SISTEM LAMPU HEMAT ENERGI BERBASIS LDR DENGAN KENDALI MIKROKONTROLER AT89C51
SISTEM LAMPU HEMAT ENERGI BERBASIS LDR
DENGAN KENDALI
MIKROKONTROLER AT89C51
Abieza Putra Yudha1, Faridhotun Nisa2, Ghofur Fadli Alfan3 , Luky Setiyawan4
E-mail : 1abieza.33224001@mhs.polines.ac.id, 2 nisa.33224011@mhs.polines.ac.id ,
3 ghofur.33224012@mhs.polines.ac.id , 4 luky.33224016@mhs.polines.ac.id
Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. Sudarto,Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275
Tlp. (024) 7472396, Website : www.polines.ac.id, Email : sekretariat@polines.ac.id
Abstrak - Perancangan dan pembuatan sistem lampu hemat energi berbasis sensor Light Dependent Resistor (LDR) dengan kendali mikrokontroler AT89C51 dilakukan untuk mengatur lampu secara otomatis berdasarkan intensitas cahaya lingkungan. Sensor LDR mendeteksi perubahan cahaya, kemudian sinyal analog dikonversi menjadi data digital menggunakan ADC0804 untuk diproses oleh mikrokontroler. Berdasarkan hasil pengujian, sistem mampu mengendalikan empat lampu pada ruangan berbeda dengan ambang batas nilai LDR yang telah ditentukan. Lampu ruang tamu menyala pada nilai LDR ≥127, ruang kerja ≥170, dapur ≥212, dan kamar ≥220. Pada kondisi terang dengan nilai LDR di bawah 127, seluruh lampu berada dalam keadaan mati. Hasil simulasi menggunakan Proteus dan EdSim menunjukkan bahwa sistem bekerja dengan baik dan dapat meningkatkan efisiensi penggunaan energi listrik.
Kata Kunci: LDR, AT89C51, ADC0804, lampu otomatis, hemat energi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat, nikmat, serta keberkahan-Nya. Alhamdulillah, kami dapat menyelesaikan proyek besar berjudul “Sistem Lampu Hemat Energi Berbasis LDR dengan Kendali Mikrokontroler AT89C51” ini dengan lancar sebagai salah satu tugas akhir pada semester 3.
Dalam proses penyusunannya, kami menghadapi berbagai hambatan dan kendala, baik teknis maupun non-teknis. Namun berkat kerja sama tim, dukungan moral, serta bantuan dari banyak pihak, proyek ini akhirnya dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini kami ingin menyampaikan terima kasih kepada:
Bapak Dr. Samuel Beta K., Ing.Tech, M.T., selaku dosen pengampu mata kuliah Mikrokontroler yang telah memberikan ilmu, bimbingan, dan arahan sehingga proyek ini dapat terselesaikan.
Politeknik Negeri Semarang (POLINES) yang telah menyediakan fasilitas pendukung bagi kelancaran penelitian dan pembuatan proyek.
Teman–teman kelompok 1 yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran untuk bekerja sama dalam menyelesaikan proyek ini.
Orang tua, yang selalu memberi doa, dukungan, dan izin kepada anggota kelompok sehingga seluruh proses dapat berjalan dengan baik.
Seluruh pihak yang telah membantu, baik secara langsung maupun tidak langsung, yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu.
Kami menyadari bahwa proyek ini masih jauh dari sempurna dan memiliki berbagai kekurangan. Oleh sebab itu, kami sangat terbuka terhadap kritik dan saran yang membangun demi peningkatan kualitas di masa mendatang. Besar harapan kami, proyek sederhana ini dapat memberikan manfaat dan menjadi referensi bagi siapa pun yang membaca laporan ini.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengaturan lampu yang masih dilakukan secara manual sering menimbulkan ketidakefisienan, terutama ketika lampu lupa dimatikan pada siang hari atau tidak segera dinyalakan saat malam tiba. Hal ini dapat menyebabkan pemborosan energi dan mengurangi kenyamanan pengguna. Oleh karena itu, dibutuhkan sistem yang mampu mengatur lampu secara otomatis berdasarkan kondisi cahaya di lingkungan sekitar.
Sensor LDR (Light Dependent Resistor) dapat mendeteksi perubahan intensitas cahaya sehingga dapat membedakan kondisi siang dan malam. Dengan mengintegrasikan LDR dengan mikrokontroler AT89C51, sistem dapat mengendalikan lampu secara otomatis: lampu menyala ketika kondisi gelap (malam) dan mati ketika lingkungan terang (siang). Melalui simulasi ini, dirancang sebuah sistem penerangan otomatis yang lebih praktis, efisien, dan dapat bekerja tanpa interaksi pengguna.
