Aplikasi sensor ultrasonik sebagai alat ukur laju kendaraan di jalan raya berbasis atmega8535

APLIKASI SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI ALAT UKUR

LAJU KENDARAAN DI JALAN RAYA BERBASIS

ATMEGA8535

TUGAS AKHIR

NOVITA SARI SINAGA 122408048

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN

APLIKASI SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI ALAT UKUR

LAJU KENDARAAN DI JALAN RAYA BERBASIS

ATMEGA8535

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Ahli Madya

NOVITA SARI SINAGA 122408048

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN

i

PERSETUJUAN

Judul :Aplikasi sensor ultrasonik sebagai alat ukur laju kendaraan di jalan raya berbasis atmega8535

Kategori : Tugas Akhir

Nama : Novita Sari Sinaga

NomorIndukMahasiswa : 122408048

Program Studi : Diploma III (D-3) Fisika

Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan IlmuPengetahuanAlam Universitas Sumatra Utara

Disetujui di Medan, juli 2015

DisetujuiOleh

Ketua Program Studi Pembimbing,

Dr. Susilawati, M.Si

NIP. 197412072000122001 NIP : 197211152000121001 Tua Raja Simbolon.M.Si

ii

PERNYATAAN

APLIKASI SENSOR ULTRA SONIK SEBAGAI ALAT UKUR LAJU KENDARAAN DI JALAN RAYA BERBASIS ATMEGA8535

TUGAS AKHIR

Sayamengakuibahwatugasakhiriniadalahhasilkaryasendiri.Kecualibeberapakutipa ndanringkasan yang masing-masingdisebutkansumbernya.

Medan, juli 2015

NOVITA SARI SINAGA NIM. 122408048

iii

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, dengan limpahan berkat-NYA penyusunan proyek ini dapat diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini yaitu kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Dr.Marpongahtun,M.Sc selaku Pembantu Dekan I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

3. Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Tua Raja Simbolon,M.Si,selaku pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan Laporan Proyek ini.

5. Seluruh Staf Pengajar / Pegawai program studi fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.

6. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moril dan materil yang sangat membantu dalam menyelesaikan Laporan Proyek ini.

7. Senior kami Fathurrahman yang telah memberikan bantuan berupa ilmu dan motivasi dalam menyelesaikan Laporan Proyek ini.

8. Rekan Fisika Instrumentasi D3 yang memberikan bantuan penulis untuk menyelesaikan Laporan ini.

9. Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjakan Laporan Proyek yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Akhir kata penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

iv

APLIKASI SENSOR ULTRA SONIK SEBAGAI ALAT UKUR LAJU

KENDARAAN DI JALAN RAYA BERBASIS ATMEGA8535

ABSTRAK

Sistem pengukuran mempunyai peranan penting dalam kehidupan manusia, khususnya untuk mengetahui nilai dari besaran fisis. Pengukuran adalah membandingkan besaran fisis yang belum diketahui nilainya dengan besaran fisis yang telah diketahui nilainya. Hasil pengukuran bersifat universal yang dapat dinyatakan dalam angka dan satuan atau nilai dan satuan, misalnya pengukuran kecepatan, dan lain-lain.Penelitian ini bertujuan untuk membuat alat pendeteksi kecepatan benda bergerakmeggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler Atmega8535. MikrokontrolerAtmega8535 berfungsi sebagai tempat memproses tegangan yang diterima dari sensor ultrasonik yang akan dirubah menjadi sebuah data berupa informasi yang akan ditampilkanpada LCD (Liquid Crystal Display). Sensor yang digunakan pada sistem pendeteksi bendabergerak ini terbagi menjadi dua bagian yaitu transmitter sebagai memancarkan sinyal dan receiver sebagai penerima sinyal. LCD yang digunakan pada sistem pendeteksi benda bergerak ini adalahjenis LCD M132 dengan tampilan 2x16 (2 baris dan 16 kolom). Alat ini dapat mendeteksikecepatan benda bergerak jika benda melewati dari sensor pertama sampai ke sensor ke dua.

Kata Kunci :MikrokontrolerATM8535, Sensor Ultrasonik,LCD (Liquid Crystal Display)

v DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ... i

Pernyataan ... ii

Kata Pengantar ... iii

Abstrak ... vi

Daftar Isi ... v

Daftar Tabel ... vi

Daftar Gambar ... vii

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang masalah ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 3

1.3. Tujuan Penulisan ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 4

1.5. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II. LANDASAN TEORI ... 6

2.1. Sensor Ultrasonik ... 6

2.1.1.Pemancar ultrasonik (transmitter) ... 8

2.1.2. Penerima ultrasonik ( receiver ) ……… 9

2.2. Menggunakan ultrasonik range sensor Hc-SR04 dan SDM-IO ... 10

2.2.1. HC-SR04 ... 11

2.2.2. SDM-IO ... 12

2.3. Mikrokontroller ATmega 8535 ... 13

2.3.1. Asitektur mikrokontroller AVR ATmega 8535 ... 13

2.3.2. Fitur ATmega8535 ... 15

2.3.3. Konfigurasi Pin ATmega8535 ... 16

2.3.4. Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8535 ... 18

2.3.5. Peta Memory ATMega8535 ... 21

2.3.6. Register Serba guna ( General Purpose Register) ... 23

2.4. USART. ... 24

2.4.1. Status Register (SREG) ... 24

BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ... 32

3.1. Diagram Blok Rangkaian ... 32

3.1.1. Fungsi Tiap Blok ... 33

3.2. Rangkaian Penstabilteganggang(regolator) ... 33

3.3. Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535 ... 34

3.4. Perancangan Rangkaian LCD ... 35

3.5. Perancang Rangkaian Sensor Ultrasonok Ping ... 36

vi

3.7. Flowchart Sistem ... 39

3.8. Miniatur System Secara Keseluruhan ... 40

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 41

4.1.Pengujian Rangkaian Power Supply ... 41

4.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller Atemga8535 ... 41

4.3.Intefacing LCD 2 x 16 ... 42

4.4.Pengujian Rangkaian sensor ultrasonik ... 44

4.5 Pengujian Rangkaian Buzzer ... 46

4.6 Pengujian sistem keseluruhan ... 46

BAB V. PENUTUP ... 49

5.1.Kesimpulan ... 49

5.2. Saran ... . 49

DAFTAR PUSTAKA ... 47 LAMPIRAN

vii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.5.1 Oprasi Dasar LCD……… 29

Tabel 2.5.2 Konfigurasi PIN LCD………. 29

Tabel 2.5.3 Konfigurasi PIN LCD………. 30

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.2 HC-SR 04 dan Siap Digunakan 10

