Batasan Masalah Tujuan Penulisan Metoda Pengumpulan Data Pengenalan Mikrokontroler

Pada penulisan ini dibangun sebuah AMR yang dapat mengikuti garis yang telah ditentukan sebelumnya. Robot ini memanfaatkan cahaya inframerah yang dipantulkan oleh lantai untuk membedakan warna garis dengan lantai.

1.2 Batasan Masalah

1. Robot dilengkapi dengan sensor sensor garis dan jembatan H sebagai penggerak motor DC. 2. Pemancar yang digunakan pada sensor garis adalah inframerah dan penerimanya adalah photodioda. 3. Robot dilengkapi dengan mikrokontroler AT89S51

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dilakukan pembuatan proyek ini adalah sebagai berikut : 1. Salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa dalam menyelesaikan program studi D3 Fisika Instrumentasi. 2. Menerapkan disiplin ilmu yang berkaitan yang telah diperoleh selama perkuliahan. 3. Studi awal dalam pembuatan robot yang dapat mengikuti garis. 4. Memanfaatkan mikrokontroler AT89S51 sebagai tempat pemrosesan data otak dari sebuah robot. Universitas Sumatera Utara

1.4 Metoda Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang dilakukan oleh perancang adalah : 1. Melakukan studi ke perpustakaan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan judul tugas akhir ini. 2. Mengumpulkan dan membaca datasheet mengenai komponen yang digunakan. 3. Melakukan perancangan dan perakitan proyek 4. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing serta dosen-dosen staff pengajar yang berkaitan dengan realisasi di bidang masing-masing. 5. Melalui pengujian alat dan kinerja rangkaian.

1.5 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Meliputi latar belakang, batasan masalah, tujuan proyek, manfaat proyek, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Landasan Teori dalam bab ini akan dijelaskan meliputi arsitektur dan konstruksi mikrokontroler, bahasa program yang digunakan serta karakteristik dari komponen-komponen pendukung. Selain itu juga membahas tentang jenis sensor yang digunakan. Universitas Sumatera Utara

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dijelaskan perancangan alat yaitu diagram blok rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir progam yang diisikan ke mikrokontroler AT89S51

BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA

Meliputi hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian serta program yang diisikan pada mikrokontroler AT89S51.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Mengenai kesimpulan yang didapat setelah merakit proyek ini dan saran yang diberikan demi kesempurnaan dan pengembangan proyek ini pada masa yang akan datang kearah yang lebih baik. Universitas Sumatera Utara BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Pengenalan Mikrokontroler

