Perancangan Sistem Penentuan Ketinggian Suatu Benda Dengan Laser Pointer Dan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Atmega8535

PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS

MIKROKONTROLER ATmega8535

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi salah satu persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains (S.Si)

FAISAL GOLARDEN SIBUEA 100801002

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS

MIKROKONTROLER ATmega8535

SKRIPSI

FAISAL GOLARDEN SIBUEA 100801002

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

PERSETUJUAN

Judul : Perancangan Sistem Penentuan Ketinggian Suatu Benda Dengan Laser Pointer Dan

Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Atmega8535

Kategori : Skripsi

Nama : Faisal G Sibuea

Nomor Induk Mahasiswa : 100801002

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sumatera Utara

Disetujui di

Medan, 26 Agustus 2014

Komisi Pembimbing :

Pembimbing I, Pembimbing II,

Dr. Kerista Tarigan, M.Eng. Sc Dr. Bisman P. M. Eng. Sc NIP :196002031986011001 NIP :195609181985031002

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

PERNYATAAN

PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS

MIKROKONTROLER ATmega8535

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 26 Agustus 2014

FAISAL G SIBUEA 100801002

PENGHARGAAN

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada TUHAN YESUS KRISTUS atas setiap pertolongan dan campur tanganNya yang setia dan senantiasa nyata menyertai penulis disetiap waktu sehingga penulis bisa menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul Perancangan Sistem Penentuan Ketinggian Suatu Benda Dengan Laser Pointer Dan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Atmega8535.

Dalam kesempatan ini penulis juga mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang senantiasa membantu dan menyemangati penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Teristimewa untuk Ibuku tercinta T.Pasaribu, terima kasih untuk semua doa, kasih sayang, nasihat, senyuman dan setiap waktu yang selalu ada buat penulis dan juga dukungan moril dan material , terima kasih Ibu, kiranya Tuhan senantiasa memberkatimu dalam segala hal.

Dengan kerendahan hati penulis juga mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada:

1. Terima kasih kepada kedua Ayah dan Ibu yang selalu membawa penulis dalam doanya dan selalu memotivasi serta mendukung penulis.

2. Terima kasih kepada Bapak Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Sc dan Bapak Dr. Bisman P. M.Eng.Sc selaku dosen pemimbing. Terimakasih untuk semua bimbingan, arahan, dan ide serta gagasan-gagasan yang diberikan kepada penulis dan yang telah bersedia meluangkan waktunya bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.

3. Terima kasih kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan Fisika, Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku sekretaris jurusan beserta staff pegawai Departemen Fisika, Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Fisika terima kasih atas ilmu dan bimbingannya.

4. Terima kasih kepada Uda Yosafat Sibuea, Uda Anggiat Sibuea, Tulang dan Nantulang yang selalu membawa penulis dalam doanya dan selalu memotivasi penulis.

5. Terima kasih kepada Abang-Abangku tersayang Jansen Sibuea, Bedminton Sibuea dan Hermanson Sibuea dan juga kakakku tersayang Agustina Sibuea yang

selalu memotivasi dan memberikan perhatian serta dukungan kepada penulis, dan juga yang selalu setia mendoakan dan menemani penulis.

6. Terima kasih untuk sahabat-sahabatku Desi C Sinaga, Lasmini Sihombing, Juliana Sitorus, Lya Simanjuntak, Jantiber Siburian, Roni Tamba, Sahat Nababan, Ronal J Naibaho, Lamhot Sihaloho, Edi Tambunan dan Juan R Saragih yang senantiasa ada untuk penulis di saat suka dan duka yang senantiasa mendukung dan menyemangati penulis. Terima kasih teman, GBU.

7. Terima kasih kepada Bapak Dr. Aditia Warman sebagai Kepala Lab. Fisika Gelombang, Bapak Tua Raja Simbolon M.Si, S.Si sebagai Staff Ahli di Lab. Fisika Gelombang, Bapak Junedi Ginting M.Si, S.Si sebagai Staff Ahli di Lab. Fisika Gelombang yang senantiasa ada untuk menasehati dan memberi semangat ke penulis.

8. Terima kasih untuk sahabat-sahabatku yang bekerja di Lab. Fisika Gelombang yaitu Jekson Sitanggang, Ririn Sianturi, Citra Wara Sinuraya, Togar Manik, Widya Sitanggang, Rusti Simbolon dan Andreanus Sembiring terima kasih untuk semua dukungan, semangat, cerita, dan semua yang kita kerjakan bersama di laboratorium, kalian tak kan terlupakan

9. Terima kasih untuk saudara-saudaraku Physic Inside untuk 4 tahun perjalanan, terima kasih untuk semua dukungan, semangat, cerita, dan pengalaman yang kita lewati bersama, kalian tak kan terlupakan.

10.Terima kasih untuk sidia yang tercinta yang senantiasa ada untuk penulis baik duka maupun suka dan yang selalu mendoakan dan menyemangati penulis.

Akhir kata penulis ucapkan terima kasih banyak kepada semua pihak yang turut membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak khususnya bagi pihak-pihak yang ingin mengembangkan rancangan penulis ini. Semoga Tuhan senantiasa memberkati kita semua. Terima kasih.

PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS

MIKROKONTROLER ATmega8535

ABSTRAK

Ketelitian dalam pengukuran sangatlah penting untuk mendapatkan hasil yang baik. Dalam hal ini telah dirancang sebuah alat untuk menentukan ketinggian suatu benda dengan menggunakan pengaplikasian rumus trigonometri pada segitiga siku-siku. Dengan adanya sensor ultrasonik untuk mengukur jarak, poensiometer sebagai sensor sudut dan mikrokontroler sebagai unit prosesornya. Laser pointer digunakan untuk menunjukkan titik tertinggi pengukuran. Dengan mendapat nilai jarak dan sudut dari sensor maka akan memenuhi rumus trigonometri untuk mendapat nilai sisi tinggi pada segitiga siku-siku yang diaplikasikan untuk menentukan ketinggian suatu benda degan ketelitian 98,9%.

Kata kunci: ultrasonik, potensiometer, laser pointer, mikrokontroler, dan trigonometri.

DESIGN DETERMINATION OF SYSTEM HEIGHT OF AN OBJECT WITH LASER POINTER AND ULTRASONIC BASED

MICROCONTROLLER Atmega8535

ABSTRACT

The accuracy of the measurement is very important to get good results. In this case have designed a tool to determine height of an object with the application of trigonometry formula in the right triangel. With the sensors ultrasonic to measure distances, potentiometers as sensors angle and microcontroller as the unit procesor. Laser pointer are used to indicate the height point of measurement. By getting the value of distance and angle of the sensor will meet the trigonometry formula to get the value high side of a right tiangle. That is applied to determine the hight of an object with accuracy 98,9 %.