1.2 Tujuan
1. Merancang sistem lampu otomatis yang dapat menyala saat malam dan mati saat siang berdasarkan intensitas cahaya.
2. Menerapkan sensor LDR sebagai pendeteksi perubahan cahaya lingkungan.
3. Menggunakan mikrokontroler AT89C51 untuk mengolah data dari sensor dan mengontrol lampu secara otomatis.
4. Meningkatkan efisiensi energi dengan mengurangi penggunaan lampu yang tidak diperlukan.
1.3 Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara merancang sistem lampu penerangan otomatis yang dapat menyala pada malam hari dan mati pada siang hari menggunakan sensor LDR?
2. Bagaimana cara mengintegrasikan sensor LDR dengan mikrokontroler AT89C51 untuk mendeteksi kondisi terang dan gelap?
3. Bagaimana program pada mikrokontroler AT89C51 mengolah input dari LDR untuk mengendalikan lampu secara otomatis?
4. Bagaimana kinerja sistem lampu otomatis berdasarkan hasil simulasi menggunakan Proteus dan EdSim?
5. Apakah sistem yang dirancang mampu bekerja secara efektif dan efisien sesuai dengan tujuan pembuatan?
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
1. Mikrokontroler AT89C51
Mikrokontroler AT89C51 adalah mikrokontroler 8-bit dari keluarga 8051 yang digunakan sebagai unit pemroses utama pada sistem lampu penerangan otomatis. AT89C51 berfungsi untuk menjalankan program yang telah dimasukkan ke dalam memori internalnya serta mengendalikan seluruh proses kerja sistem berdasarkan instruksi tersebut. Mikrokontroler ini dipilih karena memiliki arsitektur sederhana, stabil, dan mudah digunakan untuk aplikasi otomasi dasar.
Gambar 2. 1 ATMega 8535 dan Pinnya
AT89C51 memiliki memori Flash sebesar 4 KByte yang digunakan untuk menyimpan program, serta 128 Byte RAM internal sebagai media penyimpanan data sementara saat program dijalankan. Mikrokontroler ini juga dilengkapi dengan empat port input/output (Port 0 hingga Port 3) yang masing-masing terdiri dari 8 bit, sehingga total tersedia 32 jalur I/O yang dapat dikonfigurasikan sebagai masukan atau keluaran sesuai kebutuhan sistem.
Dalam proses kerjanya, AT89C51 mengeksekusi instruksi secara berurutan berdasarkan sinyal clock yang berasal dari crystal oscillator eksternal. Clock ini berfungsi untuk mengatur kecepatan kerja mikrokontroler dan memastikan setiap instruksi dapat diproses dengan tepat waktu. Selain itu, AT89C51 memiliki fitur pendukung seperti timer, counter, dan sistem interupsi yang memungkinkan mikrokontroler menjalankan program secara terstruktur dan responsif.
2. ADC0804
ADC0804 berfungsi sebagai pengonversi sinyal analog menjadi sinyal digital. Berikut Adalah tampilan ADC0804 Di Proteus
Gambar 2. 2 ADC0804
Tegangan analog yang dihasilkan oleh rangkaian pembagi tegangan pada sensor LDR akan diubah menjadi data digital agar dapat diproses oleh mikrokontroler AT89C51, karena mikrokontroler hanya dapat mengolah data dalam bentuk digital.
3. Sensor LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor LDR digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya di lingkungan sekitar. Berikut Adalah tampilan LDR di Proteus :
Gambar 2. 3 LDR
Nilai resistansi LDR akan berubah sesuai dengan tingkat cahaya yang diterima, di mana resistansinya akan meningkat pada kondisi gelap dan menurun pada kondisi terang. Perubahan resistansi ini kemudian dimanfaatkan sebagai dasar penentuan kondisi siang atau malam.
4. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD 16x2 adalah modul display karakter yang mampu menampilkan 2 baris tulisan dengan masing-masing 16 karakter. Modul ini memiliki pin penting seperti RS, RW, dan E untuk pengendalian perintah, serta D0–D7 sebagai jalur data.
Gambar 2. 4 LCD
LCD ini biasanya dihubungkan ke mikrokontroler untuk menampilkan teks, nilai sensor, atau status sistem. Penggunaannya sederhana, hanya memerlukan catu daya 5V dan pengaturan kontras melalui pin VEE.
5. Relay
Relay digunakan sebagai saklar elektronik yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus listrik ke lampu.
