Perancangan Software Robot Avoider Menggunakan Sensor Sharp GP2D12 Dan Inframerah Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535

PERANCANGAN SOFTWARE ROBOT AVOIDER MENGGUNAKAN SENSOR SHARP GP2D12 DAN INFRAMERAH BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA8535

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

TUGAS AKHIR SRI RAHAYU

052408108

PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2008

iii

PERNYATAAN

PERANCANGAN SOFTWARE ROBOT AVOIDER MENGGUNAKAN SENSOR SHARP GP2D12 DAN INFRAMERAH BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA8535

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2008

SRI RAHAYU 052408108

ii

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN SOFTWARE ROBOT AVOIDER MENGGUNAKAN SENSOR SHARP GP2D12 DAN INFRA MERAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : SRI RAHAYU

Nomor Induk Mahasiswa : 052408108

Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan,

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing, Ketua,

(Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc) (Drs. Ansharuddin,SST) NIP. 132 050 870 NIP. 131 803 949

iv

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah kurnia-Nya kertas kajian ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimah kasih kepada: Bapak Drs. Ansharuddin,SST selaku dosen pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika Bapak DR. Marhaposan Situmorang dan Ibu Dra. Justinon, M,Si, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Semua dosen dan pegawai di FMIPA USU serta rekan – rekan FIN stambuk 2005, khususnya Afniza, Laidy, Piliyanti, Linda Romaito, Tuti dan Mas Puja yang telah membantu dan memberikan semangat pada penulis untuk menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.

Ucapan terima kasih yang tidak terlupakan untuk kedua orang tua atas do’a, kasih sayang serta bantuan yang berupa materi maupun non materi yang telah diberikan pada penulis selama ini, serta seluruh anggota keluarga yang telah memberi dukungan kepada penulis dalam pnyelesainya tugas akhir ini. Serta orang – orang yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu, Semoga ALLAH SWT membalasnya.

Penulis menyadari dalam laporan ini terdapat kekurangan baik secara materi maupun penyajiannya. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih kepada pihak yang telah memberikan bantuan. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca.

v

ABSTRAK

Robot adalah suatu sistem yang memiliki kemampuan untuk mengindera lingkungan sekitarnya dan melakukan tanggapan yang sesuai dengan tingkat kecerdasan buatan yang ditanamkan kepadanya. Penginderaan pada robot ini membutuhkan sensor/transducer untuk mengubah besaran fisis menjadi sinyal listrik. Sensor/transducer ini terdiri dari berbagai jenis sesuai dengan fungsinya. Pada robot avoider yang bersistem AMR (autonomous mobile robot) dibutuhkan sensor yang dapat mengindera besaran fisis yang ada, seperti jarak (halangan), infra merah dan suara (sebagai sinyal start). Sensor yang ada bekerja menggunakan rangkaian penguat dan pengkondisi sinyal yang sesuai dengan karakteristik dari masing-masing sensor kemudian mengubahnya menjadi level tegangan digital ataupun analog yang stabil dan dapat diproses oleh mikrokontroler pada robot.

vi

ABSTRACT

Robot is an integration of complex system that have capability to sense the environment around and give the correct respond based on the implemented artificial intelligence. The sensing capability of the robot need transducer/sensor to apply it, this transducer/sensor is functioning as instrument that convert physical matter into electrical signal. Sensor/transducer have many function depend on the kind. In this firefighting robot which have AMR (autonomous mobile robot) system applied needs sensor/transducer which can sense any physical matter, like distance (proximity sensing), infra-red. Every sensor/transducer work with amplifier circuit and signal conditioning circuit wisely to the characteristics from every sensor to convert into stable digital signal or analog signal and then it will sent to ADC (Analog to Digital Converter) and microcontroller unit in the robot system.

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Blok Diagram Fungsional ATMega8535 7

Gambar 2.2 Pin ATMega8535 9

Gambar 2.3 Arsitektur ATMega8535 11

Gambar 2.4 Konfigurasi Memori Data AVR ATMega8535 12

Gambar 2.5 Status Register ATMega8535 13

Gambar 2.6 General Purpose Register ATMega8535 15

Gambar 2.7 Optical Distance Sensing 22

Gambar 2.8 Rangkaian dasar photodiode 25

Gambar 2.9 Grafik hubungan kuat arus reverse

terhadap terang cahaya photodiode 26

Gambar 2.10 Feedback Control 28

Gambar 3.1 Blok diagram rancangan system 30

Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler

ATMega8535 31

Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Power Supply 32

Gambar 3.4 Prinsip triangulasi pada sensor SHARP GP2D12 34

Gambar 3.5 Bentuk fisik dari SHARP GP2D12 dengan kabel penghubungnya 35

Gambar 3.6 Karakteristik tegangan output dari SHARP GP2D12 35

xii

Gambar 3.8 Diagram Blok H-Bridge L298 37

Gambar 4.1 Flowchart Program 39

Gambar 4.2 Jendela BASCOM AVR 44

x

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Konfigurasi Setting untuk Port I/O 17

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1: Gambar Rangkaian Robot Avoider L-1

Lampiran 2: Program Lengkap L-2

Lampiran 3: Gambar Robot Avoider L-4

Lampiran 4: Data Output Sensor Inframerah L-6

Lampiran 5: Instruction Keyword L-7

Lampiran 6: Data Sheet ATmega8535 L-8

Lampiran 7: Data Sheet SHARP GP2D12 L-13

vii

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN ii

PERNYATAAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK v

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL x

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTARA LAMPIRAN xiii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar belakang 1