Mikrokontroler sebagai teknologi mikroelektronik terbaru yaitu teknologi semikonduktor kehadiranya sangat membantu perkembangan dunia elektronika. Dengan arsitektur yang praktis dan harganya yang relatif murah tetapi memuat banyak kandungan transistor yang terintegrasi, sehingga mendukung dibuatnya rangkaian elektronika yang lebih portable. Mikrokontroler pertama kali diproduksi tahun 1976 dengan INTEL yang produksinya tipe 8747 MCS-48 yang di dalamnya terdapat 1 Kbyte EPROM, 64 Byte RAM, 27 Input Output dan 8 bit timer. Mikrokontroler merupakam sebuah single chip yang di dalamnya telah dilengkapi dengan CPU Central Prosessing Unit, RAM Random Acces Memory, ROM Read Only Memory, input dan output, TimerCounter, Serial COM Port yang secara spesifik digunakan untuk aplikasi-aplikasi kontrol dan bukan untuk aplikasi-aplikasi serbaguna Mikrokontroler umumnya bekerja pada frekuensi 4 MHz - 40 MHz. Universitas Sumatera Utara Read Only Memory ROM yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam. Random Access Memori RAM isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data. Mikrokontroler biasanya dilengkapi dengan UART Universal Asynchoronous Receiver Transmitter yaitu port serial untuk komunikasi serial asinkron, USART Universal AsynchoronousAsynchoronous Receiver Transmitter yaitu port serial yang digunakan untuk komunikasi serial asinkron dan sinkron yang kecepatannya 16 kali lebih cepat dari UART, SPI Serial Port Interface, SCI serial Communication Interface, BUS I2 C Inter-Intergrated Circuit BUS merupakan interface serial 2 jalur yang terdapat 8 bit, dan CAN Control Area Network dan J1850 merupakan standard pengkabelan SAE Society of Automotic Engineers. Mikrokontroler bisa dikelompokkan dalam satu keluarga, masing-masing mikrokontroler memiliki spesifikasi tersendiri namun cocok dalam pemrogramannya, contoh-contoh keluarga mikrokontroler adalah keluarga MCS-51, keluarga MC68HC05, keluarga MC68H11, keluarga AVR, keluarga PIC 8, mikrokontroller AT89S51 terdapat dalam keluarga MCS-51, dibandingkan mikrokontroler yang lain seperti AT89C51, AT89C52, dan AT89S52, bahasa-bahasa pemrogramannya berbeda-beda, dan memori Universitas Sumatera Utara atau kapasitasnnya juga lebih kecil, sedangkan mikrokontroler AT89S51 menggunakan bahasa asembly yang mudah dalam pemrogramannya, kapasitasnya juga lebih besar, dan yang menjadi dasar pemilihan mikrokontroler ini karena harganya relatif terjangkau, satu hal lagi mayoritas robot-robot yang dipertandingkan dalam KRI dan KRCI 2005 menggunakan mikrokontroler jenis ini. Maka permasalahan yang akan dibahas adalah cara pengaplikasian IC mikrokontroler AT89S51 pada robot sesuai dengan pengaplikasiannya.. Aplikasi mikrokontroler lainnya adalah dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan sistem telemetri. Misalnya pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang suatu sistem pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus sistem pengiriman data secara serial melalui pemancar, yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.

2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Setiap mikrokontroler memiliki arsitektur yang berbeda. Tetapi meskipun demikian memiliki keseragaman dalam pokok-pokok kerjanya. Universitas Sumatera Utara Pada dasarnya arsitektur mikrokontroler dapat dilihat pada pengalamatan kode dan pengalamatan datanya, yaitu tipe yang menggabungkan pengalamatn kode dengan pengalamatan data, serta tipe yang memisahkan alamat kode dengan alamat datanya. Keluarga MCS-51 termasuk dalam kategori yang memisahkan alamat kode maupun datanya. Ada beberapa mode pengalamatan pada mikrokontroler: 1. Pengalamatan langsung Pengalamatan lengsung dilakukan dengan memberikan nilai ke suatu register secara langsung dengan menggunakan tada “”. Contoh: MOV A,20h : isi akkumulator dengan bilangan 20 h MOV DPTR,25h : isi register DPTR dengan bilangan 25 h MOV R110h : isi register R1 dengan 10 h 2. Pengalamatan tak langsung Pengalamatan lengsung dilakukan untuk menunjukk ke sebuah register yang berisi alamat memori yang akan digunakan dalam operasi dengan menggunakan tada “”. AT89S51 mempunyai sebuah register 16 bit DPTR yang dapat digunakan untuk melakukan pengalamatan tidak langsung. Contoh: DEC R1 : kurangi isi RAM yang alamatnya ditunjukan oleh Register R1 Universitas Sumatera Utara 3. Pengalamatan kode Pengalamatan kode terjadi saat operand berfungsi sebagai alamat dari instruksi JUMP dan CALL. Contoh: ACALL Tunda - Tunda Mov A,20H Loop: DJNZ A, LOOP RET 4. Pengalamtan Bit Pengalamtan bit merupakan penunjukan alamat lokasi bit, baik yang berada di dalam RAM internal atau perangkat keras. Simbol . digunakan dalam operasi ini. Contoh: SETB P1.5 : set bit port 1.5 aktif SETB TR1 : set TR1 Timer 1 aktif Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi misalnya pengolah data, pengolah angka dan lain sebagainya, mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM-nya dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM- nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar Universitas Sumatera Utara artinya program kontrol disimpan dalam ROM bisa Masked ROM atau Flash PEROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