Gambar 2.3 HC-SR04 Terhubung Dengan Arduino 11

Gambar 2.4 SDM-10 Dan Arduino uno 12

Gambar 2.5 Arsitektur ATMega8535 15

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin ATMega8535 . 17

Gambar 2.7 Organisasi memori ATMega8535 21

Gambar 2.8 (a) Register I/O Sebagai Memori Data 22

(b) Register I/O sebagai I/O 22

Gambar 2.9 Register Serba guna 23

Gambar 2.10 Status Register 25

Gambar 2.11 LCD 2 x 16 27

Gambar 2.12 Konfigurasi Pin LCD 28

Gambar 2.12 Konfigurasi Pin LCD 29

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 32

Gambar 3.2 Rangkaian Regulator 33

Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8535 34

Gambar 3.4 Rangkaian LCD 36

Gambar 3.5 Rangkaian Skematik Sensor Ultrasonik 37

Gambar 3.6 Rangkaian Buzzer 38

Gambar 3.7 Flowchar Sistem 39

iv

APLIKASI SENSOR ULTRA SONIK SEBAGAI ALAT UKUR LAJU

KENDARAAN DI JALAN RAYA BERBASIS ATMEGA8535

ABSTRAK

Sistem pengukuran mempunyai peranan penting dalam kehidupan manusia, khususnya untuk mengetahui nilai dari besaran fisis. Pengukuran adalah membandingkan besaran fisis yang belum diketahui nilainya dengan besaran fisis yang telah diketahui nilainya. Hasil pengukuran bersifat universal yang dapat dinyatakan dalam angka dan satuan atau nilai dan satuan, misalnya pengukuran kecepatan, dan lain-lain.Penelitian ini bertujuan untuk membuat alat pendeteksi kecepatan benda bergerakmeggunakan sensor ultrasonik berbasis mikrokontroler Atmega8535. MikrokontrolerAtmega8535 berfungsi sebagai tempat memproses tegangan yang diterima dari sensor ultrasonik yang akan dirubah menjadi sebuah data berupa informasi yang akan ditampilkanpada LCD (Liquid Crystal Display). Sensor yang digunakan pada sistem pendeteksi bendabergerak ini terbagi menjadi dua bagian yaitu transmitter sebagai memancarkan sinyal dan receiver sebagai penerima sinyal. LCD yang digunakan pada sistem pendeteksi benda bergerak ini adalahjenis LCD M132 dengan tampilan 2x16 (2 baris dan 16 kolom). Alat ini dapat mendeteksikecepatan benda bergerak jika benda melewati dari sensor pertama sampai ke sensor ke dua.

Kata Kunci :MikrokontrolerATM8535, Sensor Ultrasonik,LCD (Liquid Crystal Display)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang Masalah

Suatu benda yang bergerak pastimempunyai kecepatan, di dalam sistem lalulintas misalnya, kecepatan suatu kendaraanbaik motor atau mobil dapat diukurkecepatannya secara otomatis atau manual,dimana data kecepatan kendaraan tersebutdiperlukan untuk kebutuhan tertentu.Kecepatan suatu kendaraan di jalan rayasangat berpengaruh bagi keamananpengendara lain dan demi terciptanyakeselamatan terhadap pengendara lain, makamuncul ide untuk membuat suatu sistem yang dapat mengukur dan mengetahuikecepatan kendaraan yang melintas di jalanraya. Disamping kecepatan kendaraantersebut dapat diketahui, sistem ini juga mampu mengidentifikasi jenis kendaraandan pemilik kendaraan yang digunakan.Di dalam sistem lalu lintas, sistem inibisa diterapkan untuk mengukur kecepatanmobil yang melintasi sensing element berupasensor Ultrasonik, data yang diperolehkemudian diproses oleh sebuah perangkatelektronika berupa mikrokontroler Atmega8535 kemudian hasil pemrosesan tersebutditampilkan pada sebuah display LCD yangmenampilkan data kecepatan kendaraanyang bergerak. Bagi pihak kepolisian jika sistem inidirealisasikan akan sangat berguna karenadapat membantu mengetahui kecepatankendaraan di jalan raya yang melewati bataskecepatan serta dapat langsung mengetahuiidentitas data pemilik kendaraanelektronika berupa mikrokontroler Atmega8535 kemudian hasil pemrosesan tersebutditampilkan pada sebuah display LCD yangmenampilkan data kecepatan kendaraanyang

2

bergerak.Sistem pengukuran mempunyai peranan penting dalam kehidupan manusia, khususnya untuk mengetahui nilai dari besaran fisis.Pengukuran adalah membandingkan besaran fisis yang belum diketahui nilainya dengan besaran fisis yang telah diketahui nilainya.Hasil pengukuran bersifat universal yang dapat dinyatakan dalam angka dan satuan atau nilai dan satuan, misalnya pengukuran kecepatan, dan lain-lain.

Selain itu teknologi saat ini juga merambah ke realitas kehidupan manusia, Salah satunya adalah pengembangan suatu sistem pengamanan diruas jalan tol . Dengan berbagai fasilitas yang ada, sistem pengamanan ini mempermudah masyarakat umum untuk mengetahui kecepatan disaat berlalu lintas apabila si pengendaraan melewati kecepatan yang telah ditentukan oleh pihak yang tertentu. Fasilitas tersebut didapat karena adanya beberapa piranti sensor yang nantinya dapat mendeteksi suatu keadaan yang tidak sesuai dengan kriteria keadaan yang diharapkan yaitu nyaman, aman. Untuk itulah penulis mencoba untuk membuat suatualat dan Penulisan TugasAkhir dengan judul “Aplikasi Sensor Ultra SonikSebagai Alat Ukur Laju Kendaraan Di Jalan Raya Berbasis ATMega8535”.

3 1.2.RumusanMasalah

Dalam merancang dan membuatAplikasi Sensor UltrasonikSebagai Alat Ukur Laju Kendaraan Di Jalan Raya Berbasis ATMega8535”. Penulis akan membahas dan menganalis rangkaian tersebut secara blok per blok. Komponen yang digunakan dalam perancangan akan dibahas fungsinya secara umum dan karakteristik tidak dibahas.

1.3.Tujuan Penulisan

Adapun Tujuan dari penulisan tugas akhir ini sebagai berikut : 1. Mengetahui prinsip kerja sensor ultrasonik

2. Merancang kelajuan sensor ultrasonik menggunkan mikrokontroller 3. Merancangkelajuan benda bergerak

4. Mengetahui persen ralat sensor ultrasonik sebagai alat ukur kendaraan dijalan raya berbasis atmega 8535

1.4. Manfaat Penulisan

1. Dapat digunakan sebagai alat ukur kelajuan benda bergerak

2. Menambah pengetahuan penulis dan masyarakat tentang alat ukur kelajuan benda begerak menggunakan sensor berbasis atmega 8535.