1.2 Tujuan Penulisan 3

1.3 Batasan Masalah 3

1.4 Sistematika Penulisan 4

BAB 2 LANDASAN TEORI 6

2.1 Pendahuluan 6

2.2 Pengolah Data Mikrokontroler ATMega8535 6

2.2.1 Arsitektur ATMega8535 7

2.2.2 Peta Memori ATMega8535 11

v iii

2.2.4 General Purpose Register (GPR) 14

2.2.5 Pengarah Assembler 15

2.2.6 Port I/O ATMega 8535 17

2.2.7 Instruksi Transfer Data 18

2.2.8 Instruksi Aritmatika dan Logika 19

2.2.9 Instruksi Percabangan 21

2.3 Sensor 22

2.3.1 Sensor Jarak Optik 22

2.3.2 Sensor Inframerah 23

2.4 Robot Bergerak Beroda 26

2.5 Sistem Kontrol Robot 27

2.5.1 Rutin Percepatan 28

BAB 3 RANCANGAN SISTEM 30

3.1 Blok Diagram Sistem 30

3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler

ATMega8535 31

3.3 Rangkaian Power Supply 32

3.4 Rangkaian Sensor Halangan/jarak 33

3.5 Rangkaian Sensor Inframerah 36

3.6 Modul H-Bridge 36

BAB 4 PENGUJIAN PROGRAM DAN ANALISA 39

4.1 Flowchart Program 39

4.2 Kode Program 40

4.3 Penjelasan Kode Program 42

4.4 BASCOM AVR 44

4.5 Pengujian Download Program ke Sistem Minimum 44

ix

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 46

5.1 Kesimpulan 46

5.2 Saran 47

DAFTAR PUSTAKA 48

v

ABSTRAK

Robot adalah suatu sistem yang memiliki kemampuan untuk mengindera lingkungan sekitarnya dan melakukan tanggapan yang sesuai dengan tingkat kecerdasan buatan yang ditanamkan kepadanya. Penginderaan pada robot ini membutuhkan sensor/transducer untuk mengubah besaran fisis menjadi sinyal listrik. Sensor/transducer ini terdiri dari berbagai jenis sesuai dengan fungsinya. Pada robot avoider yang bersistem AMR (autonomous mobile robot) dibutuhkan sensor yang dapat mengindera besaran fisis yang ada, seperti jarak (halangan), infra merah dan suara (sebagai sinyal start). Sensor yang ada bekerja menggunakan rangkaian penguat dan pengkondisi sinyal yang sesuai dengan karakteristik dari masing-masing sensor kemudian mengubahnya menjadi level tegangan digital ataupun analog yang stabil dan dapat diproses oleh mikrokontroler pada robot.

vi

ABSTRACT

Robot is an integration of complex system that have capability to sense the environment around and give the correct respond based on the implemented artificial intelligence. The sensing capability of the robot need transducer/sensor to apply it, this transducer/sensor is functioning as instrument that convert physical matter into electrical signal. Sensor/transducer have many function depend on the kind. In this firefighting robot which have AMR (autonomous mobile robot) system applied needs sensor/transducer which can sense any physical matter, like distance (proximity sensing), infra-red. Every sensor/transducer work with amplifier circuit and signal conditioning circuit wisely to the characteristics from every sensor to convert into stable digital signal or analog signal and then it will sent to ADC (Analog to Digital Converter) and microcontroller unit in the robot system.

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Manusia membutuhkan bantuan dari sesuatu yang dapat bekerja cepat, teliti dan tidak mengenal lelah, robot adalah jawaban dari keinginan tersebut. Robot diharapkan dapat bekerja pada lingkungan yang berbahaya bagi kesehatan atau daerah yang harus diamati dengan pengamatan lebih dari kemampuan panca indera manusia.

Robot yang dapat berpindah tempat tanpa campur tangan manusia disebut juga

Autonomous Mobile Robot (AMR) dan menjadi penelitian di berbagai universitas dan lembaga penelitian di seluruh dunia. Aplikasi AMR antara lain sebagi penyapu ranjau, kurir, dan penelitian objek mineral batuan planet di luar angkasa.

Robot pada dasarnya memiliki CPU (Central Processing Unit). CPU pada robot dapat berupa mikroprosesor atau mikrokontroler. Mikrokontroler adalah sistem komputer yang ringkas, dapat menggantikan fungsi komputer dalam pengendalian kerja dan disain yang jauh lebih ringkas daripada komputer. Dengan ukurannya yang kecil, mikrokontroler dapat digunakan pada peralatan yang bersifat bergerak (mobile), seperti kendaraan dan peralatan jinjing (portable), atau pada robot. Mikrokontroler digunakan sebagai otak dari suatu embedded system, atau suatu sistem komputer terpadu.

2

Atmel sebagai suatu vendor yang mengembangkan dan memasarkan produk mikrokontroler telah menjadi suatu teknologi standar bagi para desainer sistem elektronika masa kini. Dengan perkembangan terakhir, yaitu generasi AVR (Alf and Vegard's Rise processor), para desainer sistem elektronika telah diberi suatu teknologi yang memiliki kapabilitas yang lebih maju, tetapi dengan nilai ekonomis yang cukup minimal.

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Pada dasarya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.

Mikrokontroler ATMega8535 digunakan sebagai pengendali pergerakan robot, dengan mengolah sinyal dari transducer seperti modul sensor. Kemudian sinyal keluaran dari modul sensor akan diolah oleh pengkondisi sinyal. Data jadi yang keluar dari pengkondisi sinyal akan dikirimkan ke mikrokontroler untuk diolah, yang kemudian akan mengendalikan arah pergerakan robot. Pada penelitian ini dibangun sebuah robot sederhana yang dapat bergerak di dalam sebuah ruangan yang dapat mengenali halangan berupa dinding

3

1.2Tujuan Penulisan

Penulisan laporan proyek ini bertujuan untuk:

1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga (D-III) Fisika Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.

2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi pengontrolan dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.

3. Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh dari perkuliahan terhadap realita.

4. Membuat dan mengetahui aplikasi pemrograman berbasis mikrokontroler ATMega8535.

1.3Batasan Masalah

Pembahasan masalah dalam laporan proyek ini hanya mencakup masalah-masalah sebagai:

1. Mikrokontroler yang digunakan sebagai pengolah data otomatis.

2. Bahasa pemrograman menggunakan pemrograman BASIC, software yang digunakan BASCOM AVR.

3. Pembahasan mikrokontroler hanya sebatas software robot.

4. Robot hanya dirancang untuk menghindari halangan/dinding yang dideteksi oleh sensor.

4

1.4 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari Robot Avoider menggunakan SHARP GP2D12 berbasis mikrokontroler ATMEGA8535, maka penulis menulis laporan ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB 1 PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2 LANDASAN TEORI

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler ATMega8535 (hardware dan software), bahasa program yang dipergunakan, serta cara kerja dari robot avoiderdan komponen pendukung.

BAB 3 RANCANGAN SISTEM ALAT DAN PROGRAM

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler ATMega8535. BAB 4 ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler ATMega8535.

5

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari laporan proyek ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

6

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1Pendahuluan

Robot yang dapat berpindah tempat tanpa campur tangan manusia (Autonomous Mobile Robot - AMR) membutuhkan 3 komponen utama dalam sistemnya. Komponen tersebut adalah pengolah data, sensor dan penggerak. Ketiga komponen tersebut saling berkaitan dan membentuk suatu sistem kendali yang diatur oleh pusat kendali pada robot.

2.2Pengolah Data Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) memiliki arsitektur RISC 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits words) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Ini terjadi karena AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing) atau memiliki set instruksi yang lebih sederhana, sedangkan seri MCS-51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing) atau set instruksi yang kompleks.

ATMega8535 adalah mikrokontroler AVR dengan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing). Mikrokontroler ini memiliki fasilitas yang sangat

7

lengkap jika dibandingkan dari keluarga MCS-51 dan memiliki kesamaan arsitektur dengan mikrokontroler PICmicro dari produsen Microchip yang juga memiliki arsitektur RISC 8-bit.

Pemrograman AVR tergolong mudah karena pemrograman AVR menggunakan teknik ISP (In-System Programming), yaitu kode hasil kompilasi berupa file HEX dapat langsung didownload pada mikrokontroler di dalam rangkaian aplikasi.