Keywords: ultrasonic, potentiometers, laser pointer, microcontroller and trigonometry.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak iv

Abstract v

Daftar Isi vi

Daftar Gambar vii

Daftar Tabel viii

Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan Penelitian 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Manfaat Penelitian 3

1.5 Sistematika Penulisan 4

Bab 2 Landasan Teoris 2.1 Potensiometer 5

2.2 Ultrasonik 8

2.2.1 Ultrasonik SR04 10

2.3 Laser Pointer 11

2.4 Mikrokontroller Atmega 8535 13

2.4.1Fitur Atmega8535 14

2.4.2Deskripsi Pin-Pin Pada Mikrokontroler Atmega8535 15

2.4.2.1 Port B 15

2.4.2.2 Reset (Reset Input) 16

2.\4.2.3 Vcc 16

2.4.2.4 Gnd 16

2.4.2.5 Xtal2 16

2.4.2.6 Xtal1 16

2.4.2.7Port D 16

2.4.2.8 Port C 17

2.4.2.9 Avcc 17

2.4.2.10 Gnd 17

2.4.2.11 Aref 18

2.4.2.12 Port A 18

2.4.3 Arsitektur Atmega8535 18

2.4.4 Organisasi Memori Atmega8535 21

2.4.4.1 Memori Program 22

2.4.4.2 Memori Data 22

2.4.5 Status Register (SREG) 24

2.4.6 Timer Counter 25

2.4.7 timer counter register 1 26

2.5 Bahasa Pemrograman ATMega8535 27

2.5.1 Codevision AVR 27

2.6 LCD 16x2 28

Bab 3 Rancangan Sistem

3.1 Diagram Blok Rangkaian 31

3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega8535 32 3.3 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 34 3.4 Rangkaian Sensor Jarak SR-04 35

3.5 Potensiometer 36

3.6 Perancangan Program 37

3.7 Cara Kerja Sistem Keseluruhan 40

3.8 Diagram alir 41

Bab 4 Hasil Dan Pembahasan

4.1 Pengujian Sensor Jarak SR-04 42

4.2 Pengujian Potensiometer sebagai sensor sudut 43 4.3 Pengujian Penentuan ketinggian 44

Bab 5 Kesimpulan Dan Saran

5.1 Kesimpulan 47

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

Gambar

Gambar 2.1 Potensiometer sebagai sensor posisi...…... 7

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Ultrasonik... 10

Gambar 2.3 Sensor Jarak SR-04………... 10

Gambar 2.4 Jarak Sensor Ping... 11

Gambar 2.5 Laser Pointer... 12

Gambar 2.6 Konfigurasi PIN ATMega8535... 15

Gambar 2.7 Diagram Blok Mikrokontroler ATMega8535... 19

Gambar 2.8 Organisasi Memori ATMega8535... 21

Gambar 2.9 Memori Data………... 23

Gambar 2.10 Pemetaan Memori... 24

Gambar 2.11 Regiter XY... ...… 25

Gambar 2.12 Regiter TCC... 25

Gambar 2.13 Timer Counter... 26

Gambar 2.14 LCD... 28

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian………... 31

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 8535... …… 33

Gambar 3.3 Rangkaian Skematik LCD………... 35

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Jarak SR04... 36

Gambar 3.5 Rangkaian Potensiometer……….. 36

Gambar 3.6 Pemilihan Tipe File...……... 37

Gambar 3.7 Dialog Konfirmasi...……... 37

Gambar 3.8 Pemilihan Tipe Mikrokontroler Dan Kristal ... …… 38

Gambar 3.9 Setting PORT A... 38

Gambar 3.10 Setting Penempatan LCD Pada PORT C...39

Gambar 3.11 Generate, Save Dan Exit ………... 39

Gambar 3.12 Rancangan Sistem... …… 40

Gambar 3.13 Segitiga Siku-Siku... …… 40

Gambar 3.14 Diagram alir sistem ... ……….. 41

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

Tabel 2.1. Skala Clok Timer/Counter 1... 26 Tabel 2.2. Konfigurasi Pin LCD……….. 29 Tabel 3.1 Peta Memori LCD... 34 Tabel 4.1. Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Media Pantul Dinding 42 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Potensiometer Sebagai Sensor Sudut... 43 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Penentuan Ketingggian 3 M... 45 Tabel 4.4. Hasil Pengujian Penentuan Ketingggian Gedung Unit 2

PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS

MIKROKONTROLER ATmega8535

ABSTRAK

Ketelitian dalam pengukuran sangatlah penting untuk mendapatkan hasil yang baik. Dalam hal ini telah dirancang sebuah alat untuk menentukan ketinggian suatu benda dengan menggunakan pengaplikasian rumus trigonometri pada segitiga siku-siku. Dengan adanya sensor ultrasonik untuk mengukur jarak, poensiometer sebagai sensor sudut dan mikrokontroler sebagai unit prosesornya. Laser pointer digunakan untuk menunjukkan titik tertinggi pengukuran. Dengan mendapat nilai jarak dan sudut dari sensor maka akan memenuhi rumus trigonometri untuk mendapat nilai sisi tinggi pada segitiga siku-siku yang diaplikasikan untuk menentukan ketinggian suatu benda degan ketelitian 98,9%.

Kata kunci: ultrasonik, potensiometer, laser pointer, mikrokontroler, dan trigonometri.

DESIGN DETERMINATION OF SYSTEM HEIGHT OF AN OBJECT WITH LASER POINTER AND ULTRASONIC BASED

MICROCONTROLLER Atmega8535

ABSTRACT

The accuracy of the measurement is very important to get good results. In this case have designed a tool to determine height of an object with the application of trigonometry formula in the right triangel. With the sensors ultrasonic to measure distances, potentiometers as sensors angle and microcontroller as the unit procesor. Laser pointer are used to indicate the height point of measurement. By getting the value of distance and angle of the sensor will meet the trigonometry formula to get the value high side of a right tiangle. That is applied to determine the hight of an object with accuracy 98,9 %.

Keywords: ultrasonic, potentiometers, laser pointer, microcontroller and trigonometry.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi pada dewasa ini mendorong manusia untuk terus melakukan inovasi–inovasi baru di berbagai bidang. Pada dasarnya semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi maka semakin berkembang juga pola dan gaya hidup manusianya.

Alat ukur atau instrumen yang telah ada, dari segi kemampuan harus mengandung ketelitian dan ketepatan. Dalam pengukuran dibutuhkan adanya ketelitian dan ketepatan. Ketelitian adalah nilai terdekat dengan suatu pembacaan instrumen mendekati hasil sebenarnya dari variabel yang diukur. Ketepatan adalah suatu ukuran kemampuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang serupa. Namun kebanyakan alat yang beredar harganya sangat mahal dan susah didapat.

Pengembangan potensiometer dapat digunakan sebagai sensor kemiringan sudut selain murah dan juga gampang didapat. Sensor ultrasonik sebagai sensor jarak untuk mendapatkan nilai jarak antara sensor dengan suatu benda. Sebagaimana kita tahu sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya.

Atas dasar pemikiran tersebut maka penulis mencoba membuat sebuah alat yang mampu menyatukan fungsi kerja keduanya dengan demikian diharapkan alat yang akan dirancang oleh penulis dapat bermanfaat, maka dibuatlah tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN

SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR

ULTRASONIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8535”.

Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah :

1. Merancang suatu alat yang dapat digunakan untuk menentukan ketinggian suatu benda.

2. Untuk memfungsikan penggunaan mikrokontroller ATMega 8535 sebagai pengendali sensor.

3. Untuk mengaplikasikan sensor ultrasonik sebagai sensor jarak dan potensiometer sebagai sensor kemiringan sudut.

1.3 Batasan Masalah

Dalam pembuatan Tugas Akhir ini penulis memberikan pokok pembahasan yang mencangkup beberapa hal, diantaranya sebagai berikut :

1. Pembuatan alat ini hanya terfokus pada penentuan ketinggian suatu benda. 2. Prinsip kerja Mikrokontroller ATMega 8535 sebagai otak dari sistem secara

keseluruhan.

3. Pemrograman Mikrokontroller ATMega 8535 dengan bahasa pemprogaman bahasa C untuk mengontrol sensor menggunkan code vision AVR.

4. Laser pointer sebagai penunjuk titik pengukuran. 5. Sensor ultrasonik sebagai sensor jarak.

6. Potensiometer sebagai sensor kemiringan sudut. 7. Menggunakan penampil LCD.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dengan adanya alat tersebut adalah: 1. Untuk menentukan ketinggian suatu benda.

2. Dapat menentukan kemiringan sudut suatu benda.

Untuk memberi gambaran yang jelas tentang susunan materi yang dibahas dalam Laporan Tugas Akhir ini, sistematika yang digunakan adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas mengenai Latar Belakang, Tujuan Penelitian, Batasan Masalah, Manfaat Penelitian dan Sistematika Penulisan

BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas mengenai dasar teori dari Potensiometer sebagai sensor kemiringan sudut, laser pointer sebagai penentuk titik pengukuran, sensor ultrasonik ping sebagai sensor jarak, LCD sebagai penampil, mikrokontroller ATMega 8535, catu daya dan code vision AVR C compiler.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Berisi tentang tahap-tahap perancangan sistem, sehingga diperoleh suatu diagram blok yang merupakan gambaran dari keseluruhan system sehingga dapat menjalankan fungsi yang kita inginkan.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

Dalam bab ini akan membahas tentang uji coba rangkaian dan alat apakah rangkaian telah berjalan sesuai dengan yang direncanakan, hasil pengukuran, hasil pengujian dan analisa hasil pengujian dan pengukuran dengan teori–teori yang ada.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan dan saran yang berkaitan dengan seluruh proses perancangan dan pembuatan tugas akhir ini serta penyelesaian laporannya.

DAFTAR PUSTAKA

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Potensiometer

Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick.

Potensiometer jarang digunakan untuk mengendalikan daya tinggi (lebih dari 1 Watt) secara langsung. Potensiometer digunakan untuk menyetel taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada peranti audio), dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik. Sebagai contoh, sebuah peredup lampu menggunakan potensiometer untuk menendalikan pensakelaran sebuah TRIAC, jadi secara tidak langsung mengendalikan kecerahan lampu.

Potensiometer yang digunakan sebagai pengendali volume kadang-kadang dilengkapi dengan sakelar yang terintegrasi, sehingga potensiometer membuka sakelar saat penyapu berada pada posisi terendah.

Sebuah potensiometer biasanya dibuat dari sebuah unsur resistif semi-lingkar dengan sambungan geser. Unsur resistif, dengan terminal pada salah satu ataupun kedua ujungnya, berbentuk datar atau menyudut, dan biasanya dibuat dari grafit, walaupun begitu bahan lain mungkin juga digunakan sebagai gantinya. Pada potensiometer panel, terminal penyapu biasanya terletak di tengah-tengah kedua terminal unsur resistif. Untuk potensiometer putaran tunggal, penyapu biasanya bergerak kurang dari satu putaran penuh sepanjang kontak. Potensiometer "putaran ganda" juga ada, elemen resistifnya mungkin berupa pilinan dan penyapu mungkin bergerak 10, 20, atau lebih banyak putaran untuk

menyelesaikan siklus. Walaupun begitu, potensiometer putaran ganda murah biasanya dibuat dari unsur resistif konvensional yang sama dengan resistor putaran tunggal, sedangkan penyapu digerakkan melalui gir cacing.

Disamping grafit, bahan yang digunakan untuk membuat unsur resistif adalah kawat resistansi, plastik partikel karbon dan campuran keramik-logam yang disebut cermet. Pada potensiometer geser linier, sebuah kendali geser digunakan sebagai ganti kendali putar. Unsur resistifnya adalah sebuah jalur persegi, bukan jalur semi-lingkar seperti pada potensiometer putar. Potensiometer jenis ini sering digunakan pada peranti penyetel grafik, seperti ekualizer grafik.

Pembuat potensiometer jalur konduktif menggunakan pasta resistor polimer konduktif yang mengandung resin dan polimer, pelarut, pelumas dan karbon. Jalur dibuat dengan melakukan cetak permukaan papua pada substrat fenolik dan memanggangnya pada oven. Proses pemanggangan menghilangkan seluruh pelarut dan memungkinkan pasta untuk menjadi polimer padat. Proses ini menghasilkan jalur tahan lama dengan resistansi yang stabil sepanjang operasi.

Komponen ini adalah sensor analog yang palinng sederhana namun sangat berguna untuk mendeteksi posisi putaran, misalnya kedudukan sudut poros aktuator berasarkan nilai resistansi pada putaran porosnya. Gambar 2.1 berikut ini adalah sebuah potensiometer presisi yang dipasang pada poros sendi lengan robot tangan.

Gambar 2.1 potensiometer sebagai sensor posisi

Yang perlu diperhatikan dalam penggunaan potensiometer sebagai sensor analog adalah masalah linieritas output terhadap besaran yang diukurnya. Jika

yang diukur adalah sudut maka nilai perubahan resistansi yang direpresentasikan dalam perubahan tegangan output harus berbanding lurus dengan perubahan sudut yang dideteksi. Rumus yang digunakan untuk menentukan sudut adalah seperti persamaan dibawah diambil dari kalibarasi terhadap busur derajat.

A = ( ) - 129 (1)

Dimana

A = nilai sudut hasil pengukuran (derajat)

255 = nilai maksimum ADC dengan konversi 8 bit

129 = nilai maksimum hasil pengukuran (derajat)

W = nilai ADC

Persamaan diatas digunakan untuk menetukan besar sudut (derajat) dengan besar data ADC yang diterima. Nilai 129 adalah nilai sudut maksimum yang dapat diukur oleh alat ini dengan tegangan yang masuk 0-5 volt. Maka untuk mengkonversi tegangan output kesudut sesuai dengan putaran potensiometer.

Vin = (2)

ADC = (3)

2.2 Sensor Ultrasonik

Dari semua gelombang mekanik yang ada di alam, yang terpenting dalam kehidupan sehari-hari adalah gelombang longitudional. Gelombang longitudional dalam sebuah medium, biasanya udara, dinamakan gelombang bunyi. Alasannya adalah bahwa telinga manusia sangat peka dan dapat mendeteksi gelombang bunyi walau intensitasnya sangat rendah.