4 1.5.Batasan Masalah

Dalamperencanaan penulisaniniterdapat beberapa batasanmasalah sebagai berikut: 1. Rancangan menggunakan sensor gerak ultrasonik

2. Mikrokontroller yang digunakan adalah mikrokontroller ATMega8535. 3. Rancangan hanya mengendalikan kelajuan benda bergerak dengan batas

waktu

4. Rancangan menggunakan program codevision AVR sebagai compile. 5. Program mendeteksi kelajuan benda berdasarkan perubahan logika yang

dikeluarkan oleh sensor.

6. Program menentukan waktu tempuh yaitu timer berdasarkan deteksi sensor.

1.6.SistematikaPenulisan

Untukmempermudahpembahasandanpenulisan laporan ini, penulis membuat susunan bab – bab yang membentuk laporan ini dalam sistematika penulisan laporan dengan urutan sebagai berikut :

BAB 1 PENDAHULUAN

Dalambabini berisikanmengenailatarbelakang,rumusanmasalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2 LANDASAN TEORI

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian dan bahasa program yang diguna kan,serta karakteristik dari komponen-komponen pendukung.

5

BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Bab ini berisikan tentang proses perancangan dan pembuatan alat. Mulai dari peancangan dan pembuatan system secara hardware atau software

BAB 4HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan system kerja alat, pen

jelasanmengenairangkaian-rangkaian yang digunakan,

penjelasanmengenaiprogram yangdiisikankemikrokontroller ATMega8535 BAB 5 PENUTUP

Dalambabinimenjelaskankesimpulandansaran darialatataupun data yangdihasilkandari alat.Babinijugamerupakanakhirdaripenulisanlaporan TA ini.

6 BAB II

LANDASAN TEORI 2.1 Sensor Ultra Sonik

Sensor ultrasonik adalah gelombang ultrasonik dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik.Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul). Prinsip kerja dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut :

1. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik.

2. Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal / gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima Ultrasonik.

3. Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Dengan kata lain kecepatan adalah perpindahan selama selang waktu tertentu. Apabila

7

kecepatan, kelajuan dinyatakan dengan v, perpindahan, jarak dinyatakan s dan waktu tempuh t secara matematis dirumuskan :

v =�

� ………(2.1)

dengan :

v = kelajuan (m/s) s = jarak (m)

t = waktu tempuh (s)

Kecepatan dan kelajuan hanya dibedakan oleh arahnya saja, sehingga keduanya mempunyai satuan yang sama yaitu m/s. Kecepatan rata-rata adalah hasil bagi perpindahan dan selang waktu.

Gambar 2.1Kedudukan awal benda A berpindah ke B

Misal dari gambar di atas perpindahaan Δx (delta x) ditempuh dalam selang waktu Δt (delta t), maka kecepatan rata-rata v dirumuskan :

v = Δ_Δ�

�……….(2.2)

dengan :

v = Kecepatan rata-rata (m/s)

Δx= jarak (m) Δx = x2 – x1

8

Δt = t2 – t1 Δ = delta 2.1.1 Pemancar Ultrasonik (Transmitter₎

Pemancar Ultrasonik ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal sinusoidal berfrekuensi diatas 20 KHz menggunakan sebuah transducer transmitter ultrasonik Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adlah sebagai berikut :

1. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.

2. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan transistor.

3. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.

4. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.

5. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.

6. Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak – balik dengan Vpeak-peak adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V)

9 2.1.2 Penerima Ultrasonik (Receiver₎

Penerima Ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yang sesuai. Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasi frekuensi dengan menggunakan rangkaian band pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaian komparator (pembanding) dengan tegangan referensi ditentukan berdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran komparator pada kondisi ini adalah high (logika ‘1’) sedangkan jarak yang lebih jauh adalah low (logika’0’).Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian pengendali (mikrokontroler).

2.2. Menggunakan Ultrasonic Range Sensor HC-SR04 dan SDM-IO

. Ultrasonik modul umunya berbentuk papan elektronik ukuran kecil dengan beberapa rangkaian elektronik dan 2 buah transducer.Dari 2 buah transducer ini, salah satu berfungsi sebagai transmitter dan satu lagi sebagai receiver.Ada juga modul yang hanya mempunyai 1 buah transducer, berfungsi sebagai transmitter dan receiver sekaligus. Tersedia pin VCC, TRIG, ECHO dan GND. Ada juga modul yang pin TRIG dan ECHO-nya digabung menjadi satu dan pemakaiannya berganti-ganti. Ultrasonik modul ini bekerja dengan cara menghasilkan gelombang suara pada frekuensi tinggi, yang kemudian dipancarkan oleh bagian transmitter. Pantulan gelombang suara yang mengenai benda di depannya akan ditangkap oleh bagian receiver. Dengan mengetahui lamanya waktu antara

10

dipancarkannya gelombang suara sampai ditangkap kembali, kita dapat menghitung jarak benda yang ada di depan modul tersebut. Kita mengetahui kecepatan suara adalah 340m/detik. Lamanya waktu tempuh gelombang suara dikalikan kecepatan suara, kemudian dibagi 2 akan menghasilkan jarak antara ultrasonic modul dengan benda didepannya.

Gambar 2.2 HC-SR04 dan SDM-IO siap digunakan 2.2.1. HC-SR04

HC-SR04 termasuk modul ultrasonic yang mudah digunakan.Sudah tersedia Arduino library sehingga anda sudah bisa langsung menggunakannya.Arduino library dan contoh program untuk HC-SR04 dapat

didownload dari li

Arduino di computer. HC-SR04 memiliki 4 pin, VCC, TRIG, ECHO dan GND. VCC dihubungkan dengan 5V dari Arduino dan GND dengan GND pada Arduino. TRIG terhubung pada pin digital 12 dan ECHO dihubungkan dengan pin digital 13. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini.

11

HC-SR04 dan Arduino Uno Hubungkan board Arduino anda dengan komputer menggunakan kabel USB dan upload program di bawah ini. Kalau tidak ada pesan error maka modul ultrasonic akan langsung bekerja mengukur jarak benda di depannya. Gunakan Serial Monitor (Ctrl+Shift+M) pada software Arduino untuk melihat hasil pengukuran.

