KAPAL CERDAS BERBASIS MIKROKONTROLER AT-Mega328 SMART SHIP BASED AT-Mega328 MICROCONTROLER
KAPAL CERDAS BERBASIS MIKROKONTROLER
AT-Mega328 SMART SHIP BASED AT-Mega328 MICROCONTROLER Oleh:IMAM IBNU MUKTI 0903030011 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO 2014
KAPAL CERDAS BERBASIS MIKROKONTROLER AT-Mega328 Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Purwokerto Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Menyelesaikan Program
Sarjana Teknik Bidang Teknik Elektro
Oleh:
IMAM IBNU MUKTI 0903030011
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO 2014
MOTTO NIAT DAN USAHA DULU, SOAL HASIL PASTI ITU YANG TERBAIK BUAT KITA
ABSTRAK
Kapal cerdas dirancang dengan menggunakan mikrokontroler AT- Mega328 sebagai pengendalinya. Kapal cerdas bekerja berdasarkan pembacaan dari sensor ping yang dipasang pada bagian depan, bagian kiri dan bagian kanan kapal. Arah gerak kapal sesuai dengan sensor yang aktif. Komponen utama kapal cerdas terdiri dari mikrokontroler AT-Mega328, sensor jarak/ping (parallax), IC L293D, baling-baling/kincir, baterai dan motor DC. Dari hasil pengujian bahwa kapal cerdas memiliki berat 710 gram dengan jarak aman kapal yaitu 25 centi meter. Pengujian kapal pada kondisi air yang tenang, kapal dapat bergerak maju secara lurus dan pada pengujian kapal pada kondisi air yang bergelombang, kapal tidak bergerak lurus tetapi agak sedikit melengkung. Kecepatan kapal yang dihasilkan tergantung dari suplay tegangan yang digunakan, kapal akan bergerak cepat ketika diberi tegangan input antara 9-11 volt dan kapal akan bergerakl ambat ketika tegangan input antara 8-5 volt.Kata kunci :Mikrokontroler, Kapal cerdas, sensor ping.
ABSTRACT Smart ship was designed by using microcontroller AT-Mega328 as the drive. Smart ship worked based on the ping sensory reader that was installed to the front, left, and right side of the ship. The movement direction was based on the active sensory. The main components of the smart ship were consisted on the microcontroller AT-Mega328, the sensory direction/ping (parallax), IC L293D, ship’s screw/waterwheel, battery and DC motor. The result of the test showed that the smart ship had weight 710 grams with the save space was 25 centimeters. The test of the ship that was done on the quite water showed that the ship could move forward, and the test of the ship that was done on the weave water showed that the ship could not move forward but little bit veered. The result of the ship speed was depended on the supply power, the ship would move fast when it was given power input among 9-11 volt and the ship would move slowly when it was given power input among 8-5 volt.
Key words: Microcontroller, Smart Ship, Ping Sensory.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah pertama-tama kami panjatkan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga kami menyelesaikan penulisan tugas akhir ini.
Semoga dengan adanya alat ini dapat dijadikan sebagai suatu inspirasiyang berguna bagi kehidupan sehari-hari.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. Karena itu, penulis akan menyampaikan ucapan terima kasih pada beberapa orang yang sangat berjasa kepada:
1. Bapak Tito Pinandita, S.Si.,M.Kom., selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
2. Bapak M. Tamam Taufiq, S.T.,M.T., selaku ketua Program Studi Teknik Elektro. Dan selaku Dosen PembimbingI, terimakasih atas kesediaanya meluangkan waktu dan bantuan yang takternilai dalam memberikan saran, revisi, dan dukungannya selama menyelesaikan studi.
3. Bapak Arif Johar Taufiq, S.T.,M.T., selaku dosen sebagai pembimbing
II yang juga sangat berperan dalam merevisi dan menyempurnakan kalimat dalam tugas akhir ini.
4. Bapak Latiful Hayat, S.T.,M.T., dan Bapak Itmi Hidayat, K, S.T.,M.Eng., Bapak Winarso, S.T.,M.Eng., Ibu Dian Nova Handari,
S.T, sebagai dosen yang sering bertemu dan berbagi ilmunya tentang elektronika terlebih lagi dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini.
