aktif tinggi yang digunakan untuk mengirim data digital hasil konversi.
7.D0 – D7
Merupakan jalur data digital 8 bit hasil konversi, D0 merupakan LSB dan D7 merupakan MSB.
8.Ref (+) dan (-)
Merupakan pin untuk memberikan referensi tegangan yang boleh masuk ke pin IN 0 – IN 7 yang pengaturan besarnya sesuai dengan yang kita inginkan. Untuk ref(-) dihubungkan langsung ground dan ref(+) dihubungkan dengan referensi tegangan positif. Besarnya tegangan referensi ini menentukan besarnya harga LSB. Misal ref(-) = ground dan ref(+) = 5V, maka LSB = (5-0) V / 255 = 19,608 mv.
9.Clock
Merupakan pin untuk memasukkan clock (pembangkit pulsa). Range frekuensinya adalah antara (10 – 1280) KHz. Frekuensi pulsa clock optimal ADC 0808 adalah 640 KHz.

2.3. Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler merupakan suatu komponen elektronika yang didalamnya terdapat rangkaian mikroprosesor, memori (RAM/ROM) dan I/O atau biasa disebut single chip microcomputer. Pada mikrokontroler sudah terdapat komponen–komponen mikroprosesor dengan bus–bus internal yang saling berhubungan. Diantaranya yaitu : RAM, ROM, timer, I/O paralel dan serial, dan interrupt kontroler (A.E. Putra, 2002).
Pada dasarnya mikrokontroler adalah terdiri dari mikroprosesor, timer dan counter, perangkat input/output, dan internal memori. Mikrokontroler juga mempunyai fungsi yang sama dengan mikroprosesor yaitu untuk mengontrol suatu kerja dari suatu sistem. Di dalam mikrokontroler juga terdapat CPU, ALU, Program Counter(PC), Stack Pointer(SP), dan register-register seperti dalam mikroprosesor, tapi juga ditambah dengan perangkat-perangkat lain seperti ROM, RAM, PIO, SIO, Counter dan sebuah rangkaian clock.
AT89S51 adalah mikrokontroler keluaran Atmel dengan 4Kbyte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory) teknologi non volatile memori, isi memori tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus berkali-kali. AT98S51 Mempunyai memori dengan berstandar MCS-51 code sehingga memungkinkan mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang tidak memerlukan external memory (memori luar) untuk menyimpan source code tersebut.
MCS – 51 Family merupakan keluarga mikrokontroler 8 bit.
2.3.1. Arsitektur dan Organisasi Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 terdiri dari sebuah Control Prosessing Unit (CPU), 2 jenis memori data (RAM) dan memori program (ROM), port input/output dengan programmable pin secara independen, dan register-register mode, status, internal timer dan counter, serial communication dan serta logika random yang diperlukan oleh berbagai fungsi periperal.
Mikrokontroler AT89S51 termasuk salah satu jenis mikrokontroler keluarga MCS-51 yang dikemas dalam kemasan standar DIL (Dual In Line) 40 pin yang mempunyai konfigurasi tersendiri. Mikrokontroler AT89S51 memiliki konfigurasi sebagai berikut:
1.Sebuah Central Processing Unit ( CPU ) 8 bit.
2.Program Counter ( PC ) dan data pointer (DPTR) 16 bit.
3.Program Status Word ( PSW ) 8 bit.
4.Stack Pointer ( SP ) 8 bit.
5.ROM internal 4K byte ( on chip ).
6.RAM internal 128 byte ( on chip), terdiri dari:
a.4 register bank masing-masing 8 register.
b.16 byte yang dapat dialamati pada bit level.
c.80 byte data memori general purpose.
d.Empat buah programable port, masing-masing terdiri dari 8 buah jalur inout/output ( I/O ).
e.Dua buah timer / counter 16 byte.
f.Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART.
g.Lima buah jalur interupt (2 buah jalur ekseternal dan 3 buah jalur internal)
7.Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi boolean.
Kecepatan pelaksanaan instruksi / siklus µs pada frekuensi clock 12 Mhz.
8 bit CPU (Central Processing Unit) dengan register A dan register B.
16 bit Program Counter (PC) dan data Pointer (DPTR).