Gambar 2. 5 Relay
Komponen ini memungkinkan mikrokontroler mengendalikan lampu yang bekerja pada tegangan dan daya lebih besar secara aman.
6. Dioda
Dioda digunakan sebagai komponen pelindung rangkaian yang dipasang secara paralel pada relay.
Gambar 2. 6 Dioda
Fungsinya adalah untuk menahan tegangan balik yang muncul ketika relay dimatikan, sehingga dapat mencegah kerusakan pada transistor dan mikrokontroler.
7. Transistor
Transistor digunakan sebagai penguat arus atau driver relay. Hal ini dikarenakan arus keluaran dari pin mikrokontroler tidak mencukupi untuk mengaktifkan relay secara langsung.
Gambar 2. 7 Transistor
Transistor berfungsi sebagai penguat arus yang memungkinkan sinyal keluaran dari mikrokontroler AT89C51 yang berarus kecil dapat mengaktifkan relay dengan baik. Dengan menggunakan transistor, sistem menjadi lebih aman dan stabil.
8. Lampu
Lampu merupakan keluaran utama dari sistem penerangan otomatis. Lampu akan menyala ketika sensor mendeteksi kondisi gelap dan akan mati ketika kondisi lingkungan terang.
Gambar 2. 8 Lampu
Penggunaan lampu dalam sistem ini bertujuan untuk membuktikan kinerja sistem kendali otomatis berbasis sensor cahaya dan mikrokontroler.
9. Baterai
Baterai digunakan sebagai sumber catu daya untuk seluruh rangkaian sistem, termasuk mikrokontroler, sensor, ADC, dan komponen pendukung lainnya.
Gambar 2. 9 Baterai
Catu daya yang stabil sangat penting untuk memastikan sistem dapat bekerja dengan baik dan mencegah gangguan pada proses pembacaan sensor maupun pengolahan data oleh mikrokontroler.
10. Crystal Oscillator
Crystal oscillator digunakan sebagai sumber sinyal clock pada mikrokontroler AT89C51.
Gambar 2. 10 Crystal Oscillator
Sinyal clock ini berfungsi untuk mengatur kecepatan kerja mikrokontroler agar proses eksekusi program berjalan dengan stabil dan sesuai dengan rancangan sistem.
11. Software Simulasi
Software Proteus dan EdSim digunakan dalam proses perancangan dan pengujian sistem. Proteus digunakan untuk mensimulasikan rangkaian elektronika, sedangkan EdSim digunakan untuk menguji program mikrokontroler AT89C51.
Penggunaan simulasi bertujuan untuk memastikan sistem bekerja sesuai dengan perancangan, meminimalkan kesalahan, dan mempermudah proses analisis sebelum implementasi secara nyata. Selain itu, simulasi juga membantu dalam memahami hubungan antar komponen serta memverifikasi logika program tanpa harus langsung menggunakan perangkat keras, sehingga proses pengembangan sistem menjadi lebih efisien dan terkontrol.
12. Keterkaitan Antar Komponen dalam Sistem
Seluruh komponen yang digunakan dalam sistem lampu otomatis saling berhubungan dan bekerja secara terpadu. Sensor LDR berperan sebagai pendeteksi kondisi lingkungan, ADC0804 berfungsi mengubah sinyal analog menjadi digital, dan mikrokontroler AT89C51 bertugas sebagai pusat pengendali yang mengolah data serta mengambil keputusan.
Output dari mikrokontroler kemudian diperkuat menggunakan transistor untuk mengaktifkan relay sebagai saklar elektronik, sehingga lampu dapat menyala atau mati sesuai kondisi cahaya. Dukungan catu daya yang stabil dan sinyal clock dari crystal oscillator memastikan seluruh sistem dapat bekerja secara andal. Dengan keterpaduan tersebut, sistem lampu otomatis dapat beroperasi secara optimal dan sesuai dengan tujuan perancangan.
BAB III
PERANCANGAN ALAT
3.1 Alat dan Bahan
1. Mikrokontroller AT89C51
2. LDR
3. ADC0804
4. LCD
5. Relay
6. Dioda
7. Transistor
8. Lampu
9. Baterai
10. Crystal Oscillator
3.2 Cara Kerja
Pada project ini, baterai digunakan sebagai sumber tegangan untuk menyalakan seluruh rangkaian. Ketika rangkaian diberi catu daya, mikrokontroler AT89C51 akan aktif dan menjalankan program yang telah dimasukkan. Sensor LDR yang terpasang pada rangkaian akan mendeteksi intensitas cahaya di lingkungan sekitar. Saat kondisi terang atau siang hari, resistansi LDR menurun sehingga nilai tegangan yang masuk ke ADC0804 berada pada level tinggi. Data tegangan tersebut kemudian dikonversi oleh ADC0804 menjadi data digital dan dibaca oleh mikrokontroler AT89C51. Berdasarkan data tersebut, mikrokontroler memberikan perintah untuk mematikan relay sehingga lampu dalam kondisi mati.