5. Bapak dan ibu dosen yang telah banyak memberikan ilmu dan pengetahuannya selama dibangku perkuliahan.
6. Bapak Fadil sebagai Laboran Teknik Elektro terima kasih telah mengijinkan penggunaan Lab.
7. Staf Tata Usaha Fakultas Teknik terima kasih atas bantuannya dan penyampaian informasi yang berguna bagi mahasiswa.
8. Teman-teman seperjuangan Ahmad Fauzan, Bayu Aji P, dan Setiyono yang telah memberi inspirasi serta masukan dalam Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan laporan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun selalu diharapkan demi penyempurnaan karya selanjutnya. Semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua.
Purwokerto, 12 Mei 2014 Penulis
Imam Ibnu Mukti
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ………………………………….………………… i LEMBAR PERSETUJUAN ii …………………………………..…..……. HALAMAN PENGESAHAN iii ………………………………..………..... HALAMAN PERNYATAAN iv ……………………………………….…... MOTTO....................................................................................................... v vi ABSTRAK……………………………………………………..………… KATA PENGANTAR viii ……………………………………………….….. DAFTAR ISI……………………………………………………………. x DAFTAR GAMBAR…………………………………………………… xiv DAFTAR TABEL xvi ………………………………………………….. …..
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar
1 Belakang …………………………………………….....
1.2 Rumusan Masalah
2 ……………………………………………
1.3 Batasan
2 Masalah ……………………………………………...
1.4 Maksud Dan Tujuan Penelitian ………………………………..
3
1.5 Metode
4 Penelitaian ……………………………………………
1.6 Sistematika Penulisan
4 Penelitian ….………………………….
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ……………………………………………….
6 2.2 Sistem Cerdas..............................................................................
7
2.3 Mikro 9 kontroler ………………………………………………….
2.3.1 Mikrokontroler At- Mega328…………………………… 11
2.3.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler At-
13 Mega328 ………….
2.3.3 Deskripsi Pin At- Mega328 ……..………………………. 14
2.3.4 Fitur At-
16 Mega328 …………………………………….....
2.3.5 Arsitektur At-
17 Mega328 …………………………………
2.4
18 Motor DC………………………………………………………
2.4.1 Pen 19 gertian Motor DC…………………………………….
2.4.2 Prinsip Dasar Cara Kerja Motor DC………………………
20
2.4.3 Prinsip Arah Putaran Motor
24 DC………..…………………
2.5 Sensor
27 Ultrasonik………………………………………………
2.6 IC L293D
30 ………………………………………………………
2.6.1
30 Fungsi Pin Driver Motor DC IC L293D ………………...
2.6.2 Fitur Driver Motor DC IC L293D ……..………….…….
31 2.6.3 Rangkaian Aplikasi Driver IC L293D Untuk 2 Motor DC..
32
2.7 Bahasa C 34 …………………………………………………….....
2.7.1 Struktur Penulisan
34 Bahasa C …………………………….
BAB III PERANCANGAN SISTEM
3.1 Gambaran Umum ………………………………………………. 39
3.2 Cara Kerja Kapal Cerdas Penghindar Rintangan …………….…… 40 3.3 Perangkat Keras…… ……………………………………………...
41
3.3.1 Perancangan Badan Kapal…………………………………...
41
3.3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT- Mega328………………….…
42 3.3.3 Sensor Ultrasonik…………………………………………….