2.2.2. SDM-IO

SDM-IO adalah modul ultrasonic yang sama seperti HC-SR04. Berbeda di jarak jangkauan pengukuran jarak, di mana SDM-IO memiliki jarak jangkauan yang lebih pendek. Cara pemakaiannya kurang lebih sama dengan HC-SR04, tapi dengan level sinyal yang terbalik. Kalau HC-SR04 menggunakan sinyal HIGH dengan durasi 10 microseconds, maka SDM-IO menggunakan sinyal LOW dengan durasi 10 micrseconds. SDM-IO memiliki 4 pin, sama seperi HC-SR04, VCC, TRIG, ECHO dan GND. Hubungkan pin-pin ini sama seperti pada HC-SR04. VCC dihubungkan dengan 5V dari Arduino dan GND dengan GND pada Arduino. TRIG terhubung pada pin digital 12 dan ECHO dihubungkan dengan pin digital 13.

Gambar 2.4 SDM-IO dan Arduino Uno

SDM-IO dan Arduino Uno Hubungkan kembali board Arduino anda dengankomputer menggunakan kabel USB dan upload program di bawah ini.Sama halnya pada penggunaan HC-SR04, kalau tidak ada pesan error maka modul ultrasonic akan langsung bekerja mengukur jarak benda di depannya.

12

Gunakan Serial Monitor (Ctrl+Shift+M) pada software Arduino untuk melihat hasil pengukuran.

2.3 Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler dapat dianalogikan sebagai sebuah sistem komputer yang dikemas dalam sebuah chip, artinya di dalam sebuah IC mikrokontroler sebetulnya sudah terdapat kebutuhan minimal agar mikroprosesor dapat bekerja, yaitu meliputi mikroprosesor, ROM, RAM, I/O dan clock seperti halnya yang dimiliki oleh sebuah PC. Mengingat kemasannya yang berupa sebuah chip dengan ukuran yang relatif lebih kecil, tentu saja spesifikasi dan kemampuan yang dimiliki oleh mikrokontroller akan menjadi lebih rendah bila dibandingkan dengan sistem komputer seperti PC baik dilihat dari segi kecepatannya. Tidak seperti system 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.

Meskipun dari sebuah kemampuan lebih rendah tetapi mikrokontroller memiliki kelebihan yang tidak bisa diperoleh pada sistem komputer yaitu,dengan kemasannya yang kecil dan kompak membuat mikrokontroller menjadi lebih fleksibel dan praktis digunakan terutama pada sistem-sistem yang relatif tidak terlalu kompleks atau tidak memerlukan bahan komputasi yang tinggi.

2.3.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR ATmega8535

Mikrokontroller AVR merupakan keluarga mikrokontroller RISC (Reduced Instruction Set Computing) keluaran Atmel. Konsep arsitektur AVR pada mulanya dibuat oleh dua orang mahasiswa di Norwegian institute of Technology ( NTH ) yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Mikrokontroler

13

ATMega8535 merupakan salah satu anggota mikrokontroller AVR 8-bit.AVR merupakan mikrokontroller dengan arsitektur Harvard dimana antara kode program dan data disimpan dalam memori secara terpisah.Umumnya arsitektur Havard ini menyimpan kode program dalam memori permanen atau semi-permanen (non Volatille).Sedangkan data disimpan dalam memori tidak semi-permanen (Volatile).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 semuanaya ada dalam ATMega8535.

Selain itu kemampuan kecepatan eksekusi yang lebih tinggi menjadi alasan bagi banyak orang untuk beralih dan lebih memilih untuk menggunakan mikrokontroller jenis AVR dari pada pendahulu nya keluarga MCS-51.Secara garis besar, mikrokontroler ATMEGA8535 memiliki arsitektur harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan unjuk kerja dan pararelisme. Instruksi-instruksi dalam memori program dieksekusi dalam salah satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi di kerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memeori program. 32x 8bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi Arithcmetic Logic Unit (ALU) yang dapat dilakukan dalam 1 siklus. 6 dari register serba guna dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16- bit pada mode pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memory data. Hampir semua instruksi AVR ini memiliki format 16-bit(word).

Selain register serba guna terdapat register lain yang tepetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan

14

untuk beberapa fungsi khusus antara lain sebagai register kontrol timer/counter, interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM dan Fungsi I/O lainnya.Register-register ini menempati memori pada alamat 0x20h-0x5fh.

Gambar 2.5Arsitektur ATMega8535

2.3.2 Fitur ATMega8535

Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega8535:

1. 130 macam instruksi, yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

2. Kecepatan mencapai 16 MPS dengan clock 16 MHZ. 3. 512 Byte internal EEPROM.

4. 32x8-bit register serba guna.

5. 8 Kbyte Flash memory, yang memiliki fasilitas In-System Programing. 6. 512 Byte SRAM.

7. Programming Lock, fasilitas untuk mengamankan kode program. 8. 4 channel output PWM.

15

10. 2 Buah timer/counter 8-bit dan 1 buah timer/counter 16-bit. 11. Serial USART.

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

14. On-Chip Analog comparator. 2.3.3 Konfigurasi Pin ATMega8535

Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 40 pin untuk model PDIP ditunjukkan pada Gambar 2.2, dan 44 pin untuk model TQFP dan PLCC. Nama-nama pin pada mikrokontroler ini adalah :

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya digital.

2. GND merupakan pin ground untuk catu daya digital.

3. Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O 8bit dua arah(bi-directional) dan pin masukan 8 chanel ADC.

4. Port B (PB0 – PB7) merupakan akan pin I/O 8 bit dua arah (bi-directional)dengan resistor pull-up internal dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator analog dan SPI.

5. Port C (PC0 – PC7) merupakan pin I/O 8bit dua arah (bi-directional)dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komperator analog, input ADC dan Timer Osilator.

6. Port D (PD0 – PD7) merupakan pin I/O 8 bit dua arah(bi-directional) dan pin fungsi khusus, yaitu komperator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.

16

8. XTAL1 merupakan input ke penguat osilator pembalik dan input ke internal clock.

9. XTAL2 merupakan out put dari penguat oslator pembalik.

10. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC yang terhubung ke portA.

11. AREF merupakan pin tegangan referensi analog ADC.

Gambar 2.6Konfigurasi Pin ATMega8535

2.3.4 Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler ATMega8535 : 1. Port A

Merupakan 8-bit dua arah bi-directional port I/O,dengan menggunakan resistor pull-up internal dimana setiap pinnya dapat diatur per bit. Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara

17

langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan8 channel ADC.

2. Port B

Merupakan 8-bit dua arah(bi-directional) port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.Selain sebagai port I/O 8 bit port B juga dapat difungsikan secara individu sebagai berikut:

 PB7: SCK ( SPI Bus Serial Clock)

 PB6: MISO( SPI Bus Master Input/ Slave Out put)

 PB5: MOSI( SPI Bus Master Output/Slave Input).