2.1.2 Konstruksi AT89S51

AT89S51 adalah mikrokontroler keluaran Atmel Coorporation, dengan 4K byte Flash programmable and erasable read only memory . Mikrokontroler ini turunan dari keluarga MCS-51, memori dengan teknologi nonvolatile memory. Memori ini digunakan untuk menyimpan instruksi berstandar kode MCS-51 sehingga memungkinkan mikrokontroler ini bekerja dalam mode operasi keping tunggal yang tidak memerlukan external memory. Berikut spesifikasi dari AT89S51: 1. Kompatibel dengan dengan mikrokontroler MCS 51 2. 8 K byte In-system Programmable ISP flash memori dengan kemampuan 1000 kali bacatulis 3. 128 × 8-bit RAM internal 4. 32 jalur IO yang dapat deprogram. 5. Dua buah 16 bit TimerCounter 6. Enam sumber interupsi 7. Saluran Full Duplex Serial UART 8. Mode pemogramman ISP yang fleksibel byte dan page mode Universitas Sumatera Utara Penggunaan IC AT89S51 memiliki beberapa keuntungan dan keunggulan, antara lain tingkat kendala yang tinggi, komponen hardwere eksternal yang lebih sedikit, kemudahan dalam pemrograman dan hemat dari segi biaya. IC AT89S51 memiliki program internal yang mudah untuk dihapus dan diprogram kembali secara berulang- ulang. Pada pesawat ini IC AT89S51 berfungsi sebagai sentral kontrol dari segala aktivitas pesawat. Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S51 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 12 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler. Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S51 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash PEROM Programmer. Sarana InputOuput yang disediakan cukup banyak dan bervariasi AT89S51 mempunyai 32 jalur InputOuput. Jalur InputOuput paralel dikenal sebagai Port 1 P1.0..P1.7 dan Port 3 P3.0..P3.5 dan P3.7. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51 Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 : Pin 1 sampai 8 Pin 1-8 merupakan port 1 yang menjadi saluran bus dua arah inputoutput 8 bit. Dengan internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan dan dapat mengendalikan empat input TTL. Port ini juga digunakan sebagai saluran alamat pada saat pemrograman dan verifikasi. Pin 9 RST Merupakan masukan reset aktif tinggi. Pulsa transisi dari rendah ke tingggi akan mereset mikrokontroler ini. AT89S51 Universitas Sumatera Utara Pin 10 – pin 17 Port 3 Port 3 merupakan 8 bit port IO dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut : Tabel 1.1 Fungsi Port 3 Mikrokontroler AT89S51 Nama pin Fungsi P3.0 pin 10 RXD Port input serial P3.1 pin 11 TXD Port output serial P3.2 pin 12 INTO interrupt 0 eksternal P3.3 pin 13 INT1 interrupt 1 eksternal P3.4 pin 14 T0 input eksternal timer 0 P3.5 pin 15 T1 input eksternal timer 1 P3.6 pin 16 WR menulis untuk eksternal data memori P3.7 pin 17 RD untuk membaca eksternal data memori Pin 18 dan 19 Jalur ini merupakan masukan ke penguat isolator berpenguatan tinggi. Mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada chip, kecuali rangkaian kristral yang mengendalikan frekuensi osilator. Oleh karena itu, pin 18 dan 19 sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu, XTAL 1 juga dapat digunakan sebagai input untuk inverting osilator amplifier dan input ke rangkaian internal clock sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting osilator amplifier. Universitas Sumatera Utara Pin 20 GND Merupakan ground sumber tegangan yang diberi simbol GND. Pin 21 – pin 28 Port 2 Port 2 berfungsi sebagai IO biasa atau high order address, pada saat mengakes memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL. Pin 29 PSEN Progam store enable PSEN merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal yang masuk ke dalam saluran bus selama proses pemberian atau pengambilan instruksi fetching. ALEPROG pin 30 Address latch Enable ALEPROG merupakan penahan alamat memori eksternal pada port 1 selama mengakses ke memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai pulsa sinyal input program PROG selama proses pemograman. Pin 31 EA Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi Universitas Sumatera Utara high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt. Pin 39-Pin 32 Port 0 Port 0 dapat berfungsi sebagai IO biasa, low order multiplex addressdata ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai IO biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex addressdata, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program. Pin 40 VCC Merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol Vcc.

2.2 Komponen Pendukung