Defenisi paling umum dari bunyi adalah bahwa bunyi adalah sebuah gelombang longitudional dalam suatu medium. Gelombang bunyi yang paling sederhana adalah gelombang sunisoidal yang mempunyai frekuensi, amplitude,

dan panjang gelombang tertentu. Telinga manusia peka terhadap gelombang dalam jangkauan frekuensi sekitar 20 sampai 20000 Hz, yang dinamakan jangkauan yang dapat didengar atau audible range, tetapi kita juga menggunakan istilah bunyi untuk gelombang serupa dengan frekuensi diatas (ultasonik) dan di bawah (infrasonic) jangkauan pendengaran manusia. (Young, 2001)

Gelombang dengan getaran frekuensi di atas jangkauan pendengaran telinga normal disebut sebagai ultrasonik dengan frekuensi lebih dari 20000 Hz. Gelombang ultrasonik dengan amplitudo yang tinggi kadang-kadang disebut sebagai sonic, dengan frekuensi sekitar 500 x 106 hingga 1 x 106 Hz.

Ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya di atas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima.

Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan dan ini disebut dengan efek piezoelectric. Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma penggetar sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara.

Pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu dan pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima. Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan bergetar dan efek piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama.

Gambar 2.2 Prinsip kerja sensor ultrasonik

Besar amplitudo sinyal elekrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung dari jauh dekatnya objek yang dideteksi serta kualitas dari sensor pemancar dan sensor penerima. Proses sensoring dilakukan menggunakan metode

pantulan untuk menghitung jarak antara sensor dengan obyek sasaran. Jarak antara sensor tersebut dihitung dengan cara mengalikan setengah waktu yang digunakan oleh sinyal ultrasonik dalam perjalanannya dari rangkaian pengirim sampai diterima oleh rangkaian penerima, dengan kecepatan rambat dari sinyal ultrasonik tersebut pada media rambat yang digunakannya, yaitu udara. (Budiharjo,2007)

2.2.1 Sensor Jarak Ultrasonik SR-04

Sensor jarak ultrasonik SR-04 adalah sensor 40 hz produksi parallax yang banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot cerdas. Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1 sinyal ( SIG ) selain jalur 5 v dan ground.

Gambar 2.3 Sensor jarak ultrassonik SR-04

Sensor SR-04 mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor SR-04 memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroller pengendali.

Spesifikasi sensor ultrasonik SR-04 : 1 Kisaran pengukuran 2 cm – 4 m 2. Dimensi 45mm x 20mm x 15mm 3. Sudut pancaran 15°.(Budiharjo,2007)

Sensor ultrasonic SR-04 akan bekerja jika mendapat suplay tegangan sebesar 5 V DC. Dimana tegangan 5 V DC dihubungkan dengan konektor Vcc dan ground pada sensor. Untuk konektor SIG dapat dihubungkan dengan mikrokontroler. Konektor SIG adalah sebagai control sensor dalam pendeteksian objek sekaligus pembacaan jarak objek dengan sensor. (Budiharjo,2007)

Gambar 2.4 Instalasi Sensor Jarak Ultrasonik SR-04

2.3 Laser Pointer

Laser (light amplification by stimulated emission of radiation) merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, biasanya dalam bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun dapat dilihat dengan mata normal, melalui proses pancaran terstimulasi. Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan foton dalam pancaran koheren. Laser juga dapat dikatakan efek dari mekanika kuantum.

Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan suatu sumber cahaya yang memancarkan panjang gelombang yang didefenisikan dari frekuensi yang sama, beda fase yang konstan dan polarisasinya. Keluaran yang berkelanjutan dari laser dengan amplitudo konstan (dikenal sebagai cw atau gelombang berkelanjutan), atau detak adalah dengan menggunakan teknik Q-switching, modelocking atau gain-switching.

Gambar 2.5 Laser Pointer

Sifat koheren sulit ditemui pada sumber cahaya atau incoherens, dimana terjadi beda fase yang tidak tetap antara foton yang dipancarakan oleh sumber cahaya. Secara kontras laser biasanya memancarkan foton dalam cahaya yang sempit, terpolarisasi, sinar koheren mendekati monokromatik terdiri dari panjang gelombang tunggal atau satu warna.

2.4 Mikrokontroller ATmega 8535

Mikrokontroler merupakan system computer yang seluruh atau sebagian esar elemennya dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering juga disebut dengan single chip microcomputer. Mikrokontroler biasa dikelompokkan dalam satu keluarga, masing-masing mikrokontroler memiliki spesifikasi tersendiri namun masih kompatibel dalam pemrogramannya. (Budioko, 2005)

Mikrokontroler dapat dianalogikan dengan sebuah system computer yang dikemas dalam sebuah chip. Artinya bahwa di daam sebuah IC mikrokontroler sebenarnya sudah terdapat kebutuhan minimal agar mikroprosesor dapat bekerja, yaitu meliputi mikroprosesor, ROM, RAM, I/O dan clock seperti halnya yang dimiliki oleh sebuah computer PC. ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap, mulai dari kapasitas memori program dan memori data yang cukup besar, interupsi, timer/counter, PWM, USART, TWI, analog comparator, EEPROM internal dan juga ADC internal semuanya ada di dalam ATmega8535. (Bejo, 2008)

Mikrokontroler jenis MCS memiliki kecepatan frekuensi kerja 1/12 kali frekuensi osilator yang digunakan sedangkan pada kecepatan frekuensi kerja AVR sama dengan kecepatan frekuensi kerja osiator yang digunakan. Jadi apabia menggunakan frekuensi osilator yang sama, maka AVR memiliki kecepatan kerja 12 kali lebih cepat dibandingkan dengan MCS. (Setiawan, 2011)

Kemampuan eksekusi yang lebih tinggi menjadi alasan bagi banyak orang untuk beralih dan lebih memilih menggunakan mikrokontroler jenis AVR ketimbang mikrokontroler pendahulunya yaitu keluarga MCS-51. Mikrokontroller ATmega8535 adalah mikrokontroller 8 bit buatan ATMEL dengan 8 KByte System Programable Flash dengan teknologi memori tak sumirna (nonvolatile), kepadatan tinggi, dan kompatibel dengan pin out dan set instruksi standar industri MCS51 INTEL. (Bejo, 2008)

2.4.1 Fitur ATMEGA8535

Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega 8535.

1. 130 macam intruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock 2. 32 x 8-bit register serbaguna

3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz

4. 8 Kbyte Flash Memori, yang memiliki fasilitas In System Programming 5. 512 Byte internal EEPROM

6. 512 Byte SRAM

7. Programming Lock, fasilitas untuk mengamankan kode program 8. 2 buah timer/counter 8-bit dan 1 buah timer/counter 16-bit 9. 4 channel output PWM

10.8 channel ADC 10-bit 11.Serial USART

12.Master/Slave SPI serial interface 13.Serial TWI atau 12C

Gambar 2.6 Konfigurasi pin ATmega8535

2.4.2 Deskripsi Pin-Pin Pada Mikrokontroler ATMega8535

2.4.2.1 Port B

Merupakan Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit Port B juga dapat difungsikan sebagai berikut :

1. PB7 : SCK = SPI bus serial clock

2. PB6 : MISO = SPI bus master input / slave output 3. PB5 : MOSI = SPI bus master output / slave input 4. PB4 : SS = SPI slave select input

5. PB3 : AIN1 = analog comparator negative input 6. PB2 : AIN0 = analog comparator positive input 7. PB1 : T1 = timer/counter 0 external counter input 8. PB0 : T0 = timer/counter 0 external counter input

RESET (RST) pada pin 9 merupakan pin reset yang akan bekerja bila diberi pulsa rendah selama minimal 1.5 us.