 PB4: SS (SPI Slave Select Input)

 PB3: AIN1(Analog Comparator Negatif Input) OC0 (Out put Compare Timer/counter 0)

 .PB2: AIN0 (Analog Comparator Positif Input) INT2 (External Interrupt 2 Inpt)

 PB1:T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)

 PB0:T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output)

18 3. Port C

Merupakan port I/O 8-bit dua arah (bi-directional).Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, Port C juga difungsikan secara individu sebagai berikut:

 PC7: TOSC2 (Timer Oscillator 2)

 PC6: TOSC1 (Timer Oscillator 1)

 PC1: SDA (Serial Data Input/Output)

 PC0: SCI (Serial Clock) Port D

Merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) .Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus sebagai berikut:

 PD7: OC2 ( Ouput Compare Timer/Counter 1)

 PD6: ICP1 ( Timer Counter 1 input capture)

19

 PD4: OC1B ( Output Compare B Timer/Counter 1)

 PD3: INT1 ( External Interrupt 1 Input)

 PD2: INT0 ( External interrupt 0 Input)

 PD1: TXD ( USART Transmit)

 PD0: RXD ( USART Receive)

4. RESET

RST pada pin 9 merupakan pin reset yang akan bekerja bira diberi pulsa rendah (aktif Low) selama minimal 1,5us.

5. XTAL2

Merupakan out put dari penguat dari osilator pembalik 6. XTAL1

Merupakan input ke penguat osilator pembalik dan input ke internal clock. 7. AVCC

Avcc adalah pin masukan catu daya yang digunakan untuk masukan analog ADC yang terhubung ke Port A. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.

8. AREF

AREF adalah pin masukan referensi analog untuk ADC. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus dibeikan ke kaki ini.

20

AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki anlaog ground yang terpisah.

2.3.5 Peta Memory ATMega8535

Mikrokontroller ATMega8535 memiliki 3 jenis memori yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM.Ketigannya memiliki ruang-ruang tersendiri dan terpisah seperti terlihat pada gambar 2.5

Gambar 2.7Organisasi memori ATMega8535 1. Memori Program

ATMega8535 memiliki kapasitas memori program sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data sebesar 16 bit.Sehingga organisasi memori program seperti ini sering dituliskan dengan 4K x 16 bit.Memori program ini juga terbagi menjadi dua yaitu program boot dan juga bagian program aplikasi.

2. Memori Data

ATMega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna,register I/O dan SRAM. 32 byte alamat terendah digunakan untuk register serbaguna yaitu R0 – R31. 64 byte

21

berikut nya digunakan untuk register I/O yang digunakan untuk mengatur fasilitas timer /counter, interrupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM dan port I/O seperti Port A, Port B, Port C, dan Port D. Selanjutnya 512 byte diatasnya digunakan untuk memory data SRAM .

Jika register-register I/O diatas diakses seperti mengakses data pada memori ( Jika kita menggunakan instruksi LD atau ST ) maka register I/O diatas menempati alamat 0020-005F. Tetapi jika register-register I/O diakses seperti mengakses I/O pada umumnya ( menggunakan instruksi IN/ IOUT) maka register I/O diatas menempati alamat memori 0000h – 003Fh.

32 Register _{64 I/O Register}

Internal SRAM (512 x 8)

$0000 - $001F $0020 - $005F

$0060

$025F 64 I/O Register

$0000

$003F

(a)

(b)

Gambar 2.8 (a) Register I/O Sebagai Memori Data, (b) Register I/O sebagai I/O

3. Memori EEPROM

ATMega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun dari memori data. Memori EEPROM ini hanaya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Addres ( EEARH-EEARL), register EEPROM Data (EEDR) dan register EEPROM control ( EECR). Untuk megakses memory EEPROM ini diperlakukan

22

sperti mengakses data eksternal sehingga waktu dari eksekusi relatif lebih lama dibadingkan jika kita mengakses data dari SRAM.

2.3.6 Register Serba guna ( General Purpose Register)

ATMega8535 memiliki 32 byte register serbaguna yang terletak pada awal alamat RAM. Dari 32 byte register serba guna 6 byte terakhir juga digunakan sebagai register pointer yaitu register pointer X,register pointer Y dan Register pointer Z.

Gambar 2.9 Register Serba guna

2.4. USART ( Universal Synchronous and Asynchoronous Serial Receiver 2.4.1 (And Transmitter)

Universal Synchronous Serial Receiver and Transmitter (USART) juga merupakan salah satu metode komunikasi serial yang dimiliki oleh ATMega8535.USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas yang tinggi, yang dapat kita gunakan untuk melakukan transfer data baik antara

23

mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART.

USART memungkinkan transmisi data baik secara synchronous maupun asynchronous sehingga dengan demikian USART pasti kompatibel dengan UART.

Pada ATMega8535, pengaturan secara umum pengaturan mode komunikasi baik Synchronous maupun Asynchronous adalah sama, perbedaannya hanya terletak pada sumber clocknya saja. Pada mode Asynchronous masing -masing Peripheral memiliki sumber clock sendiri sedang kan pada mode Synchronous hanya ada satu sumber clock yang digunakan secra bersama- sama. Dengan demikian secara hardware untuk mode Asynchronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD sedangkan untuk mode Synchronous harus 3 pin yaitu TXD,RXD dan XCK.

2.4.2 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 mengunakan instruksi percabangan . Data SREG akan selalu berubah jika setiap instruksi atau operasi pada ALU dan datanya tidak otomatis tersimpan apabila terjadi instruksi percabangan baik karena instruksi maupun lompatan.

24 Gambar 2.10 Status Register Status Register ATMega8535 :

 Bit 7 – I : Global Interrupt Enable

Bit I digunakan untuk mengaktifkan interrupsi secara umum ( interrupsi global). Jika bit I benilai “1” maka interrupsi secara umum akan aktif , tetapi jika bernilai “0” maka tidak ada satupun interrupsi yang aktif. Pengaturan jenis-jenis interrupsi apa sja yang akan aktif dilakukan dengan mengatur register kontrol yang sesuai dengan jenis interrupsi tersebut, dengan terlebih dahulu mengaktifkan interupsi global, yaitu bit I diset ‟1‟.

 Bit 6 – T : Bit Copy Storage

Bit T digunakan untuk mementukan bit sumber atau bit tujuan pada instruksi bit copy. Pada instruksi BST, data akan dicopy dari register ke bit T ( Bit T sebagai tujuan) sedangkan pada instruksi BLD, bit T akan di copy ke register ( Bit T Sebagai Sumber).