2.3.2. Konfigurasi Pin-Pin Mikrokontroler
Konfigurasi mikrokontroler AT98S51 digolongkan menjadi pin-pin sumber tegangan, pin isolator, pin kontrol, pin input/output untuk proses interupsi luar. Adapun fungsi-fungsi dari pin MCU AT89S51 berdasarkan gambar di atas adalah (Anonymous, 1997) :
a.VCC (pin 40) dan VSS (pin 20)
Vcc merupakan pin positif sumber tegangan 5 volt DC dan Vss yaitu pin grounding sumber tegangan.
b.P0.0 – P0.7 / AD0 – AD7 (Port 0.0 - 0.7 / Address 0 - 7)
Port 0 merupakan port intput/output 8 bit full duplex. Port ini dapat digunakan sebagai multipleks bus ke alamat rendah dan bus data selama adanya akses memori program atau data luar. Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut.

c.Port 1.0 – 1.7
Merupakan port intput/output 8 bit full duplex setiap pin dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran tanpa tergantung dari pin yang lain. Sebagai output dapat mengendalikan 4 buah beban input TTL.
d.Port 2.0 – 2.7 / Address 8 – 15
Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori secara 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari port 2 Special Function Register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat mengendalikan 4 beban TTL.
e.Port 3.0 – 3.7
Sebagai I/O biasa port 3 mempunyai sifat sama dengan port 1 dan port 2. Sedangkan sebagai fungsi spesial port ini mempunyai keistemewaan yaitu:
P3.0 (RxD) : masukan penerima data serial
P3.1 (TxD) : keluaran pengirim data serial
P3.2 (INT 0) : port eksternal interupsi 0
P3.3 (INT 1) : port eksternal interupsi 1.
P3.4 (T 0) : masukan eksternal waktu/pencacah 0
P3.5 (T 1) : masukan eksternal waktu/pencacah 1
P3.6 (WR) : strobe penulisan memori data eksternal
P3.7 (RD) : strobe pembacaan memori data eksternal
f.RST (pin 9) / reset
Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle. Perubahan taraf tegangan dari rendah ke tinggi akan mereset mikrokontroler.
g.ALE/PROG ( pin 30)
Pin ini berfungsi sebagai Address Latch Enable (ALE) yang melatch low byte address pada saat mengakses memori eksternal.
h.PSEN (Program Strobe Enable) / pin 29
Pin yang berfungsi menghubungkan memori program eksternal dengan bus selama operasi normal. PSEN akan aktif dua kali setiap cyle.
i.EA/Vpp (pin 31)
Merupakan pin pengontrol pokok pada mikrokontroler. Aktif pada posisi rendah. Pada saat Flash Programming pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.
j. XTAL 1 (pin 19)
Merupakan masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Pin ini dihubungkan dengan kristal/sumber osilator dari luar.
l.XTAL 2 (pin 18)
Merupakan keluaran dari penguat osilator. Pin ini dihubungkan dengan kristal/ground jika menggunakan sumber kristal internal.
2.3.3. Organisasi Memory MCU AT89S51
Organisasi memori mikrokontroler AT89S51 dapat dibagi menjadi 2 bagian yang berbeda, yaitu memori program dan memori data. Pembagian itu berdasarkan fungsinya dalam penyimpanan data atau program. Memori program digunakan untuk instruksi yang akan dijalankan oleh mikrokontroler. Sedangkan memori data digunakan sebagai tempat penyimpanan data-data yang akan diakses oleh mikrokontroler.
Untuk pemisahan memori program dan memori data dapat dilakukan dengan memakai memori data pada 8 bit dan 16 bit yang dihasilkan melalui DPTR. Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 5 buah ruang alamat yaitu :
Ruang alamat kode sebanyak 64 Kbyte, yang semuanya merupakan ruang alamat kode eksternal (off-chip).
Ruang alamat data internal yang dapat dialamati secara langsung seperti RAM sebanyak 128 byte dan hardware register sebanyak 128 byte.
Ruang data internal yang dialamati secara tak langsung sebanyak 128 byte.
Ruang alamat data eksternal 64 byte yang dapat ditambahkan oleh pemakai.
Ruang alamat bit, dapat diakses dengan pengalamatan secara langsung.
2.3.4. SFR ( Special Function Register)
Register fungsi khusus ( Special Function Register ) terletak pada 128 byte bagian atas memori data internal dan berisi register-register untuk pelayanan latch port, timer, program status words, control peripheral dan sebagainya.
Accumulator (ACC) merupakan register untuk penambahan dan pengurangan. Perintah mnemonic untuk mengakses akumulator disederhanakan sebagai A.
Register B merupakan register khusus yang berfungsi melayani operasi perkalian dan pembagian.
Stack Pointer (SP) merupakan register 8 bit yang dapat diletakkan dialamat manapun pada RAM internal.
Data Pointer (DPTR) terdiri dari dua register, yaitu untuk byte tinggi (Data Pointer High, DPH) dan byte rendah (Data Pointer Low, DPL) yang berfungsi untuk mengunci alamat 16 bit.
P 0 sampai P 3 merupakan register yang berfungsi untuk membaca dan mengeluarkan data pada port 0,1,2,3. Masing-masing register ini dapat dialamati per-byte maupun per-bit.
Control Register terdiri dari register yang mempunyai fungsi kontrol. Untuk mengontrol sistem interupsi, terdapat dua register khusus, yaitu register IP (Interupt Priority) dan register IE (Interupt Enable). Untuk mengontrol pelayanan timer/counter terdapat register khusus, yaitu register TCON
(Timer/Counter Control) serta pelayanan port serial menggunakan register SCON ( Serial Port Control ).