Sebaliknya, ketika kondisi gelap atau malam hari, resistansi LDR meningkat sehingga tegangan yang masuk ke ADC0804 berubah. ADC0804 kembali mengubah sinyal analog menjadi digital dan mengirimkannya ke mikrokontroler. Setelah diproses, AT89C51 mengaktifkan transistor yang menyebabkan relay bekerja, sehingga lampu menyala secara otomatis. Status kerja sistem ditampilkan pada LCD untuk menunjukkan kondisi lampu hidup atau mati. Seluruh proses ini berlangsung secara berulang dan otomatis selama sistem mendapatkan suplai daya dari baterai, tanpa memerlukan pengoperasian manual dari pengguna.
3.3 Diagram Blok
3.4 Flowchart
3.5 Gambar Rangkaian
3.6 Kode Program
BAB IV
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perancangan dan simulasi yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa sistem lampu penerangan otomatis berbasis sensor LDR, ADC0804, dan mikrokontroler AT89C51 dapat bekerja dengan baik sesuai dengan tujuan pembuatan. Sensor LDR mampu mendeteksi perubahan intensitas cahaya lingkungan, sementara ADC0804 berhasil mengonversi sinyal analog menjadi data digital yang dapat diproses oleh mikrokontroler. Mikrokontroler AT89C51 berperan sebagai pusat kendali yang menentukan kondisi siang dan malam, sehingga lampu dapat menyala secara otomatis pada malam hari dan mati pada siang hari. Penggunaan relay sebagai saklar dan baterai sebagai sumber catu daya menjadikan sistem bekerja secara mandiri, efisien, dan dapat mengurangi ketergantungan pada pengoperasian manual.
BAB V
DAFTAR PUSTAKA
1. AT89C51 8-bit Microcontroller Datasheet.
https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/doc0265.pdf
2. MCS-51 Microcontroller Family User Manual.
https://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/doc2521.pdf
3. ADC0804 8-Bit Analog to Digital Converter Datasheet.
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/adc0804-n.pdf
4. Electronic Devices and Circuit Theory.
https://www.pearson.com/en-us/subject-catalog/p/electronic-devices-and-circuit-theory/P200000006037
5. Electronic Principles.
https://www.mheducation.com/highered/product/electronic-principles-malvino/M9780073529578.html
6. Penjelasan Sensor LDR dan Prinsip Kerjanya.
https://www.arduinoindonesia.id/penjelasan-tentang-sensor-ldr/
7. 8051 Microcontroller Simulator.
http://www.edsim51.com/
LAMPIRAN
Link PPT
Link Video
BIODATA PENULIS
Abieza Putra Yudha lahir di Semarang, 5 Desember 2005. Penulis merupakan mahasiswa Program Studi D-3 Teknik Elektronika, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Pendidikan menengah ditempuh di SMK Negeri 7 Semarang.
Apabila ada kritik, saran dan pernyataan mengenai project ini, bisa menghubungi melalui
Email : abieza.33224001@mhs.polines.ac.id
Faridhotun Nisa lahir di Jepara, 10 Desember 2005. Penulis merupakan mahasiswa Program Studi D-3 Teknik Elektronika, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Pendidikan menengah diselesaikan di SMK Tunas Harapan Pati.
Apabila ada kritik, saran dan pernyataan mengenai project ini, bisa menghubungi melalui
Email : nisa.33224001@mhs.polines.ac.id
Ghofur Fadli Alfan lahir di Rembang, 8 Agustus 2006. Penulis merupakan mahasiswa Program Studi D-3 Teknik Elektronika, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Pendidikan menengah diselesaikan di SMA Negeri 1 Rembang.
Apabila ada kritik, saran dan pernyataan mengenai project ini, bisa menghubungi melalui
Email : ghofur.33224001@mhs.polines.ac.id
Luky Setiyawan lahir di Pati, 14 April 2006. Penulis merupakan mahasiswa Program Studi D-3 Teknik Elektronika, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Pendidikan menengah diselesaikan di SMK Negeri 1 Cluwak.
Apabila ada kritik, saran dan pernyataan mengenai project ini, bisa menghubungi melalui
Email : luky.33224001@mhs.polines.ac.id

Komentar
Posting Komentar