 Bit 5 – H : Half carry Flag

Bit H digunakan untuk menunjukkan ada tidaknya setengah carry pada operasi aritmatika BCD, yaitu membagi satu byte data menjadi dua bagian (masing-masing 4 bit) dan masing-masing bagian dianggap sebagai 1 digit desimal.

25

Bit S merupakan kombinasi antara bit V dan bit N, yaitu dengan meng-XOR-kan bit V dan bit N.

 Bit 3 – V : Two‟s Complement over flow flag

Bit V digunakan untuk mendukun operasi aritmatika komplemen 2.Jika terjadi luapan pada operasi aritmatika bilangan komplemen 2 maka akan menyebabkan bit V bernilai “1”.

 Bit 2 - N : Negative Flag

Bit N digunakan untuk menunjukkan apakah hasil sebuah operasi aritmatika ataupun operasi logika bernilai negatif atau tidak.Jika hasilnya negatif maka bit N bernilai “1” dan jika hasilnya bernilai positif maka bit N bernila ‟0”.

 Bit 1 - Z : Zero Flag

Bit Z digunakan untuk menunjukkan hasil operasi aritmatika ataupun operasi logika apakah bernilai nol atau tidak.Jika hasilnya nol maka bit Z bernilai “1” dan jika hasilnya tidak nol maka bit Z bernilai‟0”.

 Bit 0 – C : Carry flag

Bit C digunakan untuk menunjukkan hasil operasi aritmatika ataupun logika apakah ada carry atau tidak.Jika ada carry maka bit C bernilai ‟1” dan jikatidak ada carry maka bit C akan bernilai “0”

2.5 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan.Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna.Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan

26

teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan. Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.

Gambar 2.11LCD 2x16

LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom.Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan.Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan.

Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil.Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.Di bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan.

27

LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan 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 mengunakan 8 bit data dan 3 bit control.

3. Ukuran modul yang proporsional.

4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.

LCD 16x2 10 11 12 13 11 12 13 14 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2 15 +5VDC RS RW EN 4 5 6

1 3 16

VCC V+BL

GND LCD Drv V-BL

Gambar 2.12Konfigurasi Pin LCD

Operasi dasar pada 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 2.2 menunjukkan operasi dasar LCD.

28

RS R/W Operasi

0 0 Input Instruksi ke LCD

0 1

Membaca Status Flag (DB7) dan alamat counter

(DB0 ke DB6)

1 0 Menulis Data

1 1 Membaca Data

Tabel 2.5.2 Konfigurasi Pin LCD Pin

No.

Keterangan Konfigurasi Hubung

1 GND Ground

2 VCC Tegangan +5VDC

3 VEE Ground

4 RS Kendali RS

5 RW Ground

6 E Kendali E/Enable

7 D0 Bit 0

8 D1 Bit 1

9 D2 Bit 2

10 D3 Bit 3

11 D4 Bit 4

12 D5 Bit 5

29

14 D7 Bit 7

15 A Anoda (+5VDC)

16 K Katoda (Ground)

Tabel 2.5.3 Konfigurasi Pin LCD

Pin Bilangan

biner

Keterangan

RS 0 Inisialisasi

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 berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada beberapa pasang elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai bagian yang di aktifka.

30

LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.

Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua. Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan daru yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna. Data yang di olah akan di proses olehmikrokontroler dan akan ditampilkan padasebuah display LCD. Dimana LCD M1632adalah modul LCD yang digunakan sebagaiantarmuka antara pengguna dan sistem mikrokontroler dengan tampilan 2 baris dan16 kakakter.Sebelum menggunakan modul LCDhal yang pertama kali harus dilakukanadalah melakukan inisialisasi terhadap

31 BAB III

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

3.1. Diagram Blok Rangkaian

Atmega8535 Sensor 1

Transmitter

Sensor 2 Receiver

Suplay

Display

Buzzer

32 3.1 Fungsi Tiap Blok

1. Blok mikrokontroller : Mengkonversi data dari sensor ke LCD 2. Blok Sensor 1 : Sebagai Input / sensor untuk mengetahui

Mulai waktu

3. Blok Sensor 2 : Sebagai Input / sensor untuk mengetahui Stop waktu

4. Blok LCD : Sebagai output tampilan dari kecepatan 5. Blok power supply : Sebagai penyedia tegangan ke system dan

Sensor

6. Blok Buzzer : Sebagai Output Alarm (suara) apabila kecepatan kendaraan melebihi batas 3.2 Rangkaian penstabil tegangan( Regulator)

Rangkaian ini berfungsi untuk memberikan supply tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Keluaran rangkaian Regulator ini yaitu 5 volt, keluaran 5 volt.

33

Adaptor yang di gunakan yaitu adaptopr 12 Volt, adaptor berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt DC.Regulator tegangan 5 volt (LM7805) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya.LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Dan di gandakan output 12 volt. Di gunakan untuk keperluan lain.

3.3. Rangkaian Mikrokontroller ATMega8535

Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA8535 dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini :

Gambar 3.3 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA8535 Dari gambar 3.3, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada.Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega8535.Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.

34

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, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke Jack 10 Pin header 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.

3.4. Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi

tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras

karakter yang tampil.Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.

35

Gambar 3.4. Rangkaian LCD

Dari gambar 3.4, rangkaian ini terhubung ke PB.0... PB.7, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator analog dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller ATMega8535.

3.5. Perancangan Rangkaian Sensor Ultrasonik Ping

Pada rancangan ini menggunakan sensor jarak yaitusensor ultrasonik. Tipe sensor ultrasonik yaitu SR04. Cara kerja sensor pada rangkaian adalah sebagai berikut: Sensor akan memancarkan sebuah gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 kHz kemudian sensor akan mendeteksi pantulan gelombang ultrasonic tersebut jika mengenai suatu objek pemantul.

36

Gambar 3.5 Rangkaian Skematik Sensor Ultrasonik PING

Antara dipancarkan gelombang ultrasonik dengan diterimanya kembali gelombang tersebut terdapat selisih waktu dan dengan mengetahui kecepatan suara kecepatan suara diudara maka dapat dihitung jarak objek dengan sensor. Dengan persamaan:

v =� � =

50 ��

� =

0.5

� ………(3.1)

dengan :

v = laju objek (m/s) s = jarak antar sensor (m)

37 3.6. Perancangan rangkaian buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Pada sistem ini menggunakan bazzer berfungsi apabila kecepatan pada kendaraan sidah melebihi batas. Maka buzzer akan berbunyi.

Gambar 3.6. Rangkaian Buzzer

38

Start

Inisialisasi Port

Selesai Waktu stop Masukan ke Rumus

v= 0.5 t Tampil LCD Sensor 1 = 1?