2.3.5. Sistem Interupsi
Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 5 buah sumber interupsi yang dapat membangkitkan permintaan interupsi, yaitu INT0, INT1, T1, T2 dan port serial.
Mikrokontroler secara otomatis akan menuju ke subrutin pada alamat tersebut saat terjadi interupsi. Setelah interupsi selesai dikerjakan, mikrokontroler akan mengerjakan program semula. Tiap-tiap sumber interupsi dapat enable atau disable secara software.
Tingkat prioritas semua sumber interupt dapat diprogram sendiri-sendiri dengan set atau clear bit pada (Interrupt Priority). Jika dua permintaan interupsi dengan tingkat prioritas yang berbeda diterima secara bersamaan, permintaan interupsi dengan prioritas tertinggi yang akan dilayani. Jika permintaan interupsi dengan tingkat prioritas yang sama diterima bersamaan, akan dilakukan polling untuk menentukan mana yang akan dilayani. Bit-bit pada IP adalah sebagai berikut :

Priority bit = 1 menandakan prioritas tinggi
Priority bit = 0 menandakan prioritas rendah
Simbol Posisi Fungsi
_ IP.7 Kosong
_ IP.6 Kosong
_ IP.5 Kosong
PS IP.4 Bit prioritas interupsi port serial
PT1 IP.3 Bit prioritas interupsi port Timer 1
PX1 IP.2 Bit prioritas interupsi eksternal 1
PT0 IP.1 Bit prioritas interupsi port Timer 0
PX0 IP.0 Bit prioritas interupsi eksternal 0