2.2.1 Arsitektur ATMega8535

8

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian sebagai berikut:

1. Saluran I/O sebanyak 32 saluran, yaitu Port A, Port B, Port C, dan PortD. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog.

12. Port USART (Universal Serial Asynchronous serial Receiver and Transmitter) untuk komunikasi serial.

Adapun kemampuan umum dari ATMega8535 adalah sebagai berikut: 1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal

16 MHz.

2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programable Read Only Memory) sebesar 512 byte.

9

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.

Gambar 2.2 Pin ATMega8535

Konfigurasi pin ATMega8535 bisa dilihat pada Gambar 2.2. Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai berikut:

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. 2. GND merupakan pin ground.

3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/0 dua arah dan pin masukan ADC. 4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,

yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.

5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.

10

6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arch dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 8. XTAL 1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

Mikrokontroler AVR memiliki model arsitektur Harvard, di mana memori dan bus untuk program dan data dipisahkan. Dalam arsitektur AVR, seluruh 32 register umum yang ada terhubung langsung ke ALU prosesor. Hal inilah yang membuat AVR begitu cepat dalam mengeksekusi instruksi. Dalam satu siklus clock, terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh satu instruksi. Teknik yang digunakan adalah fetch during execution atau memegang sambil mengerjakan. Hal ini berarti, dua operan dibaca dari dua register sekaligus, pertama dilakukan eksekusi operasi, dan hasilnya disimpan kembali dalam salah satu register, semuanya dilakukan hanya dalam satu siklus clock. Arsitektur AVR ATMega535 ditunjukkan dalam Gambar 2.3.

11

Gambar 2.3 Arsitektur ATMega8535

2.2.2 Peta Memori ATMega8535

AVR ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu

12

pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Register Umum Alamat

R0 $0000

R1 $0001

…. ….

R30 $001E

R31 $001F

Register I/O

$00 $0020

$01 $0021

…. ….

$3E $005E

$3F $005F

SRAM Internal $0060 $0061 …. $025E $025F (RAMEND)

Gambar 2.4 Konfigurasi Memori Data AVR ATMega8535

Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR ATMega8535 memiliki 4Kbytex16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF sehingga mikrokontroler AVR tersebut memiliki 12-bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi Flash. Selain itu, AVR ATMega8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte.

13

2.2.3 Status Register (SREG)

Status Register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setup operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler ATMega8535.

BIT 7 6 5 4 3 2 1 0

I T H S V N Z C SREG

Re a d / Write R/ W R/ W R/ W R/ W R/ W R/ W R/ W R/ W

Initia l Va lue 0 0 0 0 0 0 0 0

Gambar 2.5 Status Register ATMega8535

a. Bit 7 - I: Global Interrupt Enable

Bit harus diset untuk meng-enable interupsi. Setelah itu, Anda dapat mengaktifkan interupsi mana yang akan Anda gunakan dengan cara meng-enable bit kontrol register yang bersangkutan secara individu. Bit akan di-clear apabila terjadi suatu interupsi yang dipicu oleh hardware, dan bit tidak akan mengizinkan terjadinya interupsi, serta akan diset kembali oleh instruksi RETI.

b. Bit 6 - T: Bit Copy Storage

Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam satu register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register GPR menggunakan instruksi BLD.

14

c. Bit 5 - H: Half Carry Flag d. Bit 4 - S: Sign Bit

Bit-S menimpakan hasil operasi EOR antara flag-N (negatif) dan flag V (komplemen dua overflow).

e. Bit 3 - V: Two's Complement Overflow Flag Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika. f. Bit 2 - N: Negative Flag

Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, maka flag-N akan diset.

g. Bit 1- Z: Zero Flag

Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol. h. Bit 0 - C: Carry Flag

Apabila suatu operasi menghasilkan carry, maka bit akan diset.

2.2.4 General Purpose Register (GPR)

Seluruh instruksi operasi register dalam AVR memiliki akses langsung ke semua register. Kecuali untuk lima instruksi aritmatika-logika yang mengoperasikan register dengan konstanta (SBCI, SUBI, CPI, ANDI, dan ORI) dan LDI yang mengoperasikan pemuatan data konstan langsung (immediate). Instruksi-instruksi tersebut dioperasikan hanya pada separo lokasi register terakhir GPR (R16 sampai R31). Instruksi untuk operasi umum seperti SBC, SUB, CP, AND, OR, dan operasi

15

lainnya yang mengoperasikan dua register atau satu register dapat melakukan akses terhadap seluruh register.

Alamat

R0 $0000

R1 $0001

R15 $000F

R16 $001F

R26 $1A register x byte bawah

R27 $1B register x byte atas

R28 R29 R30

R31 $1F register Z byte atas

Gambar 2.6 General Purpose Register ATMega8535

2.2.5 Pengarah Assembler

Pengarah Assembler berguna untuk mengubah penunjuk kode assembly. Sebagai contoh, kita dapat mengubah lokasi kode asm kits pada memori program, memberi label pada SRAM, atau mendefinisikan suatu konstanta menggunakan sintaksis pengarah assembler. Berikut beberapa sintaksis pengarah assembler yang terdapat pada AVR ATMega8535.

16

a. .cseg (code segment); pengarah ini berguna sebagai penunjuk bahwa kode atau ekspresi di bawahnya diletakkan pada memori program. Pengarah ini biasanya digunakan setelah pengarah.dseg

b. .db (data byte); pengarah ini memungkinkan kita dapat meletakkan konstanta, seperti serial number dan look-up table di memori program pada alamat tertentu.

c. .dw (data word); pengarah ini sama seperti data byte, tetapi dalam ukuran word

d. org; digunakan untuk mengeset program counter pada alamat tertentu. Digunakan pada awal program org 0x0000 atau pengarah pada vektor interupsi, misalnya vektor interupsi untuk interupsi eksternal 1, maka alamat vektor interupsinya org 0x0002.

e. .byte; digunakan untuk inisilisasi besar byte yang digunakan pada SRAM untuk label tertentu.

f. .dseg (data segmen); pengarah ini berguna sebagai penunjuk bahwa kode di bawahnya berfungsi untuk melakukan setting SRAM.

g. .def (define); pengarah ini memungkinkan suatu register dapat didefinisikan. Contoh:.def temp = r16

h. .equ; berguna untuk memberi nama suatu konstanta yang tidak dapat berubah. Contoh:.equ max = 19200

i. .set; sama seperti equ, tetapi konstantanya dapat diubah. Contoh: set baud = 2400

17

2.2.6 Port I/O ATMega8535

Port I/O pada mikrokontroler ATmega8535 dapat difungsikan sebagai input ataupun output dengan keluaran high atau low. Untuk mengatur fungsi port I/O sebagai input ataupun output, perlu dilakukan setting pada DDR dan Port. Berikut tabel pengaturan port I/O:

Tabel 2.1 Konfigurasi setting untuk Port I/O

DDR bit = 1 DDR bit = 0

Port bit = 1 Output High Input Pull-Up

Port bit = 0 Output Low Input Floating

Dari tabel di atas, menyetting input/output adalah:

a. Sebagai Input; DDR bit 0 (Low) dan Port bit 1 (High) b. Untuk Output High; DDR bit 1 (High) dan Port bit 1 (Low) c. Untuk Output Low; DDR bit 1 (High) dan Port bit 0 (Low)

Contohnya dalam kode program untuk mengeset setiap Port I/O:

ldi R16, 0xff ;Isi register dengan nilai High semua

ldi R17, 0x00 ;Isi register dengan nilai Low semua

out DDRA, R17 ;input ;Input ADC

out PORTA, R17 ;floating ;Tanpa pull-up

out DDRB, R16 ;output ;Output sensor

out PORTB, R17 ;low ;Aktif High

out DDRC, R16 ;output ;Output ke Motor dan Pompa

out PORTC, R17 ;low ;Aktif High

out DDRD, R17 ;input ;Input sensor

18

Logika port I/O dapat diubah-ubah dalam program secara byte atau hanya bit tertentu. Mengubah sebuah keluaran bit I/O dapat dilakukan menggunakan perintah cbi (clear bit I/O) untuk menghasilkan output low atau perintah sbi (set bit I/O) untuk menghasilkan output high. Perubahan secara byte dilakukan dengan perintah in atau out yang menggunakan register bantu.

Port I/O sebagai output hanya memberikan arus sourcing sebesar 20mA sehingga untuk menggerakkan motor atau kendali alat elektronis yang lain, perlu diberikan penguat tambahan atau dapat juga dengan konfigurasi port sebagai sinking current, seperti pada port yang digunakan untuk menyalakan LED, yang akan menyala saat port diberikan logika low dan mati saat port logika high.

2.2.7 Instruksi Transfer Data

Instruksi transfer data digunakan untuk memindahkan data antar register, antara port dan register, juga antara GPR (General Purpose Register) dengan internal pheripheral register (register inti AVR). Beberapa contoh instruksi transfer data.

a. in; membaca data I/O Port atau internal peripheral register (Timers, UART, dsb) ke dalam register.

contoh: in r16, PinA

b. out; menulis data sebuah register ke I/O Port atau internal peripheral register

c. ldi (load immediate); untuk menulis konstanta ke register sebelum konstanta itu dituliskan ke I/O Port

19

contohl: ldi r16, 0b11111111 ; bentuk biner out PortD, r 16 ; portd high semua

contoh2: ldi r17, 0xff ; bentuk heksadesimal (0xff = 255) out PortD, r17 ; portd juga high semua

contoh3: Idi r18, 255 ; bentuk desimal out PortD, r18 ; portd juga high semua

d. sbi (set bit in I/O) ; untuk membuat logika high satu bit I/O register

contoh: sbi PortB,7 ; set bit ke-7 dari PortB e. cbi (clear bit in I/O) ; untuk membuat logika low satu bit I/O register

contoh: cbi PortC,5 ; clear bit ke-5 dari PortC

f. sbic (skip if bit in 110 is cleared); untuk mengecek apakah bit I/O register clear. Jika ya, skip satu perintah di bawahnya.

contoh: sbic PortA,3 ; skip perintah jika bit ke3 PortA clear g. sbis (skip if bit in I/O is set); untuk mengecek apakah bit I/O register set.

Jika ya, skip satu perintah di bawahnya.

contoh: sbis PortA,0 ; skip perintah jika bit ke-0 PortA set

2.2.8 Instruksi Aritmatika dan Logika

Data yang dipakai dalam mikrokontroler ATmega8535 direpresentasikan dalam sistem bilangan biner (basis 2), desimal (basis 10), dan bilangan heksadesimal (basis 16). Data yang terdapat di mikrokontroler dapat diolah dengan berbagai operasi aritmatik (penjumlahan, pengurangan, dan perkalian) maupun operasi logika {AND, OR, dan EOR (Ekslusif OR)}.

20

a. add; menambahkan isi dua register

contoh: add r15,r14 ; r15 =r15+r14 b. sub; mengurangi isi dua register

contoh: sub r19,r14 ; r19 = r19-r14

c. mul; mengalikan dua register. Perkalian 8 bit dengan 8 bit akan menghasilkan bilangan 16 bit yang disimpan pada r0 untuk byte rendah dan r1 untuk byte tinggi. Untuk memindahkan bilangan 16 bit antar-register, gunakan perintah movw (Copy Register Word).

contoh: mul r2 1,1-20 ; r1:r0 = r21 *r20 d. and; untuk operasi logika And dua register

contoh: and r23,r27

e. andi; untuk operasi logika And register dengan konstanta immediate

contoh: andi r25,0b11110000 ; konstanta biner f. or; untuk operasi logika or dua register

contoh: or r18,r17

g. ori; untuk operasi logika or dengan konstanta immediate

contoh: ori r24,0xfe ; konstanta heksadesimal h. inc; menaikkan 1 isi register

contoh: inc r0 i. dec; menurunkan I isi register

contoh: dec rl

j. clr; clear register, isi register menjadi 0

contoh: clr r16

k. ser; set all bits in register, isi register menjadi 1

21

2.2.9 Instruksi Percabangan

Dengan memperhatikan kondisi tertentu, perlu digunakan instruksi percabangan bersyarat untuk melakukan percabangan. Instruksi percabangan bersyarat akan melakukan lompatan menuju suatu rangkaian program (berlabel) bila suatu kondisi dipenuhi atau suatu kondisi tidak dipenuhi

a. sbic (skip if bit in I/O is cleared); untuk mengecek apakah bit I/O register clear. Jika ya, skip satu perintah di bawahnya.

contoh: sbic PortA,3 ; skip perintah jika bit ke-3 PortA clear b. sbis (skip if bit in I/0 is set); untuk mengecek apakah bit I/O register set.

Jika ya, skip satu perintah di bawahnya.

contoh: sbis PortA,0 ; skip perintah jika bit ke-0 PortA c. sbrc (skip if bit in register is cleared); untuk mengecek apakah bit

register clear. Jika ya, skip satu perintah di bawahnya. sbrs (skip if bit in register is set); untuk mengecek apakah bit register set. Jika ya, skip satu perintah di bawahnya.

d. cp (compare); untuk membandingkan dua register. e. mov; mengopi dua register.

f. cpi (compare with immediate); untuk membandingkan register dengan konstanta immediate.

g. breq (branch if equal); lompat ke alamat yang ditunjuk bila dua register atau antara register dengan konstanta yang dibandingkan sama.

22

2.3Sensor

Terdapat berbagai macam sensor yang digunakan dalam penelitian ini, untuk itu akan dipaparkan landasan teori singkat untuk masing-masing sensor yang digunakan.