Sensor 1 = 1? tidak

ya

Tampil LCD Waktu

Mulai

tidak

ya

39 3.8Miniatur Sistem Secara Keseluruhan

Sesuai dengan tujuan dan konsep diawal bahwa perancangan maket ini dibuatseperti layaknyasebuah lintasan jalan raya,hal ini agar terlihat seperti nyata danmemudahkan dalam tahap pengujiannantinya.Pada perancangan prototypepengukur kelajuan benda danidentifikasi kendaraan ini diperlukan

inputdari sistem kontrol yang mampu mendeteksiadanya gerakan, isyarat,

sehingga eksekusidari proses kontrol tepat, kemudian sebuahmikrokontroler yang dapat berfungsi untukmemproses data yang diperoleh dari input,selanjutnya diperlukan juga sebuahperangkat elektronika berupa display yangdapat menampilkan data kecepatankendaraan yang telah diproses oleh sebuahmikrokontroler.

Gambar 3.8Miniatur Sistem Secara Keseluruhan

Blok input dan output sensormenggambarkan bagaimana sensor 1 dansensor 2 akan bekerja pada saat keduanyatelah mendeteksi adanya kendaraan yangmelintas melewatinya, setelah data tersebutdiperoleh maka data yang didapat akanditeruskan menuju mikrokontroler untuk diolah menjadi data yang dapat dibaca dan dimengerti

40 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengujian Rangkaian regulator

Pengujian rangkaian regulator ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari output regulator 7805 menggunakan multimeter digital.Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5.06 volt.Dengan begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak.

4.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

Karena pemrograman 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.

41

ATMega menggunakan kristal dengan frekuensi 8 MHz, apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya.

4.3. Interfacing LCD 2x16

Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan. LCD dihubungkan langsung ke Port D dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ( 0 )

Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:

#include <mega8535.h> #include <stdio.h> #include <delay.h>

42 #include <alcd.h>

void main(void) {

PORTA=0xff; DDRA=0x0F; PORTB = 0X03; DDRB = 0X8F; PORTD.7 = 1; DDRD.7 = 0;

lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Tes LCD");

}

Program di atas akan menampilkan kata “Tes LCD” di baris pertama pada display LCD 2x16. Pada alat dalam penelitian ini, Saat keseluruhan rangkaian diaktifkan, maka pada LCD akan menampilkan status sensor dan emberitahuan apabila menerima sms .

4.4. Pengujian Rangkaian Sensor Ultra Sonik

Sensor ultrasonik ping 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 ini dalam pendeteksian objek sekaligus pembacaan jarak objek dengan sensor ini. Progam dapat mensetting sensor ini dengan jarak yang telah ditentukan sesuai dengan ring

43

deteksi dari sensor ultrasonik ping ini. Ketika sensor disetting jaraknya maka dengan jarak yang telah ditentukanlah sensor akan bekerja dalam pendeteksian objek. Jarak pantulan yang dipakai sensor ultrasonik pada rangkaian ini adalah 30 cm. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada Sensor Ultrasonik. Program yang diberikan adalah sebagai berikut :

#include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <alcd.h> #include <stdio.h> #define triger PORTA.0 #define pin_triger DDRA.0 #define echo PINA.1 #define pin_echo DDRA.1 While(1)

{

pin_triger=1;// pin TRIGGER triger=1;

delay_us(10); triger=0;

pin_echo=0;// pin ECHO counter = 0;

44 while (echo==1)

{ counter++;

if ( counter > 13000) break; }

45 4.5. Pengujian Rangkaian Buzzer

Pengujaian rangkaian buzzer ini bertujuan agar mengetahui hidup atau tidaknya buzzer, pada pengujian ini positif buzzer di hubungkan ke PORTD.6 dan negative buzzer di hubungkan ke negative, untuk mengaktifkan buzzer maka di berikan program pada mikrokontroler sebagai berikut

#include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> While (1)

{ buzzer=1; delay_ms(200);

buzzer=0; delay_ms(200); }

Setelah diberika program di atas, buzzer hidup dan mati dengan delay tunda 200 m

4.6 Pengujian Sistem Keseluruhan

Berikut adalah data hasil pengujianpercobaan dengan mengukurkelajuan benda bergerak yang melintas danmengidentifikasi data identitas benda begerakmenggunakan program Codevesion AVR Data hasil pengujian

46

pengukurkelajuan benda bergerakdengan datahasil pengukuran kelajuan secara langsung yang sudah di rancang dapat dilihat pada Tabel 4.6

Tabel 4.6.1Data Percobaan ( Jarak 50 cm ) menggunakan balok Percbaan Jarak ( km ) Waktu ( jam ) Kecepatan

(km / jam)

1 0.0005 0.0001063 4.7

2 0.0005 0.0000093 5.40

3 0.0005 0.0000218 2.30

4 0.0005 0.0000256 1.95

5 0.0005 0.0000229 2.18

Dalam pengujian ini selainmengidentifikasi setiap kendaraan yangmelintas, dicoba juga dengan menghitungwaktu tempuh kendaraan.Hal ini dilakukanuntuk mengetahui berapa kecepatan maksimum modul ultrasonik dapat mendeteksisetiap kendaraan yang melintas.

Table 4.6.2.Data Percobaan ( Jarak 50 cm ) menggunakan kendaraan motor Percobaan Jarak Waktu Kec.display

(km/jam)

Kec. Motor ( km/jam)

% Ralat

1 0.0005 0.0001 5 10 10%

2 0.0005 0.0005 10 10.3 3 %

3 0.0005 0.0003 15 10.6 42 %

4 0.0005 0.00025 20 20.8 4 %

47

Dari hasil pengujian tabel 4.6.2 ternyata modul ultrasonik mampu mengidentifikasi 1 dari 5kendaraan yang melintas, ini dimungkinkan karena pada saat pengujian kecepatankendaraan terlalu tinggi (10 km/jam)sehingga proses identifikasi tidak dapatberhasil, selain itu juga dikarenakan padasaat pengujian ada pergerakan kendaraanyang tidak mampu melintas secara tegaklurus terhadap modul ultrasonik dimanaseharusnya kendaraan yang melintas tegaklurus terhadap modul ultrasonik.Dilihat dari data percobaan Tabel.4.6,2

Perangkat ini hanya bisa membacakelajuan benda dalam keadaanberiringan, dengan minimal jarak 50 cm (jarak ini tergantungpenempatan jarak antar sensor).