Priority bit = 1 menandakan prioritas tinggi
Priority bit = 0 menandakan prioritas rendah
Simbol Posisi Fungsi
_ IE.7 Kosong
_ IE.6 Kosong
_ IE.5 Kosong
PS IE.4 Bit aktivasi interupsi port serial
PT1 IE.3 Bit aktivasi interupsi port Timer 1overflow
PX1 IE.2 Bit aktivasi interupsi eksternal 1
PT0 IE.1 Bit aktivasi interupsi port Timer 0 overflow
PX0 IE.0 Bit aktivasi interupsi eksternal 0
(Sumber : Belajar Mikrokontroller AT89C51/52/55)

2.4. LCD (Liquid Cristal Display)
LCD merupakan komponen elektronika yang digunakan untuk menampilkan suatu karakter baik itu angka maupun karakter tertentu, sehingga tampilan tersebut dapat dilihat secara visual. Pemakaian LCD ini banyak digunakan karena daya yang dibutuhkan relatif kecil, selain itu dapat menampilkan angka, huruf atau simbol dan karakter tertentu meskipun pada komponen ini dibatasi sumber cahaya eksternal/internal, suhu dan life time.
Untuk tampilan dalam Laporan Akhir ini, digunakan LCD M1632 Tampilan jenis ini tersusun dari dot matriks dan dikontrol oleh ROM / RAM generator karakter dan RAM data display. Semua fungsi display dikontrol dengan instruksi dan LCD dapat dengan mudah diantarmukakan (interface) dengan mikrokontroler unit.
karakteristik dari LCD M1632 antara lain 16 x 2 karakter dengan 5 x 7 dot matriks, ROM generator karakter dengan 192 tipe karakter, RAM generator karakter dengan 8 type karakter ( untuk program write), 80 x 8 bit RAM data display dengan 80 karakter maksimal, Dapat diantarmukakan (interface) dengan MPU 4 atau 8 bit, RAM data dan RAM generator karakter dapat dibaca dari MPU, Rangkaian oscilator terpadu, Catu daya tunggal + 5 Volt, Reset otomatis. (Seiko Instrumets Inc, 1987)
Adapun untuk menampilkan karakter yang ada dilakukan dengan cara memberikan kode karakter untuk tiap – tiap karakter yang diinginkan pada bus data dan dengan menggunakan sinyal kontrol E, RS dan R/W .

2.5. TGS 2201- Sensor Pendeteksi Gasoline (Hidrokarbon)
Unsur sensor TGS 2201 terdiri atas suatu lapisan semi konduktor oksida-logam yang terbentuk pada suatu oksida aluminium substrate. Bila didekatkan pada suatu gas, daya konduksi sensor akan berubah tergantung pada konsentrasi gas yang ada di udara. Suatu electrical circuit yang sederhana dapat mengkonversi perubahan tersebut kedalam daya konduksi sebagai output (hasil keluaran) sesuai dengan konsentrasi gas. TGS 2201 berisi dua buah sensor pada satu substrate dan menghasilkan output yang berfungsi untuk merespon/mendeteksi diesel exhaust gases dan gasoline (Hidrokarbon). (Sumber : www.figarosensor.com )

2.6.TGS 813 - Sensor Combustible Gas
Suatu kadar gas CO yang berlebihan pada suatu tempat sangat berbahaya bagi kita. Peningkatan konsentrasi diatas 880 ppm, yakni 0.08% adalah berbahaya untuk manusia. Dengan pertimbangan tersebut maka dibuatlah peralatan untuk pendeteksian gas.
Di dalam dunia teknis ada suatu sensor yang dapat mendeteksi gas lebih dari satu jenis. Sensor tersebut dapat mendeteksi gas metana, hidrokarbon, hidrogen dan karbon monoksida. Sensor tersebut dapat dihubungkan pada suatu peralatan mikrokontroler agar hasilnya dapat ditampilkan secara visual.
Menurut data katalog, sensor TGS 813 digunakan untuk mendeteksi konsentrasi gas yang mempunyai fitur sensitif nonlinear (di sajikan dalam skala logaritma) serta bergantung pada temperatur dan kelembaban Lingkungan. Diketahui : R0 = resistansi sensor dalam 1000 ppm gas metana, R = resistansi sensor pada gas yang berbeda (selain gas metana). (Sumber : www.figarosensor.com )