2.3.1 Sensor Jarak Optik

Untuk bergerak dengan baik dan dapat memetakan sirkuit, maka robot harus mampu mengukur dengan akurat jarak halangan(dinding) yang terdapat di depan atau disamping robot. Maka penulis mencoba menggunakan metode Optical Distance Sensing atau penginderaan jarak secara optik. Artinya sensor yang digunakan menggunakan prinsip pemantulan segitiga (triangulation).

Gambar 2.7 Optical Distance Sensing

80 cm

23

SHARP GP2D12 adalah sensor yang menggunakan metode pemantulan segitiga ini, adapun jarak maksimum yang dapat dideteksi adalah ± 80 cm dan jarak terdekat adalah 10 cm.

Sinar inframerah yang ditembakkan oleh pemancar sensor inframerah pada sensor SHARP GP2D12 akan disejajarkan oleh lensa penyearah sehingga sinar inframerah memancar ke satu arah saja. Kemudian sinar inframerah akan menumbuk permukaan halangan (dinding) dan akan dipantulkan. Pantulan sinar inframerah ini akan ditangkap oleh lensa pem-fokus yang diteruskan ke CCD-Array (Charged Coupled Device) atau susunan piranti peka cahaya berupa susunan photodioda (PSD/Position Sensitive Detector). Perkenaan pada setiap bagian dari array tergantung sudut tumbukan yang dihasilkan, semakin kecil sudut tumbukan berarti halangan semakin jauh juga sebaliknya. Kemudian sebagian dari susunan yang terkena pantulan akan memberikan output sinyal ke rangkaian processing-unit pada sensor, yang pada akhirnya akan mengeluarkan output tegangan analog. Skema pantulan dapat dilihat pada Gambar 2.7.

2.3.2 Sensor Inframerah

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm.

24

Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 ฀1.000 nm atau pada Bilangan Gelombang 13.000 ฀10 cm-1. Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali oleh James Clark Maxwell, yang menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan gelombang elektromagnetik, artinya mempunyai vektor listrik dan vektor magnetik yang keduanya saling tegak lurus dengan arah rambatan.

LED inframerah adalah suatu komponen yang tersusun dari sambungan PN yang akan memancarkan cahaya bila dialiri arus dengan bias maju. Proses pancaran cahaya berdasarkan perubahan tingkat energi ketika elektron dan lubang bergabung atau berekombinasi di daerah N pada saat LED dibias maju. Selama perubahan energi ini, proton akan dibangkitkan, sebagian akan diserap oleh bahan semikonduktor dan sebagian lagi akan dipancarkan sebagai energi cahaya.

Sensor inframerah yang digunakan pada robot ini adalah berupa photodioda. Photodioda digunakan untuk mendeteksi inframerah yang dipancarkan oleh objek yang hendak diukur. Photodioda memiliki lensa yang berfungsi untuk memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan pn. Konduktivitas dioda ditentukan langsung oleh cahaya yang jatuh padanya. Energi pancaran cahaya yang jatuh pada pertemuan pn menyebabkan sebuah elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron berpindah ke luar dari valensi band meninggalkan "hole" sehingga membangkitkan pasangan elektron bebas dan hole.

25

Rangkaian dasar photodioda ditunjukkan dengan gambar 2.8. Photodioda dihubungkan seri dengan sebuah R dan dicatu dengan sumber tegangan DC. Arus balik akan bertambah besar bila sebuah cahaya jatuh pada pertemuan pn photodioda dan arus balik (Iλ) akan menjadi sangat kecil bila pada pertemuan pn photodioda tidak terdapat cahaya yang jatuh padanya.

Arus yang mengalir pada kondisi gelap disebut "dark current" sedangkan resistansinya ditentukan dengan hukum Ohm sebagai berikut:

R R

V R

I



Gambar 2.9 menunjukkan kurva karakteristik photodioda. Arus reverse ditentukan oleh tegangan balik. Arus balik ditunjukkan dengan sumbu Y dalam satuan mA. Adapun kuat cahaya ditunjukkan pada sumbu X dengan satuan foot candles.

26

Gambar 2.9 Grafik hubungan kuat arus reverse terhadap terang cahaya photodioda

2.4Robot Bergerak Beroda

Robot bergerak beroda (Wheeled Mobile Robot) didefinisikan sebagai “sebuah robot yang memiliki kemampuan untuk bergerak pada sebuah permukaan hanya melalui pergerakan dari roda yang terpasang pada robot dan menyinggung permukaan lantai”. Roda terpasang adalah sebuah alat yang memungkinkan pergerakan relatif antara benda tempat roda terpasang dan permukaan yang menyinggung tepi roda yang ditujukan untuk memiliki satu titik kontak gelinding.

Agar pada sebuah robot bergerak dapat diperlakukan perhitungan yang sesuai diasumsikan:

a. Robot terbuat dari bahan yang rigid (tidak berubah bentuk). b. Robot memiliki maksimum satu kemudi untuk setiap roda. c. Sumbu kemudi tegak lurus terhadap lantai.

27

e. Tidak terjadi selip antara roda dengan lantai.

f. Gaya gesek putaran pada titik kontak cukup kecil untuk memutar roda.

2.5Sistem Kontrol Robot

Sistem pengendalian robot dapat digolongkan ke dalam closed-loop feedback control

(kendali terumpan putaran tertutup). Dalam feedback control, parameter yang dikendalikan diukur, dibandingkan dengan referensi, dan perbedaannya digunakan untuk menentukan langkah selanjutnya yang diambil.

Contoh umumnya dapat dilihat pada pengendali motor. Pengendali digital mengirimkan tegangan acuan ke penguat melalui DAC, yang digunakan untuk menggerakkan motor.

Sinyal analog, seperti besar kecepatan dari tachometer, harus diubah lagi ke sinyal digital melalui ADC. Sinyal terukur kemudian dibandingkan dengan sinyal referensi pada program/sinyal digital, sehingga didapat error/kesalahan

Error = acuan - umpan balik

Error ini diperkuat oleh fungsi kendali agar mendapatkan keluaran untuk menggerakkan penguat.

Input penguat = keluaran kontrol = fungsi (error)

Fungsi kontrol ini dikenal sebagai hukum kendali (control law) atau algoritma kendali (control algorithm), secara efektif adalah pendapatan (gain) dari umpan

28

pengendali. Control law menghitung besar energi yang harus diberikan untuk menghilangkan error.

2.5.1 Rutin Percepatan

Adalah subrutin perpindahan robot untuk bergerak dari kecepatan nol menuju suatu kecepatan yang diinginkan. Kecepatan ini kemudian dibandingkan dengan kecepatan referensi. Selisih yang diperoleh digunakan untuk mengatur duty cyle tegangan PWM yang diberikan ke motor. Prinsip ini ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Diagram blok pengendalian kecepatan robot.