48 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengujian dan analisa yang diperoleh sistem pendeteksi kelajuan benda bergerak, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Kecepatan benda bergerak akan didapat bila benda melewati dari sensor 1 sampai sensor 2. Sebaliknya jikabenda bergerak melewati sensor 2 ke sensor 1 tidak akan terdeteksi.

2. Merancang alat ukur laju objek menggunakan dua pasang sensor ultrasonic sebagai pembaca adanya laju objek yang melintas diantara kedua sensor tersebut. Kemudian akan diperoleh intertual waktu yang di proses selanjutnya oleh mikrokontroller sebagai data laju objek.

3. Untuk pembacaan kelajuan benda bergerak, perangkat ini hanya bisa menentukan kelajuan maksimum 10 km/jam, karena pada kelajuan ini waktu tempuh yang diperlukan oleh sebuah benda adalah 0,2 detik dengan jarak 50 cm.

4. ketidakpastian pengukuran relatif rata-rata alat ukur kendaraan sepeda motor ini adalah 16,8 %.

5.2 SARAN

1. Untuk kedepannya Alat ini dapat dikembangkan agar dibuat dalam bentuk satu paket, dan portable.

49

DAFTAR PUSTAKA

Bejo, A. 2008.C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroller ATMega8535, Edisi I. Yogyakarta : Graha Ilmu

Daryanto, Drs. 2008. Pengetahuan Teknik Elektronika. Jakarta : Bumi aksara Setiawan,Afrie.2006. 20 aplikasi mikrokontroller ATMEGA8535 & ATMEGA

16 menggunakan BASCOM -AVR .Yogyakarta: ANDI

Wardana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR seri ATmega 8535 simulasi, hardware, dan aplikasi. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Diakses pada tanggal 20-mei-2015

Diakses pada tanggal 23-mei-2015

Diakses pada tanggal 24-mei-2015

44 while (echo==1)

{ counter++;

if ( counter > 13000) break; }

45 4.5. Pengujian Rangkaian Buzzer

Pengujaian rangkaian buzzer ini bertujuan agar mengetahui hidup atau tidaknya buzzer, pada pengujian ini positif buzzer di hubungkan ke PORTD.6 dan negative buzzer di hubungkan ke negative, untuk mengaktifkan buzzer maka di berikan program pada mikrokontroler sebagai berikut

#include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h>

While (1) { buzzer=1; delay_ms(200);

buzzer=0;

delay_ms(200);

}

Setelah diberika program di atas, buzzer hidup dan mati dengan delay tunda 200 m

4.6 Pengujian Sistem Keseluruhan

Berikut adalah data hasil pengujianpercobaan dengan mengukurkelajuan benda bergerak yang melintas danmengidentifikasi data identitas benda begerakmenggunakan program Codevesion AVR Data hasil pengujian

46

pengukurkelajuan benda bergerakdengan datahasil pengukuran kelajuan secara langsung yang sudah di rancang dapat dilihat pada Tabel 4.6

Tabel 4.6.1Data Percobaan ( Jarak 50 cm ) menggunakan balok Percbaan Jarak ( km ) Waktu ( jam ) Kecepatan

(km / jam)

1 0.0005 0.0001063 4.7

2 0.0005 0.0000093 5.40

3 0.0005 0.0000218 2.30

4 0.0005 0.0000256 1.95

5 0.0005 0.0000229 2.18

Dalam pengujian ini selainmengidentifikasi setiap kendaraan yangmelintas, dicoba juga dengan menghitungwaktu tempuh kendaraan.Hal ini dilakukanuntuk mengetahui berapa kecepatan maksimum modul ultrasonik dapat mendeteksisetiap kendaraan yang melintas.

Table 4.6.2.Data Percobaan ( Jarak 50 cm ) menggunakan kendaraan motor Percobaan Jarak Waktu Kec.display

(km/jam)

Kec. Motor ( km/jam)

% Ralat

1 0.0005 0.0001 5 10 10%

2 0.0005 0.0005 10 10.3 3 %

3 0.0005 0.0003 15 10.6 42 %

4 0.0005 0.00025 20 20.8 4 %

47

Dari hasil pengujian tabel 4.6.2 ternyata modul ultrasonik mampu mengidentifikasi 1 dari 5kendaraan yang melintas, ini dimungkinkan karena pada saat pengujian kecepatankendaraan terlalu tinggi (10 km/jam)sehingga proses identifikasi tidak dapatberhasil, selain itu juga dikarenakan padasaat pengujian ada pergerakan kendaraanyang tidak mampu melintas secara tegaklurus terhadap modul ultrasonik dimanaseharusnya kendaraan yang melintas tegaklurus terhadap modul ultrasonik.Dilihat dari data percobaan Tabel.4.6,2

Perangkat ini hanya bisa membacakelajuan benda dalam keadaanberiringan, dengan minimal jarak 50 cm (jarak ini tergantungpenempatan jarak antar sensor).

48 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengujian dan analisa yang diperoleh sistem pendeteksi kelajuan benda bergerak, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Kecepatan benda bergerak akan didapat bila benda melewati dari sensor 1 sampai sensor 2. Sebaliknya jikabenda bergerak melewati sensor 2 ke sensor 1 tidak akan terdeteksi.

2. Merancang alat ukur laju objek menggunakan dua pasang sensor ultrasonic sebagai pembaca adanya laju objek yang melintas diantara kedua sensor tersebut. Kemudian akan diperoleh intertual waktu yang di proses selanjutnya oleh mikrokontroller sebagai data laju objek.

3. Untuk pembacaan kelajuan benda bergerak, perangkat ini hanya bisa menentukan kelajuan maksimum 10 km/jam, karena pada kelajuan ini waktu tempuh yang diperlukan oleh sebuah benda adalah 0,2 detik dengan jarak 50 cm.

4. ketidakpastian pengukuran relatif rata-rata alat ukur kendaraan sepeda motor ini adalah 16,8 %.

5.2 SARAN

1. Untuk kedepannya Alat ini dapat dikembangkan agar dibuat dalam bentuk satu paket, dan portable.

49

DAFTAR PUSTAKA

Bejo, A. 2008.C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroller ATMega8535, Edisi I. Yogyakarta : Graha Ilmu

Daryanto, Drs. 2008. Pengetahuan Teknik Elektronika. Jakarta : Bumi aksara Setiawan,Afrie.2006. 20 aplikasi mikrokontroller ATMEGA8535 & ATMEGA

16 menggunakan BASCOM -AVR .Yogyakarta: ANDI

Wardana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR seri ATmega 8535 simulasi, hardware, dan aplikasi. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Diakses pada tanggal 20-mei-2015

Diakses pada tanggal 23-mei-2015

Diakses pada tanggal 24-mei-2015