2.4.2.3 VCC

VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai catu daya digital.

2.4.2.4 GND

Ground untuk catu daya digital.

2.4.2.5 XTAL2

Merupakan output dari penguat osilator pembalik.

2.4.2.6 XTAL1

Merupakan input ke penguat osilator pembalik dan input ke internal clock.

2.4.2.7 Port D

Merupakan Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit Port D juga dapat difungsikan secara individu sebagai berikut : 1. PD7 : OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)

2. PD6 : ICP (Timer/Counter1 input capture pin)

3. PD5 : OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output) 4. PD4 : OC1B (Timer/Counter1 output compare B match output)

5. PD3 : INT1 ( external interrupt 1 input ) 6. PD2 : INT0 ( external interrupt 0 input ) 7. PD1 : TDX (UART output line)

8. PD0 : RDX (UART input line)

2.4.2.8Port C

Merupakan Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit 4 bit Port C juga dapat difungsikan secara individual sebagai berikut:

1. PC7 : TOSC2 (timer oscillator 2) 2. PC6 : TOSC1 (timer oscillator 1) 3. PC1: SDA ( serial data input/output) 4. PC0 : SCL (serial clock)

2.4.2.9AVCC

Merupakan catu daya yang digunakan untuk masukan analog, ADC yang terhubung ke Port A

2.4.2.10 GND

Ground untuk catu daya analog.

2.4.2.11 AREF

2.4.2.12 Port A

Merupakan Port I/O 8-bit dua arah dengan resistansi pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit juga dapat difungsikan sebagai masukan 8 channel ADC. (Bejo, 2008)

2.4.3 Arsitektur ATmega8535

Mikrokontroler ATmega8535 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode pemrogram dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan unjuk kerja dan paralelisme. Intruksi-intruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu intruksi dikerjakan intruksi berikutnya diambil (pre-fetched) dari memori program. Konsep ilmiah yang memungkinkan instruksi-instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu sikus clock.

32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada Arithmetic Logic Unit (ALU) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serba guna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketika register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27), register Y (gabungan R28 dan R29), dan register Z (gabungan R30 dan R31).

Hampir semua intruksi AVR memiliki format 16-bit (word). Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serbaguna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O sebesar 64 Byte. ATmega8535 mempunyai 32 general purpose register (R0..R31) yang terhubung langsung dengan Arithmetic Logic Unit (ALU), sehingga register dapat diakses dan dieksekusi hanya dalam waktu satu siklus clock. (Bejo, 2008)

Mikrokontroler ATmega 8535 memiliki 3 jenis memori yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM.

Gambar 2.7 Organisasi memori ATMega8535

2.4.4.2 Memori Program

ATmega8535 mempunyai kapasitas memori program sebesar 8 Kbytes. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi. Jika kita tidak menggunakan fitur Boot Loader Flash maka semua kapasitas memori program di atas dapat digunakan untuk program aplikasi. Tetapi jika kita menggunakan fitur Boot Loader Flash maka pembagian ukuran kedua bagian ini ditentukan oleh BOOTSZ fuse. (Bejo, 2008)

2.4.4.3 Memori Data

Memori data pada ATMega 8535 terdiri atas memori data internal dan eksternal kapasitas dari mSRam internal adalah sebesar 512 Kbytes. Ini menempati ruang alamat setelah 32 lokasi register serbaguna. alamat dan setelah 64 register I/O.

Jika SRAM eksternal digunakan, ini akan mengiukuti besar SRAM eksternal sampai dengan maksimum 64K terganung ukuran SRAM eksternal.

Operasi SRAM eksternal dimungkinkan oleh setting bit SRE di register MCUCR. Mode pengalamatan untuk mengakses memori data meliputi pengalamatan langsung (Direct Addressing), pengalamatan tak langsung (Indirect Addressing), Indirect dengan Pre-Decrement, Indirect dengan Post-Decrement, dan Indirect dengan Displacement. (www.ATMEL.com.Data sheet ATMega 8535)

Gambar 2.8 Memori Data

2.4.4.4 Memori EEPROM

ATmega 8535 memiiki memori EEPROM SEBESAR 512 Byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Addres (EEARH-EEARL), register EEPROM Data (EEDR) dan register EEPROM Contro (EECR). Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal sehingga waktu eksekusinya relative lebih lama bila dibandingkan dengan data dari SRAM. (Bejo, 2008)

2.4.5 Status Register (SREG)

Register SREG digunakan untuk menyimpan informasi dari hasil operasi aritmatika yang terakhir. Informasi-informasi dari register SREG dapat digunakan untuk mengubah alur program yang sedang dijalankan dengan menggunakan instruksi percabangan. Data SREG akan selalu berubah setiap instruksi atau operasi pada ALU dan datanya tidak otomatis tersimpan apabila terjadi instruksi percabangan baik karena interupsi maupun lompatan. (Bejo, 2008)

2.5 Bahasa Pemrograman ATMega8535

Dalam proses merancang sistem mikrokontroler diperlukan adanya software yang berupa software compiler dan software downloader/programmer.

2.5.1 CODEVISION AVR

Pemrograman mikrokontroler ATMega8535 dapat menggunakan low level language (assembly) dan high level language (C, Basic, Pascal, Java, dll) tergantung compiler yang digunakan. Bahasa Assembler mikrokontroler AVR memiliki kesamaan instruksi, sehingga jika pemrograman satu jenis mikrokontroler AVR sudah dikuasai, maka akan dengan mudah menguasai pemrograman keseluruhan mikrokontroler jenis mikrokontroler AVR. Namun bahasa assembler relatif lebih sulit dipelajari dari pada bahasa C.

CodeVision AVR merupakan salah satu software compiler yang khusus digunakan untuk mikrokontroler keluarga AVR. Meskipun CodeVisionAVR termasuk software komersil, namun kita dapat menggunakannya dengan mudah karena terdapat versi evaluasi.

Salah satu kelebihan CodeVisionAVR adalah tersedianya fasilitas untuk mendownload program ke mikrokontroler yang telah terintegrasi sehingga dengan demikian CodeVisionAVR ini selain dapat berfungsi sebagai software compiler

juga dapat berfungsi sebagai software programmer/downloader. Jadi kita dapat melakukan proses download program yang telah dikompile dengan menggunakan software CodeVisionAVR.

Untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan waktu yang lama serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan bahasa C memiliki keunggulan dibanding bahasa assembler yaitu independent terhadap hardware serta lebih mudah untuk menangani project yang besar. Bahasa C memiliki keuntungan-keuntungan yang dimiliki bahasa assembler (bahasa mesin), hampir semua operasi yang dapat dilakukan oleh bahasa mesin, dapat dilakukan dengan bahasa C dengan penyusunan program yang lebih sederhana dan mudah. Bahasa C terletak diantara bahasa pemrograman tingkat tinggi dan assembly. (Bejo, 2008)

2.6 LCD 16x2

LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini banyak digunakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube). LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk kristal cair sebagai pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi pexel yang dibagi dalam bentuk baris dan kolom.

Gambar 2.9 Bentuk LCD (Liquid Cristal Display)

Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus beberapa mikro ampere, sehingga alat atau system menjadi portable karena dapat menggunakan catudaya yang kecil. Keuntungan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca

dengan mudah dibawah terang sinar matahari. LCD ini menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :

1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.

2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit control.

3. Ukuran modul yang proporsional.

4. Data yang digunakan relative sangat kecil.

Operasi dasar dari LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan huruf 5x7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift.

Tabel 2.1 Konfigurasi pin LCD

PIN BILANGAN BINER KETERANGAN

RS 0 Inisiasi

1 Data

RW 0 Tulis LCD/W(write)

1 Baca LCD/R(Read)

E 0 Pintu data terbuka

1 Pintu data tertutup

Lapisan film yang berisi Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat tegangan dicatukan pada beberapa pasang elektroda, molekul-molekul kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang menganainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai bagian yang diaktifkan. (Setiawan, 2011)

BAB 3

RANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Blok Rangkaian

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1. berikut ini:

Mikrokontroler 8535

LCD Potensio

Ultrasonik

Catu Daya

Fungsi dari sensor ultrasonik tersebut adalah sebagai sensor jarak antara alat dengan media pantul. Kemudian potensiometer sebagai sensor analog yang dibuat untuk mendapatkan nilai sudut pada putaran potensiometer tersebut.

Prinsipnya cukup mudah dimana dengan menggunakan rumus matematika dasar yaitu rumus trigonometri untuk segitiga siku-siku dapat diaplikasikan untuk menentukan ketinggian suatu bangunan. Potensiometer digunakan untuk pengukuran kemiringan sudut untuk mendapatkan nilai sudut pada rumus trigonometri dan sensor ultrasonic untuk menentukan jarak alat dengan bangunan. Laser pointer menunjukkan titik penentuan ketinggian suatu bangunan. Display LCD akan menampilkan jarak yang diukur oleh sensor ultrasonic kemudiaan kemiringan sudut yang diukur oleh potensiometer dan tinggi bangunan. Mikrokontroller ATMEGA8535 berfungsi sebagai otak dari system, yang akan mengendalikan proses kerja alat.

3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8535

Pada perancangan alat ini akan digunakan mikrokontroller ATMEGA8535 yang berfungsi untuk membaca data jarak dari sensor ultrasonic SR04 dan menampilkannya pada display LCD. Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari LCD, sensor dan motor. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler ATMEGA8535. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Dalam menjalankan chip IC mikrokontroler ATMEGA8535 memerlukan komponen elektronika pendukung lainnya. Suatu rangkaian yang paling sederhana dan minim komponen pendukungnya disebut sebagai suatu rangkaian sistem minimum. Sistem minimum ini berfungsi untuk membuat rangkaian mikrokontroller dapat bekerja, jika ada komponen yang kurang, maka mikrokontroller tidak akan bekerja. Dalam perancangan alat ini, sistem minimum mikrokontroler ATMEGA8535 terdiri dari:

1. Chip IC mikrokontroler ATMEGA8535 2. Kristal 12 MHz

3. Kapasitor 4. Resistor

Rangkaian mikrokontroler ATMEGA8535 ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 3.2 Rangkaian mikrokontroller ATMEGA8535

Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port A, port B, port C dan port D. Pin 33 sampai 40 adalah Port A yang merupakan port ADC, dimana port ini dapat menerima data analog. Pin 1 sampai 8 adalah port B. Pin 22 sampai 29 adalah port C. Dan Pin 14 sampai 21 adalah port D. Pin 10 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 11 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.

Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktip. Lamanya waktu antara aktipnya power pada IC mikrokontroler dan aktipnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut.

3.4 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini ialah LCD LMB162ABC karena harganya cukup murah. LCD LMB162ABC merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.

Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory).

LCD yang umum, ada yang panjangnya hingga 40 karakter (2x40 dan 4x40), dimana kita menggunakan DDRAM untuk mengatur tempat penyimpanan karakter tersebut.

Tabel 3.1 Peta memori LCD

Gambar 3.3 Rangkaian Skematik dari LCD ke mikrokontroler

Pada gambar rangkaian di atas pin 1 dihubungkan ke Vcc (5V), pin 2 dan 16 dihubungkan ke Gnd (Ground), pin 3 merupakan pengaturan tegangan Contrast dari LCD, pin 4 merupakan Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W (Read/Write), pin 6 merupakan Enable, pin 11-14 merupakan data. Reset, Enable, R/W dan data dihubungkan ke mikrokontroler Atmega8535. Fungsi dari potensiometer (R2) adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang ditampilkan pada LCD.

3.5 Rangkaian Sensor Jarak SR-04

Sensor jarak yang digunakan adalah sensor SR-04 ultrasonic. Sensor ini dapat mengukur jarak hingga 3 meter, sensor ini menggunakan motode pemancaran dan penerimaan sinyal suara ultrasonic. Gambar sensor jarak SR-04 ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Jarak SR-04

Sensor jarak SR-04 ultrasonic ini didesign untuk mengukur jarak. Namun jarak yang diukur hanya sebatas 3 meter. Sensor ini terdiri dari 3 pin, yaitu satu pin untuk Vcc 5 Volt, satu pin untuk ground dan satu pin untuk sinyal.

3.6 Rangkaian Potensiometer

Rangkaian potensiometer ini digunakan sebagai sensor sudut. Perubahan tahanan potensiometer ini akan mempengaruhi nilai tegangan masukan pada ADC. Jika tegangan input pada ADC kecil maka sudutnya akan semakin kecil juga. Tegangan input dari baterai akan melewati tahanan potensiometer, jika tahanan potensiometer besar maka tegangan input pada ADC akan semakin besar juga, jika tegangan input ADCnya kecil maka sudutnya aka semakin kecil juga.

MIKROKONTROLER

1 3

2

+

5

v

GND

3.7 Perancangan Program

Pada perancangan ini digunakan Code Vision AVR sebagai editor dan compiler dari program yang dirancang. Untuk memulai memprogram Code Vision AVR dilakukan langkah sebagai berikut :

1. Buka software CodeVisionAVR (terdapat Shortcut pada Desktop). 2. Pilih menu File  New dan pilih Project kemudian tekan OK.

Gambar 3.6 Pemilihan tipe file

3. Kemudian pilih Yes saat ada pilihan menggunakan CodeWizardAVR, seperti tampak pada gambar berikut.

Gambar 3.7 Dialog konfirmasi tentang penggunaan CodeWizardAVR

4. Pada settingan CodeWizardAVR, atur konfigurasi chip menggunakan ATMega8535 sesuai dengan yang ada pada modul, dengan nilai clock 11,059200 MHz.