2.7.TGS 2442 Sensor Carbon Monoksida
TGS 2442 menggunakan suatu struktur sensor berlapis-lapis. Suatu lapisan kaca yang berfungsi untuk untuk isolasi yang berkenaan dengan panas adalah terbuat dari ruthenium oxide (RuO2) heater dan alumina substrate. Sepasang Au Electroda dibuat dan diletakkan pada suatu alat penyekat isolasi yang tahan terhadap panas. Pada lapisan sensor gas, yang mana terbuat dari dioksida timah (SnO2), dibuat pada suatu lapisan sekatan elektris yang dilindungi oleh alat anti panas. Sepasang Au Electroda berfungsi untuk mengukur resistansi sensor yang terbentuk pada electrical insulator. Arang (charcoal) yang diaktifkan diisi antara tutup yang dalam dan tutup yang luar untuk kepentingan mengurangi pengaruh suara yang disebabkan oleh gas.
TGS 2442 menampilkan seleksi yang bagus untuk mendeteksi gas karbon monoksida, sangat cocok apabila dibuat untuk mengawasi/memonitoring keberadaan gas CO. pada pendeteksian gas CO, peningkatan daya konduksi sensor tergantung pada konsentrasi gas di udara. Suatu operasi perubahan pulsa elektrik yang sederhana pada satu detik perubahan siklus voltage dapat mengkonversi perubahan pada daya konduksi untuk suatu sinyal keluaran yang sesuai dengan konsentrasi gas.
BAB III
PERANCANGAN ALAT

Untuk dapat menghasilkan rangkaian yang dapat bekerja secara optimal maka kita harus memahami karakteristik komponen utama dan konsep kerjanya dalam suatu rangkaian. Alat yang dirancang ini berfungsi untuk mendeteksi presentase gas-gas yang terdapat pada asap kendaraan bermotor. Perancangan alat ini terdiri dari perancangan hardware dan perancangan software. Perancangan hardware terdiri dari perancangan sensor gas, perancangan ADC, perancangan MKU, dan perancangan display LCD. Sedangkan perancangan software terdiri dari perancangan software pengontrol MKU.
3.1Prinsip Kerja Blok Diagram Perancangan Alat
Untuk merencanakan suatu alat diperlukan bagian–bagian pendukung. Untuk itu dibuat suatu diagram blok untuk perancangan alat uji emisi pada kendaraan bermotor.
3.1Perancangan Sensor Gas
Perancangan Sensor gas terdiri dari 3 buah sensor yang bertugas mendeteksi jenis-jenis gas. Sensor tersebut terdiri dari sensor TGS 201 yang mendeteksi Gasoline, TGS 813 yang mendeteksi combustible gas dan TGS 2442 yang mendeteksi karbon monoksida.
3.1Perancangan ADC
Rangkaian ADC berfungsi untuk merubah nilai tegangan analog dari sensor, menjadi bentuk digital 8 bit data. Pada perancangan kali ini digunakan ADC dengan tipe 0808 yang dapat merubah tegangan analog dari 0 V – 5 V kedalam nilai digital dari 0 – 255 (28 –1). ADC ini memiliki 8 buah inputan analog
3.1Perancangan MKU
Rangkaian MKU berfungsi untuk melakukan kontrol keseluruhan alat. Rangkaian MKU ini akan mengendalikan ADC untuk dapat membaca masing-masing sensor secara bergantian. Data dari sensor ini akan diolah pada mikrokontroller sehingga didapatkan prosentase dari setiap gas. Prosentase tiap gas ini akhirnya di tampilkan pada LCD.
3.1Perancangan Display LCD
Pada perancangan display digunakan sebuah LCD M1632 yang merupakan dot matrik LCD . LCD ini dapat menampilkan 16 kolom X 2 baris karakter. Perancangan hardware dari penggunaan LCD tersebut adalah sebagai berikut :
Delapan bit P0 mengontrol pin data dari LCD yang juga terdiri dari 8 bit data. Pin Enable, dan RS masing-masing akan dikontrol melalui Port P2.7, P2.6