Dari Gambar 2.10 besarnya duty cyle (DC) yang diberikan ke masing-masing motor adalah sesuai dengan persamaan :

Kdc ditentukan pada saat pengujian robot yaitu besarnya duty cyle PWM yang diberikan ke motor pada saat kecepatan konstan Sd diperoleh. Sedangkan Kps

29

ditentukan dengan mencari nilai sebesar mungkin namun sistem tetap stabil. Setelah beberapa saat rutin percepatan dilaksanakan maka robot akan melaju dengan kecepatan konstan sebesar Sd dan kemudian pergerakan robot diatur oleh sub rutin lain yang sesui dengan kebutuhan.

30

BAB 3

RANCANGAN SISTEM

3.1Blok Diagram Sistem

Gambar 3.1 Blok diagram rancangan sistem

SENSOR (Reflective Optosensor) Kiri dan Kanan Robot

PENGKONDISI SINYAL

ADC Internal ATMega8535

PORT C Mikrokontroler

ATMega8535

H--Bridge Sensor SHARP

GP2D12

Sistem Minimum ATMega8535

Motor Data (Halangan, Infra Merah)

Geared Motor DC Kiri

Geared Motor DC Kanan

31

Robot terdiri dari beberapa sensor, yaitu sensor SHARP GP2D12 dan sensor optocoupler yang berjenis reflective optosensor. Sensor SHARP GP2D12 ini diguanakan untuk sensor depan robot dan sensor optocoupler digunakan untuk sensor halangan kanan dan kiri robot. Mikrokontroler menggunakan ATMega 8535 dengan clock speed 8 MHz. H-Bridge menggunakan IC L298. Motor DC menggunakan jenis geared motor DC dengan gear ratio 120 : 1.

3.2Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535

Rangkaian skematik dan layout PCB sistem minimum mikrokontroler ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 3.2. di bawah ini:

Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535

32

Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 30 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini.

Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel. Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.

3.3Rangkaian Power Supply

Rangkaian skematik power supply dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini:

33

Rangkaian power supply berfungsi untuk mensupplay arus dan tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian power supply ini terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian kecuali rangkaian ADC, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke rangkaian ADC, karena rangkaian ADC memerlukan tegangan input sebesar 12 volt agar tegangan referensinya stabil.

Trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 µF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi sebagai penguat arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda.

3.4Rangkaian Sensor Jarak

Modul sensor halangan/jarak berfungsi untuk menjaga jalan robot agar tidak menabrak dinding dari arena sirkuit. Modul sensor ini menggunakan sensor SHARP GP2D12 sebagai sensor pengindera jarak (proximity sensing). Sensor jarak yang digunakan adalah sensor jarak tipe GP2D12 yang diproduksi oleh Sharp . GP2D12 adalah sensor jarak yang menggunakan prinsip triangulation (prinsip segitiga) untuk mengukur jarak. Sensor ini terdiri atas LED inframerah yang menghasilkan cahaya

34

inframerah termodulasi yang dipancarkan ke objek yang hendak diukur jaraknya dan array CCD yang berfungsi sebagai detektor inframerah yang akan menerima pantulan cahaya inframerah dari objek yang diukur.

Gambar 3.4 Prinsip triangulasi pada sensor SHARP GP2D12

Beberapa karakteristik dari sensor jarak GP2D12 adalah :

1. Power supply 4,5 - 5,5 Volt.

2. Output berupa tegangan analog yang berkisar antara 0,4 - 2,5 Volt. 3. Pembacaan jarak tidak begitu dipengaruhi oleh warna objek yang diukur. 4. Dapat mendeteksi objek dengan jarak berkisar antara 8 cm - 80 cm 5. Tidak membutuhkan rangkaian kontrol eksternal.

35

Paket sensor GP2D12 ditunjukkan pada gambar 3.5

Gambar 3.5 Bentuk fisik dari SHARP GP2D12 dengan kabel penghubungnya

Sensor GP2D12 memiliki tiga pin yaitu untuk Vcc, Ground dan Vo (tegangan output). Karakteristik tegangan output dari sensor ditunjukkan pada gambar 3.6

Gambar 3.6 Karakteristik tegangan output dari SHARP GP2D12

Karena tegangan output sensor untuk pembacaan jarak yang valid berkisar antara 0,4 - 2,5 Volt maka sensor ini tidak lagi membutuhkan rangkaian pengkondisi sinyal. Masing -masing output dari sensor jarak dapat langsung dihubungkan ke ADC yang tegangan referensi telah diatur sebesar sebesar 2,56 volt.

36

3.5 Rangkaian Sensor Inframerah

Sensor inframerah terdiri dari photo dioda dan LED infra merah. Sensor dirangkai dengan rangkaian seperti berikut :

Gambar 3.7 Rangkaian pengkondisi sinyal infra merah

Rangkain sensor inframerah untuk kiri dan kanan robot mengalami perubahan desain dari rancangan awal. Hal ini disebabkan penggunaan komparator dalam rangkaian robot membuat robot kurang fleksibel dalam logika pemrograman sehinga robot lebih kaku dalam pergerakannya. Oleh sebab itu penulis menggunakan rangkaian seperti di atas agar data dapat diolah di ADC yang terdapat pada mikrokontroler ATMega8535.

3.6Modul H-Bridge

Modul bridge menggunakan IC L298, yang di dalamnya sudah terdiri dari dua H-Bridge. Susunan H-bridge tersebut sudah diberi pengaman dengan menggunakan gerbang Logika AND. Gambar 3.8 adalah gambar diagram blok H-Bridge L298.

37

Keterangan :

+VS adalah sebagai suplly tegangan untuk motor

+VSS adalah sebagai suplly tegangan untuk IC L298

Out 1 dan out 2 dihubungkan ke motor 2

En A merupakan sinyal enable yang berfungsi untuk mengaktifkan H-Bridge. Berikut adalah penjelasan untuk 1 blok H-Bridge

Pada saat In-1 dan In-2 bernilai x (don’t care) dan En A adalah 0, maka Out 1 dan Out 2 adalah 0. Apabila En A=1 dan In-1 dan In-2 = 0 maka gerbang A (0,0), gerbang B (1,1), gerbang C (0,0) dan gerdang D (1,1) sehingga Out1 dan Out2 akan menuju Ground yang diaktifkan gerbang B dan D. Apabila En A=1, In-1 = 1 dan In 2 = 0 maka gerbang A dan gerbang D akan aktif , maka arus mengalir dari Out 1 ke Out 2. Apabila En A = 1, In-1 = 0 dan In-2 =1 maka gerbang B dan C akan aktif sehingga arus mengalir dari Out-2 ke Out-1. Apabila En A=1, In-1 = 1 dan In-2 = 1 maka gerbang C dan A akan aktif sehingga antara Out 1 dan Out 2 tidak terjadi beda potensial. Berikut tabel kebenarannya.