Gambar 3.8 Pemilihan Tipe Mikrokontroller dan Kristal

5. Kemudian pada tab Port, PortA, pada Bit 4, 5, 6 dan 7 diatur sebagai output. Port A digunakan untuk mengendalikan palang masuk dan keluar. Tampilannya sebagai berikut.

Gambar 3.9 Setting PORTA

Gambar 3.10 Setting penempatan LCD pada PORTC

7. Setelah itu, pilih menu File  Generate, Sava and Exit, dan simpan file dengan nama sesuai keinginan uji.

Gambar 3.11 Generate, Save dan Exit

8. Akan muncul file.c yang akan digunakan untuk pemrograman. Selanjutnya pada file ini dituliskan program sesuai dengan yang diinginkan.

3.8 Cara Kerja Sistem Keseluruhan

Fungsi dari sensor ultrasonik tersebut adalah sebagai alat penentu jarak. Dimana dengan sensor ultrasonik inilah mengukur jarak antara alat dengan suatu bangunan yang dikontrol oleh mikrokontroler Atmega8535.

A

Objek

Potensiometer

Ultrasonik Laser Point

Gambar 3.12 Rancangan Alat

Prinsipnya cukup mudah dengan menggunakan rumus matematikanya yaitu rumus Trigonometri maka tinggi suatu bangunan dapat ditentukan yang akan ditampilkan pada LCD. Dengan rumus trigonometri dibawah ini.

Sin = ( ) (4)

Cos = ( ) (5)

Tan = ( (6)

Dengan menggunakan sensor ultrasonik sebagai sensor mengukur jarak dan potensiometer sebagai sensor sudut yang dipasang langsung dengan laser pointer untuk menunjukkan titik tertinggi pengukuran atau dalam segitiga siku-siku dengan laser sebagai sisi miring. Maka setelah dapat jarak dan sudut maka tinggi suatu bangunan dapat ditentukan.

C

Jarak

Tin

gg

i

Mirin

g

A _B

3.9 Diagram Alir Sistem

Gambar 3.14 Diagram Alur Sistem

START

Baca ADC (Potensiometer)

Konversi nilai ADC Ke sudut

END

Baca Ultrasonik (jarak)

Tinggi = Tan sudut x Jarak+2

Tampilkan Sudut

Tampilkan Jarak

Tampilkan Tinggi Tampilkan Tan Sudut

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sensor Jarak SR-04

Pengujian sensor jarak SR-04 ini dilakukan dengan media pantul untuk mengukur jauh jarak halangan yang di diterima oleh sensor. Berikut ini data tabel pengukuran jarak sensor jarak SR-04 :

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 dengan Media Uji Dinding

Media Pantul Pengukuran Secara Teori (Cm) Hasil Pembacaan Sensor (Cm) % Ralat

DINDING

3 cm 3 cm 0%

15 cm 15 cm 0%

30 cm 30 cm 0%

45 cm 45 cm 0%

60 cm 59 cm 1,6%

75 cm 73 cm 2,6%

90 cm 88 cm 2,2%

105 cm 102 cm 2,8%

120 cm 116 cm 3,3%

135 cm 133 cm 1,4%

150 cm 146 cm 2,6%

165 cm 164 cm 0,6%

180 cm 178 cm 1,1%

195 cm 193 cm 1%

210 cm 207 cm 1,4%

225 cm 223 cm 0,8%

% Ralat rata-rata 1,3 % Dari data di atas dapat dihitung persentase ralat dari sensor jarak ultrasonic SR-04 dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

% Ralat = X 100%

Maka dapat kita ketahui besar persentase ralatnya ialah :

% Ralat = X 100% = 2,2 %

Dari tabel 4.2 maka kita dapat melihat bahwa dalam pengukuran jarak oleh sensor jarak ultrasonic SR-04 dengan media pantul dinding memiliki besar nilai ralat rata-rata sekitar 1,3 %.

4.2 Pengujian Potensiometer Sebagai Sensor Sudut

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui linearitas perubahan tegangan keluaran potensiometer terhdap sudut yang dihasilkan, hasil pengujian seperti pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Pengujian Tegangan Potensiometer Terhadap Sudut Pengukuran. Tegangan input (V)x Sudut pengukuran (derajat)

3,8 1

19,3 5

38,7 10

58,1 15

77,5 20

96,8 25

116,2 30

135,6 35

155,0 40

174,4 45

193,8 50

213,1 55

232,5 60

251,9 65

290,6 75

310,0 80

329,4 85

348,8 90

Tegangan keluaran pada potensiometer akan mempengaruhi besar kecilnya nilai input ADC, sehingga akan menentukan sudut yang akan dihasilkan pada saat pengukuran. Hasil terlihat pada gambar berikut:

Gambar 4.1 Grafik perbandingan tegangan input terhadap perubahan sudut pengukuran.

Dari hasil pengujian perbandingan tegangan input dengan perubahan sudut pengukuran diperoleh persamaan garis lurusnya y = 4,933x – 9,488, dengan garis regresi R² = 0.999. Maka dapat disimpulkan semakin besar tegangan yang diberikan maka akan semakin besar sudut yang dihasilkan. Inilah perubahan tegangan yang linear dengan sudut yang dihasilkan.

4.3 Pengujian penentuan ketinggian.

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui linearitas perubahan jarak pada sensor ultrasonik dengan perubahan sudut pada sensor potensiometer, Semakin besar jarak maka semakin kecil sudut untuk penentuan tinggi yang merupakan

y = 4.933x - 9.488 R² = 0.999

-10 0 10 20 30 40 50

0 5 10 15

su d u t p e n g u kr a n tegangan input

Grafik pengujian tegangan potensiometer terhadap sudut pengukuran

Sudut pengukuran (derajat)

Linear (Sudut pengukuran (derajat))

dasar dari rumus trigonometri untuk mengetahui tiap sisi pada segitiga siku-siku. hasil pengujian seperti pada tabel berikut:

Tabel 4.3 Pengujian Penentuan Ketinggian.

Jarak (cm) Sudut (derajat) Tangen sudut Tinggi (cm) Tinggi teori (cm)

25,32

16 0,29 9,43 10

62 1,96 50,5 50

78 4,69 101,02 100

83 8,09 205,01 200

84 9,85 251,4 250

50,03

11 0,19 10,11 10

46 1,03 51,24 50

64 2,05 102,12 100

73 3,26 153,30 150

76 4,01 201,12 200

79 5,14 255,05 250

81 6,05 303,32 300

Dari data di atas dapat dihitung persentase ralat dari tabel pengujian dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

% Ralat = X 100%

Maka dapat kita ketahui besar persentase ralatnya ialah :

% Ralat = X 100% = 1,1%

Dari tabel 4.3 maka kita dapat melihat bahwa dalam pengukuran ketinggian memiliki keakuratan pengukuran sebesar 98,9%.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari laporan tugas akhir yang berjudul “Perancangan Sistem Penentuan Ketinggian Suatu Bangunan Dengan Laser Pointer Dan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Atmega8535” ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Dalam perancangan alat penentuan ketinggian suatu benda ini mampu mengukur dengan keakuratan pengukuran dari jarak 50,03 cm dengan sudut mulai dari 11 sampai 81 derajat sebesar 98,9 %.