BAB IV
PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini akan dibahas pengujian alat dengan tujuan untuk mengetahui sistem kerja alat yang telah dibuat dan mengetahui apakah alat tersebut dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan atau tidak. Pengujian dilakukan pada masing-masing komponen pendukung serta program dari alat ini.
Pengujian ini meliputi pengujian sistem mikrokontroler AT89S51 sebagai penyimpan data, koneksi antara LCD dengan mikrokontroler AT89S51, koneksi antara ADC 0808 dengan mikrokontroler AT89S51 serta pengujian sensor gas. Setelah dilakukan pengujian per bagian alat, selanjutnya dilakukan pengujian alat secara keseluruhan untuk melihat hasil akhirnya dan untuk menarik kesimpulan.

4.1. Pengujian LCD
Pengujian LCD dilakukan dengan melihat apakah semua data yang ada dimemori mikrokontroler AT89S51 dapat ditampilkan di LCD. Hal ini dilakukan dengan menekan tombol manual atau auto yang terdapat pada alat, kemudian dari perlakuan tersebut akan muncul hasil output pada LCD berupa angka tertentu (manual) atau angka yang berubah-ubah (auto). Dari pengujian tersebut dapat diketahui apakah LCD sudah terkoneksi dengan baik atau belum.

4.2. Pengujian Sensor
Pengujian sensor ini bertujuan untuk mengetahui berapa nilai yang dihasilkan oleh sensor setelah dikonversi oleh ADC 0808 dan ditampilkan pada LCD. Nilai yang dihasilkan oleh ADC 0808 akan dikalibrasi sesuai dengan standart masing-masing gas yaitu karbon monoksida (CO) dan combustible gas (CG) menggunakan satuan prosentase (%), sedangkan hidrokarbon menggunakan satuan ppm. Setelah dikalibrasi, sensor masing-masing gas akan dapat menghasilkan output berupa angka yang ditampilkan pada LCD dengan satuan masing-masing gas.

4.3. Pengujian Secara Keseluruhan
Pengujian secara keseluruhan dilakukan dengan menggabungkan masing-masing rangkaian atau blok dan menjalankan perangkat lunak (software) yang telah dibuat. Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui apakah sistem yang telah dibuat mampu bekerja sesuai dengan perancangan
Untuk menggunakan alat ini, periksa dulu semua komponen alat apakah sudah terpasang dengan baik atau belum. Setelah semua alat terpasang dengan benar, dekatkan alat pada knalpot kendaraan bermotor. Alat akan melakukan inisialisasi sebentar sebelum menampilkan hasil pendeteksian sensor pada layar LCD. Proses pengujian alat bisa dilakukan apabila alat sudah dapat mendeteksi gas dan menampilkannya pada LCD. Jika gas motor dinaikkan maka nilai yang ada pada LCD akan menurun. Hal ini terjadi karena adanya proses pembakaran pada mesin motor ketika gas dinaikkan. Sehingga gas-gas beracun yang dikeluarkan semakin sedikit. Data yang diambil untuk alat uji emisi ini adalah ketika kendaraan tidak di gas (tetap). Dengan menekan tombol manual maka dapat dilihat hasil dari uji emisi kendaraan tersebut.