38

Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Diagram Blok H-Bridge L298 Input 1 Input 2 Enable A Output 1 Output 2

X x 0 0 0

0 0 1 0 0

1 0 1 1 0

0 1 1 0 1

39

BAB 4

PENGUJIAN PROGRAM DAN ANALISA

4.1Flowchart Program

Gambar 4.1 Flowchart Program Penjelasan Flowchart Program :

S t a r t

S u d a h d e k a t

K ir i > K a n a n

K a n a n > K i r i D e t e k s i S e n s o r D e p a n

D e t e k s i k e d u a s e n s o r

D e t e k s i k e d u a s e n s o r

M a j u

B e lo k K a n a n

B e l o k K ir i T i d a k

Y a

T id a k

Y a

Y a

D e t e k s i k e d u a s e n s o r

K a n a n < > K ir i T id a k

M u n d u r Y a

D e t e k s i k e d u a s e n s o r

K a n a n = K i r i Y a M u n d u r T i d a k

40

1.Robot pertama kali akan mendeteksi sensor SHARP GP2D12 yang mendeteksi halangan di depan, apabila halangan masi jauh maka robot akan teru maju dan apabila robot sudah dekat maka robot akan medeteksi sensor kiri dan kanan. 2.Setelah sensor kiri dan kanan dideteksi dan sensor kiri > kanan maka robot akan

belok ke kanan dan apabila tidak, robot akan mendeteksi lagi.

3.Apabila sensor kanan > kiri maka robot akan belok ke kiri dan apabila tidak robot akan mendeteksi lagi.

4.Apabila sensor kiri = kanan, maka robot akan mundur.

5.Apabila robot mendeteksi sensor kiri <> kanan maka robot akan mundur. 6.Rutin dikerjakan berulang-ulang.

4.2Kode Program

Program untuk robot ini menggunakan bahasa BASIC dengan software BASCOM AVR. Penulis menggunakan bahasa basic dikarenakan mudah dalam pemrogramannya. Berikut adalah listing programnya.

$regfile = "m8535.dat" $crystal = 8000000 $hwstack = 32 $swstack = 10 $framesize = 40

Config Portc = Output Config Porta = Input

Dim Sdepan As Word , Skanan As Word , Skiri As Word , Hmc1 As Word , Hmc2 As Word

Dim Pos_awal1 As Word , Pos_awal2 As Word Dim I As Integer

Const Maju = &B01010000 Const Kiri = &B01100000 Const Kanan = &B10010000 Const Mundur = &B10100000 Const Diam = &B00000000 Do

41

Call Jalan Loop

Sub Jalan Start Adc

Sdepan = Getadc(0) Skanan = Getadc(1) Skiri = Getadc(2)

If Sdepan < 475 And Skanan < 495 Then Call Straight If Sdepan < 475 And Skiri < 495 Then Call Straight If Sdepan > 450 And Skiri = Skanan Then Call Backward If Sdepan > 450 And Skiri <> Skanan Then Call Backward If Sdepan > 450 And Skanan > Skiri Then Call Lefted If Sdepan > 450 And Skiri > Skanan Then Call Righted If Sdepan < 450 And Skanan > 495 Then Call Lefted If Sdepan < 450 And Skiri > 495 Then Call Righted End Sub

Sub Straight Portc = Maju End Sub Sub Lefted Portc = Kiri Waitms 25 End Sub Sub Righted Portc = Kanan Waitms 25 End Sub Sub Freeze Portc = Diam End Sub Sub Backward Portc = Mundur Waitms 50 End Sub

End

4.3Penjelasan Kode Program

Inisiasi Sistem :

$regfile = "m8535.dat" $crystal = 8000000 $hwstack = 32 $swstack = 10 $framesize = 40

42

Config Portc = Output Config Porta = Input

Pada baris inisiasi sistem ini kita dapat menentukan jenis mikrokontroler yang digunakan, kristal yang digunakan, dan konfigurasi port sebagai input atau output.

Inisiasi Variabel dan Konstanta

Dim Sdepan As Word , Skanan As Word , Skiri As Word , Hmc1 As Word , Hmc2 As Word

Dim Pos_awal1 As Word , Pos_awal2 As Word Dim I As Integer

Const Maju = &B01010000 Const Kiri = &B01100000 Const Kanan = &B10010000 Const Mundur = &B10100000 Const Diam = &B00000000 Const Rsthmc = &B11111111 Const Sethmc = &B00000000

Penggalan program di atas ialah baris variabel dan konstanta yang akan digunakan pada pemrograman selanjutnya.

Program pengendali robot :

Do

Call Jalan ‘Rutin Utama Loop

Sub Jalan Start Adc

Sdepan = Getadc(0) ‘Perintah memanggil ADC channel 0

Skanan = Getadc(1) ‘Perintah memanggil ADC channel 0

Skiri = Getadc(2) ‘Perintah memanggil ADC channel 0

If Sdepan < 475 And Skanan < 495 Then Call Straight If Sdepan < 475 And Skiri < 495 Then Call Straight If Sdepan > 450 And Skiri = Skanan Then Call Backward If Sdepan > 450 And Skiri <> Skanan Then Call Backward If Sdepan > 450 And Skanan > Skiri Then Call Lefted If Sdepan > 450 And Skiri > Skanan Then Call Righted If Sdepan < 450 And Skanan > 495 Then Call Lefted If Sdepan < 450 And Skiri > 495 Then Call Righted End Sub

Sub Straight Portc = Maju End Sub Sub Lefted

43

Portc = Kiri Waitms 25 End Sub Sub Righted Portc = Kanan Waitms 25 End Sub Sub Freeze Portc = Diam End Sub Sub Backward Portc = Mundur Waitms 50 End Sub End

Penggunaan ADC pada mikrkontroler AVR ATMega sangat baik karena memiliki resolusi 10 bit dengan tegangan referensi 5 Volt. Dengan resolusi tersebut maka ketelitian kenaikan level tegangannya adalah :

10 bit = 210 = 1024, tegangan referensinya adalah 5V maka resolusi per-bitnya adalah : 0048 . 0 1024 5  V

Volt / bit.

4.4BASCOM AVR

Bascom AVR memiliki jendela kerja yang mudah dimengerti dan sangat sederhana. Berikut adalah contoh jendela kerja dari BASCOM AVR.

44

Gambar 4.2 Jendela BASCOM-AVR

4.5Pengujian Download Program ke Sistem Minimum

Karena pemrograman robot menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu ATMega8535.

45

Gambar 4.3 Informasi Signature Mikrokontroler

4.6Pengujian Program pada Robot

Setelah program di compile dan di download ke mikrokontroler ATMega8535, kemudian robot diaktifkan, setelah itu robot mengidentifikasi halangan dengan mengukur jarak halangan dengan robot melalui tegangan keluaran sensor dan mengirimkannya ke ADC dan diterjemahkan ke digital dan dibandingkan dengan nilai yang telah ditetapkan pada program, kemudian robot merespon setiap syarat yang telah ditentukan. Robot dengan sukses mengidentifikasi halangan yang menghalanginya baik di depan kiri maupun kanan. Dengan begitu program telah berhasil dengan sukses mengendalikan robot.