2. Dengan menggunakan mikrokontroler sebagai unit prosesor untuk mengontrol sensor dan juga dalam perhitungan maka alat penentuan ketinggian suatu benda ini juga dapat digunakan untuk penentuan ketinggian suatu bangunan yang dilakukan dalamm indor atau dalam ruangan.

3. Sensor ultrasonik dapat digunakan untuk pengukuran jarak dengan nilai ralat 1,3%, dan potensiometer dapat digunakan sebagai sensor sudut dengan nilat ralat 0,24% dalam pengukuran sudut. Sensor ultrasonik dan potensiometer dapat diaplikasikan dalam penentuan ketinggian suatu bennda dengan menggunakan rumus trigonometri untuk menentukan sisi tinggi pada segitiga siku-siku. Potensiometer sebagai sensor sudut dapat diaplikasikan dalam mengukur kemiringan sudut suatu benda.

5.2 Saran

Adapun saran pada alat penentu ketinggian bangunan, dalam penentuan jarak masih pada jarak yang dekat dan penetuan ketinggian pada benda yang tegak lurus maka dari ini sesungguhnya masih memiliki banyak kelemahan baik secara fisik maupun system kerjanya. Oleh karena itu masih perlu dilakukan kajian-kajian dan uji coba lagi agar diperoleh alat yang lebih sempurna.

DAFTAR PUSTAKA

Budhiarto, Widodo.2004. Interfacing Komputer dan Mikrokontroller. Jakarta:Elex Media Komputindo

Budioko, Totok. 2005. Belajar Dengan Mudah dan Cepat Pemrograman Bahasa C. Jakarta : Gava Media

Carlin, Benson. 1960. Ultrasonics. Second Edition. New York: McGRAW-HILL Book Company, INC.

Datasheet Mikrokontroler ATMega 8535

Datasheet Ultrasonic Ranging Module HC-SR04

Endra pitowarno. 2006. Teknik desain robot. Yogyakarta: ANDI

Held G. 2008. Light Emitting Diode Technology and Applications. CRC Press Journal.

Iswanto. 2008. Desaign Dan Implementasi Sistem Embeded Mikrokontroler Atmega 8535. Yogyakarta: Gava Media

James, F Cox 2001. Fundamentals Of Linear Electronics: Integrated And Discrete.

Knoll, F.G. 2010. Radiation Detection And Measurement.

Pitowarno, Endra.2006. Robotika Desain, Kontrol, Dan Kecerdasan Buatan. Yogyakarta: Andi

Setiawan, 2011. 20 Aplikasi Mikrokontroler ATMega 8535 & ATMega 16 Menggunakan Bascom-AVR. Yogyakarta: Andi.

Sumber – Sumber dari internet (www.Atmel.com), 16 Januari 2014, 08.16 Young, Hugh D. 2001. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/lcd-liquid-cristal-display Diakses pada 18 Januari 2014,20.34

Lampiran Program

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.8 Professional

Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Project :

Version :

Date : 6/5/2014

Author : Faisal g sibuea

Company : phisic inside Comments:

Chip type : ATmega8535 Program type : Application

Clock frequency : 11.059200 MHz

Memory model : Small

External SRAM size : 0

Data Stack size : 128

*****************************************************/

#include <mega8535.h>

#include <math.h>

unsigned char tampil[16];

unsigned char sudut,temp;

unsigned int count=0;

float jrk;

float n_tan, tinggi;

// Alphanumeric LCD Module functions

#asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm

#include <lcd.h>

#include <delay.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x60

// Read the 8 most significant bits

// of the AD conversion result

unsigned char read_adc(unsigned char adc_input)

{

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCH; }

// Declare your global variables here

void sensor()

{

count=0; PORTB.0=1;

delay_us(5);

PORTB.0=0;

while(PINB.1==0){};

while(PINB.1==1) {count++;};

jrk=count*0.015748;

}

float konversi(float deg)

{ float rad;

rad=deg/57.325;

}

void main(void)

{

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTA=0x00; DDRA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTB=0x02;

DDRB=0x01;

// Port C initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTD=0x00; DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

// Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 1 Stopped

// Mode: Normal top=FFFFh

// OC1A output: Discon.

// OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x00;

TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh

// OC2 output: Disconnected

ASSR=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization

// INT1: Off

// INT2: Off MCUCR=0x00;

MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80; SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 691.200 kHz

// ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: None

// Only the 8 most significant bits of

// the AD conversion result are used

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x84; SFIOR&=0xEF;

lcd_init(16);

while (1)

{

// Place your code here

sensor();

temp=read_adc(0);

sudut=temp-129;

n_tan=tan(konversi(sudut));

tinggi=(jrk*n_tan)+2;

lcd_gotoxy(0,0); sprintf(tampil,"Sud:%d", sudut); lcd_puts(tampil); lcd_putchar(0xdf);

lcd_gotoxy(8,0); sprintf(tampil,"Tan:%0.2f", n_tan); lcd_puts(tampil);

//lcd_gotoxy(8,0); sprintf(tampil,"C:%d", count); lcd_puts(tampil);

lcd_gotoxy(0,1); sprintf(tampil,"J:%0.2f", jrk); lcd_puts(tampil); lcd_gotoxy(8,1); sprintf(tampil,"T:%0.2f m", tinggi); lcd_puts(tampil);

delay_ms(200); lcd_clear();

};

Lampiran Gambar Alat

Gambar Rancangan sistem

Gambar Ultrasonik, Laser pointer Dan Potensiometer

}

void main(void) {

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x02;

DDRB=0x01;

// Port C initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00;

TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00;

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 691.200 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: None // Only the 8 most significant bits of // the AD conversion result are used ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x84;

SFIOR&=0xEF;

lcd_init(16);

while (1) {

// Place your code here

sensor();

temp=read_adc(0); sudut=temp-129;

n_tan=tan(konversi(sudut)); tinggi=(jrk*n_tan)+2;

lcd_gotoxy(0,0); sprintf(tampil,"Sud:%d", sudut); lcd_puts(tampil); lcd_putchar(0xdf);

lcd_gotoxy(8,0); sprintf(tampil,"Tan:%0.2f", n_tan); lcd_puts(tampil); //lcd_gotoxy(8,0); sprintf(tampil,"C:%d", count); lcd_puts(tampil); lcd_gotoxy(0,1); sprintf(tampil,"J:%0.2f", jrk); lcd_puts(tampil); lcd_gotoxy(8,1); sprintf(tampil,"T:%0.2f m", tinggi); lcd_puts(tampil); delay_ms(200); lcd_clear();

}; }

Lampiran Gambar Alat

Gambar Rancangan sistem

Gambar Ultrasonik, Laser pointer Dan Potensiometer