Untuk mengangkat benda akan digunakan sebuah motor stepper yang dihubungkan dengan sebuah forklift, sehingga bendabarang dapat
diangkatditurunkan oleh robot.
I.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
Memanfaatkan mikrokontroler AT89S51 sebagai pusat kendali otak dari sebuah sistem robot.
2. Membuat robot sederhana yang dapat bergerak otomatis dan dapat
diperintah untuk menyusun barang dengan mengikuti garis sebagai jalurnya.
I.4 Batasan Masalah
Mengacu pada hal diatas, batasan masalah adalah : Garis yang digunakan harus berwarna hitam dan lantai berwarna putih,
sehingga perbedaan warnanya tajam agar sensor tidak salah mengenali warna garis.
Robot hanya dilengkapi dengan sensor garis, sehingga tidak bisa mendeteksi keberadaan dinding didepannya.
Robot hanya bisa membawa dan meletakkan benda pada tempatnya sesuai dengan yang diperintahkan, robot tidak bisa mengambil benda sendiri.
Universitas Sumatera Utara
I.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari robot otomatis
penyusun barang berbasis mikrokontroler AT89S51, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB II. 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 AT89S51 hardware dan software, bahasa program yang digunakan, teori mengenai motor DC, infra merah dan photodioda sebagai
penerima infra merah.
BAB III. PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler
AT89S51.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV. ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai rangkaian-rangkaian yang digunakan, penjelasan mengenai
program yang diisikan ke mikrokontroler AT89S51.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat
lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.
Universitas Sumatera Utara
DIAGRAM BLOK PERANCANGAN ROBOT OTOMATIS PENYUSUN BARANG
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Program diawali dengan start yang berarti bahwa robot dihidupkan. Selanjutnya program akan menunggu penekanan pada salah satu tombol pada
robot. Setelah benda diletakkan pada forklift yang ada pada robot, kemudian tombol ditekan, maka robot akan melihat tombol mana yang ditekan. Jika tidak
ada penekanan pada salah satu tombol, maka robot akan terus menunggu sampai ada penekanan pada salah satu tombol. Jika terjadi penekanan pada tombol 1,
maka penekanan ini akan dianggap sebagai perintah untuk menyimpanmenyususn barang di ruangan 1, sehingga robot akan mulai bergerak
memutar roda dan mengikuti jalur 1. Kemudian ketika robot sampai di ruangan 1, maka robot akan meletakkan barang dan kembali ke posisi awal untuk menunggu
perintah selanjutnya. M
ikr okont
rol er A
T89S 51
Jembatan H Pengendali Motor
Motor Kanan
6 buah Sensor Garis
Jembatan H Pengendali Motor
Driver Motor Stepper
Motor Kanan
Motor Stepper
3 buah tombol perintah
Display Seven Segmen
Universitas Sumatera Utara
Demikian seterusnya, langkah yang sama juga akan dilakukan oleh robot, ketika terjadi penekanan pada tombol yang lainnya.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PERANGKAT KERAS
2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontoler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar market need dan teknologi
baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat
diproduksi secara massal dalam jumlah banyak sehingga harga menjadi lebih murah dibandingkan mikroprosesor. Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler
hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih.
Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan
yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa
diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin
menggunakan komputer PC yang harus dipasang disamping atau di belakang mesin permainan yang bersangkutan.
Universitas Sumatera Utara
Selain sistem tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler 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.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi misalnya pengolah kata, 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 relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka
perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program
control 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.
Universitas Sumatera Utara
2.1.2. Kontruksi AT89S51
Mikrokontrol 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 24 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.
Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. 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. Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang
sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu
mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble- Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak
dipakai UV-EPROM Ultra Violet Eraseable Progamble ROM yang kemudian
Universitas Sumatera Utara
dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.
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.
Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu
sudah cukup. Sarana InputOuput yang disediakan cukup banyak dan bervariasa.
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.
Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51
Universitas Sumatera Utara
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 :
VCC Pin 40
Suplai tegangan
GND Pin 20
Ground
Port 0 Pin 39-Pin 32
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, por ini akan mempunyai internal pull up.
Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.
Port 2 Pin 21 pin 28
Port 2 berfungsi sebagai IO biasa atau high order address, pada saat mengaksememori 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.
Universitas Sumatera Utara
Port 3 Pin 10 pin 17
Port 3 merupakan 8 bit port IO dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :
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
RST pin 9
Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.
ALEPROG pin 30
Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam
PROG selama memprogam Flash.
PSEN pin 29
Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal.
Universitas Sumatera Utara
EA pin 31
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika
kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12
Volt.
XTAL1 pin 19
Input untuk clock internal.
XTAL2 pin 18
Output dari osilator.
Motor Langkah Stepper
Motor langkah stepper banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau di perlukan sebagian dari
putaran motor. Suatu contoh dapat di jumpai pada disk drive, untuk proses pembacaan danatau penulisan data kedari cakramdisk, head baca-tulis
ditempatkan pada tempat yang tepat di atas jalur atau track pada cakram, untuk head tersebut di hubungkan dengan sebuah motor langkah.
Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga di jumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat di gunakan dalam perancangan
suatu alat mekatronik atau robot. Motor langkah berukuran besar digunakan,
Universitas Sumatera Utara
misalnya, dalam proses pengeboran logam yang menghendaki ketepatan posisi pengeboran, dalam hal ini di lakukan oleh sebuah robot yang memerlukan
ketepatan posisi dalam gerakan lengannya dan lain-lain.
Pada gambar di bawah ditunjukkan dasar susunan sebuah motor langkah stepper.
Gambar 2.2 Diagram motor langkah stepper
Magnet permanen U-S berputar kearah medan magnet yang aktif. Apabila kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, maka akan timbul medan magnet
dan rotor akan berputar mengikuti medan magnet tersebut.setiap pengalihan arus ke kumparan berikutnya menyebabkan medan magnet berputar berputar menurut
suatu sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan motor langkah yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan
sudut perputaran motor.Jika pengalihan arus di tentukan, maka rotor akan
U
S A
D B
A C
B
Universitas Sumatera Utara
berhenti pada posisi terakhir. Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, maka slip akan dapat dihindari. Sehingga tidak di perlukan umpan balik feedback pada
pengendalian motor langkah.
Motor langkah yang akan di gunakan memiliki 4 fase pole atau kutub, pengiriman pulsa dari mikrokontroler ke rangkaian motor langkah dilakukan
secara bergantian, masing-masing 4 data sesuai dengan jumlah phase-nya, sebagian di tunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.3 Pemberian datapulsa pada motor stepper
Pada saat yang sama ,untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada 2 dua masukan atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 high, atau dengan
kata lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 satu sedangkan lainnya bernilai 0 nol.
2.2 PERANGKAT LUNAK 2.2.1. Bahasa Assembly MCS-51