46

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari evaluasi hasil kerja alat dapat diambil beberapa kesimpulan dalam penelitian ini. Kesimpulan yang diambil oleh penulis adalah :

1. Penggunaan Sensor SHARP GP2D12 sangat baik penggunaannya dikarenakan sensor tidak terpengaruh dengan inframerah yang berasal dari alam dan presisi pengukurannya sangat baik.

2. Penggunaan sensor inframerah yang menggunakan prinsip reflective optosensor cukup baik dalam pengaplikasiannya tetapi memiliki kelemahan yang cukup fatal apabila sensor terkena dengan radiasi inframerah alam, seperti matahari, lampu pijar dll.

3. Mikrokontroler sebagai pusat kendali dapat diatur sedemikian rupa dengan memprogram mikrokontroler tersebut sehingga hasil dari rancangan cukup memuaskan.

4. Mikrokontroler ATMega8535 dengan fitur ADC internal yang telah terintegrasi membuat rangkaian lebih sederhana dan efisien.

5. Semakin jauh jarak antara sensor inframerah dengan objek yang disensing, maka tegangan keluaran photodioda akan semakin kecil.

47

6. Penambahan sensor SHARP GP2D12 pada robot avoider dapat membuat robot bekerja lebih sempurna untuk menghindari daerah kosong pada daerah yang dideteksi.

5.2 Saran

1. Dengan beberapa pengembangan dan penyempurnaan sistem dari robot avoider ini maka akan lebih baik lagi hasilnya.

2. Dengan menambah sensor kita dapat mencakup daerah yang lebih luas dan membuat robot lebih presisi.

3. Penggunaan Sensor SHARP GP2D12 memerlukan kalibrasi lagi agar kita dapat memprogram robot berdasarkan data ril, hal ini disebabkan output dari sensor SHARP GP2D12 tidak linear.

4. Penggunaan sensor inframerah hendaknya memerlukan gelombang inframerah termodulasi sehingga dapat meminimalisir gangguan infra merah dari alam.

48

DAFTAR PUSTAKA

Budiharto, Widodo. 2006. Belajar Sendiri Membuat Robot Cerdas. Jakarta: Elex Media Komputindo.

Malvino, Albert Paul. 2004. Prinsip - Prinsip Elektronika. Jilid 1 & 2 Edisi 4. Jakarta: Salemba Teknika.

Panduan Tatacara Penulisan Tugas Akhir. 2005. Dokumen Nomor: Akad/05/2005. Medan: FMIPA, Universitas Sumatera Utara.

Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535. Yogyakarta: Penerbit ANDI.

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502. Diakses mulai Juni 2007 sampai Januari 2008.

ftp://ftp.cadsoft.de/eagle/program/5.1/eagle-win-5.1.0.exe. Diakses mulai Juni 2007 sampai Desember 2007.

43

Portc = Kiri Waitms 25 End Sub Sub Righted Portc = Kanan Waitms 25 End Sub Sub Freeze Portc = Diam End Sub Sub Backward Portc = Mundur Waitms 50 End Sub End

Penggunaan ADC pada mikrkontroler AVR ATMega sangat baik karena memiliki resolusi 10 bit dengan tegangan referensi 5 Volt. Dengan resolusi tersebut maka ketelitian kenaikan level tegangannya adalah :

10 bit = 210 = 1024, tegangan referensinya adalah 5V maka resolusi per-bitnya adalah : 0048 . 0 1024 5  V

Volt / bit.

4.4BASCOM AVR

Bascom AVR memiliki jendela kerja yang mudah dimengerti dan sangat sederhana. Berikut adalah contoh jendela kerja dari BASCOM AVR.

Gambar 4.2 Jendela BASCOM-AVR

4.5Pengujian Download Program ke Sistem Minimum

Karena pemrograman robot menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu ATMega8535.

45

Gambar 4.3 Informasi Signature Mikrokontroler

4.6Pengujian Program pada Robot

Setelah program di compile dan di download ke mikrokontroler ATMega8535, kemudian robot diaktifkan, setelah itu robot mengidentifikasi halangan dengan mengukur jarak halangan dengan robot melalui tegangan keluaran sensor dan mengirimkannya ke ADC dan diterjemahkan ke digital dan dibandingkan dengan nilai yang telah ditetapkan pada program, kemudian robot merespon setiap syarat yang telah ditentukan. Robot dengan sukses mengidentifikasi halangan yang menghalanginya baik di depan kiri maupun kanan. Dengan begitu program telah berhasil dengan sukses mengendalikan robot.

5.1 Kesimpulan

Dari evaluasi hasil kerja alat dapat diambil beberapa kesimpulan dalam penelitian ini. Kesimpulan yang diambil oleh penulis adalah :

1. Penggunaan Sensor SHARP GP2D12 sangat baik penggunaannya dikarenakan sensor tidak terpengaruh dengan inframerah yang berasal dari alam dan presisi pengukurannya sangat baik.

2. Penggunaan sensor inframerah yang menggunakan prinsip reflective optosensor cukup baik dalam pengaplikasiannya tetapi memiliki kelemahan yang cukup fatal apabila sensor terkena dengan radiasi inframerah alam, seperti matahari, lampu pijar dll.

3. Mikrokontroler sebagai pusat kendali dapat diatur sedemikian rupa dengan memprogram mikrokontroler tersebut sehingga hasil dari rancangan cukup memuaskan.

47

6. Penambahan sensor SHARP GP2D12 pada robot avoider dapat membuat robot bekerja lebih sempurna untuk menghindari daerah kosong pada daerah yang dideteksi.

5.2 Saran

1. Dengan beberapa pengembangan dan penyempurnaan sistem dari robot avoider ini maka akan lebih baik lagi hasilnya.

2. Dengan menambah sensor kita dapat mencakup daerah yang lebih luas dan membuat robot lebih presisi.

3. Penggunaan Sensor SHARP GP2D12 memerlukan kalibrasi lagi agar kita dapat memprogram robot berdasarkan data ril, hal ini disebabkan output dari sensor SHARP GP2D12 tidak linear.

4. Penggunaan sensor inframerah hendaknya memerlukan gelombang inframerah termodulasi sehingga dapat meminimalisir gangguan infra merah dari alam.

Jakarta: Salemba Teknika.

Panduan Tatacara Penulisan Tugas Akhir. 2005. Dokumen Nomor: Akad/05/2005. Medan: FMIPA, Universitas Sumatera Utara.

Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535. Yogyakarta: Penerbit ANDI.

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502. Diakses mulai Juni 2007 sampai Januari 2008.

ftp://ftp.cadsoft.de/eagle/program/5.1/eagle-win-5.1.0.exe. Diakses mulai Juni 2007 sampai Desember 2007.