45
46 3 .3.5 IC L293D……………………………………………………
3.3.4 Motor DC……………………………………………………
47
3.3.6 Pemberian Input IC L293D…………………………………
47
50
3.4 Perancangan Perangkat Lunak………………………………….
3.4.2 Cara Mengkompile Menggunakan Arduino………………….. 54
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Secara Umum …………………………………………… 57
4.2 Pengujian Sens or Ping ……..…….………………………………
57
4.3 Pengujian IC L293D Dengan Output Motor DC …………………
60
4.4 Pengujian Keseluruhan Kapal…………………………………….. 60
4.4.1 Pengujian Kapal Pada Air Yang Tenang ……………………. 61
4.4.2 Pengujian Kapal Pada Air Yang Bergelombang ……………. 61
4.5 Pengujian Berat Kapal ……………………………………………. 61
3.4.1 Pemb uatan Program…………………………………………
52 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimp ulan ………………………………………………….…… 63
5.2 Saran ………………………………………………………….….. 64
Daftar Pusta ka …………………………………………………................... 65 Lampiran........................................................................................................
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Perbedaan Dasar Mikrokontroler Dan M ikrokontroler………….. 10Gambar 2.2 Konfigurasi Mikrokontroler ArsitekturHavard ……………........ 10
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin Mikrokontroler At-Mega328………………….. 13
Gambar 2.4 Arsitektur At-Mega328 ……………………………………........ 17
Gambar 2.5 Motor DC………………………….…………………………….. 20
Gambar 2.6 Medan Magnet Yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor... 20 Gambar 2.7 Medan Magnet Yang Berubah Arah..........................................… 21
Gambar 2.8 Medan Magnet Mengelilingi Konduktor Dan DiantaraKutub.… 21
Gambar 2.9 Reaksi GarisFluks ………………………………………………. 22
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Motor DC……………………………………….. 23
Gambar 2.11 Bagan Mekanisme Kerja Motor Dc Magnet Permanen…………. 25Gambar 2.12 Pemantulan SuaraPada Sensor Ultrasonik………………………. 28
Gambar 2.13 Sensor Ultrasonic Ping………………………………………… 29
Gambar 2.14 Kontruksi IC L293D……………………………………………. 30
Gambar 2.15 Rangkaian Aplikasi Driver IC L293D Untuk 2 MotorDC ……..........................................................................................................…. 32
Gambar 3.1 Diagram Sistem Kapal Cerdas Pengindar Rintangan.................... 39Gambar 3.2 Perancangan Badan Kapal Tampak Atas…………..…………….. 41Gambar 3.3 Perancangan Badan Kapal TampakSamping……….…………….. 42
Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler At-43 Mega328…………………….
Gambar 3.5 K45 onfigurasi Pin Sensor Ultrasonic (Ping)…………………….
Gambar 3.6 Motor DC46 ……………………………………………………..
Gambar 3.7 Konfigurasi IC L293D……………………………………….… 47
Gambar 3.8 Alur Kerja Utama Sistem Kapal Cerdas PenghindarRintangan….. 50
Gambar 3.9 TampilanArduino …………….……………………………….. 53
Gambar 3.10 Tampilan Program Kapal Cerdas………………………………. 54Gambar 3.11tampilan Pemilihan Board Pada A
55 rduino……………………
Gambar 3.12 Tampilan Pemilihan P rogrramer……………………………… 55Gambar 3.13 Tampilan Upload Menggunakan P56 rogrammer………………..
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konfigurasi Port B ……………………….....……………...... 14Tabel 2.2 Konfigurasi Port C…………………………………............... 15Tabel 2.3 Konfigurasi Port D………………………………………....... 15Tabel 2.4 Arah PutarMotor 1 Pada IC L293D……………………........ 33
Tabel 2.5 ArahPutar Motor 2 Pada IC L293D……………………... ..... 33Tabel 3.1 Pemberian Input Untuk Gerakan Mundur Kapal Cerdas........ 48 Tabel 3.2 Pemberian Input Untuk Gerakan Maju Kapal Cerdas..…....... 48
Tabel 3.3 Pemberian Input Untuk Gerakan Belok Kiri Kapal Cerdas.... 49Tabel 3.4 Pemberian Input Untuk Gerakan Belok Kanan Kapal Cerdas. 49Tabel 4.1 Hasil PengukuranJarak Sensor Depan………………....…..... 58 Tabel4.2 Hasil Pengukuran Jarak Sensor Kiri…………………….……. 58
Tabel 4.3 Hasil PengukuranJarak Sensor Kanan……………………..... 59