4.4. Pembahasan
Dari hasil pengujian diatas, dapat dibuat beberapa analisis yang berkaitan dengan teknik perancangan yang dibuat :
1.ketika alat uji emisi ini didekatkan pada knalpot kendaraan bermotor, sensor tidak dapat langsung menampilkan hasil dari gas yang terdeteksi oleh sensor. Sensor akan melakukan proses inisialisasi terlebih dahulu, setelah itu alat uji emisi ini baru bisa digunakan. Secara otomatis LCD akan menampilkan hasil dari gas yang telah dideteksi oleh sensor .
2.gas-gas beracun yang dikeluarkan oleh knalpot kendaraan bermotor akan mengalami penurunan apabila gas pada kendaraan bermotor tersebut dinaikkan. Hal ini disebabkan karena ketika gas dinaikkan, proses pembakaran terhadap gasoline pada mesin kendaraan bermotor semakin sempurna sehingga sensor hanya dapat mendeteksi sedikit gas-gas yang dikeluarkan oleh knalpot kendaraan bermotor tersebut.
3.proses pengambilan data uji emisi dilakukan pada saat motor tidak di gas (tetap)
1. alat uji emisi berbasis mikrokontroler AT89S51 hanya dapat digunakan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO), hidrokarbon (HC) dan combustible gas (CG) pada asap kendaraan bermotor. Apabila digunakan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) selain yang dihasilkan oleh knalpot kendaraan bermotor, kemungkinan besar sensor tidak dapat mendeteksi gas karbon monoksida tersebut. Hal ini disebabkan karena didalam mikrokontroler AT89S51, sensor sudah dikalibrasi untuk dapat mendeteksi gas CO yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor.

BAB V
PENUTUP

Berdasarkan hasil perancangan dan pembuatan alat uji emisi pada kendaraan bermotor ini, dapat diambil kesimpulan dan saran sebagai berikut :

5.1. Kesimpulan
Alat uji emisi pada kendaraan bermotor ini dapat mengukur prosentase karbon monoksida dan combustible gas serta kadar ppm hidrokarbon dari asap knalpot kendaraan bermotor. Perancangan alat ini terdiri dari 3 buah sensor yang dihubungkan ke ADC 0808 yang berfungsi sebagai pengkonversi. Data yg sudah dikonversi akan dimasukkan ke dalam mikrokontroler AT89S51 untuk diprogram lalu ditampilkan pada LCD. Ketika gas motor dinaikkan, maka alat tersebut akan menunjukkan penurunan angka, hal ini terjadi karena adanya proses pembakaran pada mesin motor. Pengambilan data dengan alat ini dilakukan ketika motor dalam keadaan tidak di gas (tetap).

5.2. Saran
Adapun saran-saran yang dapat diberikan untuk pengembangan alat ke depan adalah penggunaan sensor gas yang lebih baik (bermerek) dan lebih lengkap. Selain itu, diharapkan penggunaan ketiga sensor dapat diperluas dan tidak terbatas pada uji emisi kendaraan bermotor. Ketiga sensor tersebut diharapkan dapat digunakan untuk mendeteksi tingkat polusi udara pada suatu daerah.

DAFTAR PUSTAKA

Malvino, Barnawi, 1985. Prinsip-Prinsip Elektronika. Erlangga. Jakarta.
Malvino, 1989. Elektronika Digital. Erlangga. Jakarta.
Sutadi, Dwi, 2002. I / O Bus. Andi Offset. Yogyakarta.
Tokheim, R.L., 1996. Prinsip-Prinsip Digital. Erlangga. Jakarta.
Malvino, Albert Paul. 1984, Prinsip-prinsip elektronika, Erlangga, Jakarta.
www.logix4u.net/parallelport1.htm. Diakses: 23 Agustus 2005.
http://www.usembassyjakarta.org/ptp/udarakt2.html. Diakses: 13 Mei 2008
http://newserver.eepis-its.edu. Diakses: 20 Mei 2008
MOHAMMAD ROMADHONI,0500920038.PROGRAM STUDI DIPLOMA III UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG