Perancangan Sistem Penentuan Ketinggian Suatu Benda Dengan Laser Pointer Dan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Atmega8535
PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8535 SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi salah satu persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains (S.Si)
FAISAL GOLARDEN SIBUEA 100801002 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8535 SKRIPSI FAISAL GOLARDEN SIBUEA 100801002 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
PERSETUJUAN
Judul : Perancangan Sistem Penentuan Ketinggian Suatu Benda Dengan Laser Pointer Dan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler
Atmega8535 Kategori : Skripsi Nama : Faisal G Sibuea Nomor Induk Mahasiswa : 100801002 Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara Disetujui di
Medan, 26 Agustus 2014 Komisi Pembimbing : Pembimbing I, Pembimbing II, Dr. Kerista Tarigan, M.Eng. Sc Dr. Bisman P. M. Eng. Sc NIP :196002031986011001 NIP :195609181985031002 Disetujui Oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
PERNYATAAN
PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR ULTRASONIK BERBASISMIKROKONTROLER ATmega8535
SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 26 Agustus 2014 FAISAL G SIBUEA 100801002
PENGHARGAAN
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada TUHAN YESUS KRISTUS atas setiap pertolongan dan campur tanganNya yang setia dan senantiasa nyata menyertai penulis disetiap waktu sehingga penulis bisa menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul Perancangan Sistem Penentuan Ketinggian Suatu Benda Dengan Laser Pointer Dan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Atmega8535.
Dalam kesempatan ini penulis juga mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang senantiasa membantu dan menyemangati penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Teristimewa untuk Ibuku tercinta T.Pasaribu, terima kasih untuk semua doa, kasih sayang, nasihat, senyuman dan setiap waktu yang selalu ada buat penulis dan juga dukungan moril dan material , terima kasih Ibu, kiranya Tuhan senantiasa memberkatimu dalam segala hal.
Dengan kerendahan hati penulis juga mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada:
1. Terima kasih kepada kedua Ayah dan Ibu yang selalu membawa penulis dalam doanya dan selalu memotivasi serta mendukung penulis.
2. Terima kasih kepada Bapak Dr. Kerista Tarigan, M.Eng.Sc dan Bapak Dr. Bisman
P. M.Eng.Sc selaku dosen pemimbing. Terimakasih untuk semua bimbingan,
arahan, dan ide serta gagasan-gagasan yang diberikan kepada penulis dan yang
telah bersedia meluangkan waktunya bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi
ini.3. Terima kasih kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan
Fisika, Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku sekretaris jurusan beserta staff
pegawai Departemen Fisika, Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Fisika terima kasih
atas ilmu dan bimbingannya.4. Terima kasih kepada Uda Yosafat Sibuea, Uda Anggiat Sibuea, Tulang dan
Nantulang yang selalu membawa penulis dalam doanya dan selalu memotivasi
penulis.5. Terima kasih kepada Abang-Abangku tersayang Jansen Sibuea, Bedminton
Sibuea dan Hermanson Sibuea dan juga kakakku tersayang Agustina Sibuea yang
selalu memotivasi dan memberikan perhatian serta dukungan kepada penulis, dan
juga yang selalu setia mendoakan dan menemani penulis.6. Terima kasih untuk sahabat-sahabatku Desi C Sinaga, Lasmini Sihombing,
Juliana Sitorus, Lya Simanjuntak, Jantiber Siburian, Roni Tamba, Sahat Nababan,
Ronal J Naibaho, Lamhot Sihaloho, Edi Tambunan dan Juan R Saragih yang
senantiasa ada untuk penulis di saat suka dan duka yang senantiasa mendukung
dan menyemangati penulis. Terima kasih teman, GBU.7. Terima kasih kepada Bapak Dr. Aditia Warman sebagai Kepala Lab. Fisika
Gelombang, Bapak Tua Raja Simbolon M.Si, S.Si sebagai Staff Ahli di Lab.
Fisika Gelombang, Bapak Junedi Ginting M.Si, S.Si sebagai Staff Ahli di Lab.
Fisika Gelombang yang senantiasa ada untuk menasehati dan memberi semangat
ke penulis.8. Terima kasih untuk sahabat-sahabatku yang bekerja di Lab. Fisika Gelombang
yaitu Jekson Sitanggang, Ririn Sianturi, Citra Wara Sinuraya, Togar Manik,
Widya Sitanggang, Rusti Simbolon dan Andreanus Sembiring terima kasih untuk
semua dukungan, semangat, cerita, dan semua yang kita kerjakan bersama di
laboratorium, kalian tak kan terlupakan 9. Terima kasih untuk saudara-saudaraku Physic Inside untuk 4 tahun perjalanan,terima kasih untuk semua dukungan, semangat, cerita, dan pengalaman yang kita
lewati bersama, kalian tak kan terlupakan.10. Terima kasih untuk sidia yang tercinta yang senantiasa ada untuk penulis baik duka maupun suka dan yang selalu mendoakan dan menyemangati penulis.
Akhir kata penulis ucapkan terima kasih banyak kepada semua pihak yang turut membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak khususnya bagi pihak-pihak yang ingin mengembangkan rancangan penulis ini. Semoga Tuhan senantiasa memberkati kita semua. Terima kasih.
Medan, Juli 2014
PERANCANGAN SISTEM PENENTUAN KETINGGIAN SUATU BENDA DENGAN LASER POINTER DAN SENSOR ULTRASONIK BERBASIS
MIKROKONTROLER ATmega8535
ABSTRAK
Ketelitian dalam pengukuran sangatlah penting untuk mendapatkan hasil yang baik. Dalam hal ini telah dirancang sebuah alat untuk menentukan ketinggian suatu benda dengan menggunakan pengaplikasian rumus trigonometri pada segitiga siku-siku. Dengan adanya sensor ultrasonik untuk mengukur jarak, poensiometer sebagai sensor sudut dan mikrokontroler sebagai unit prosesornya. Laser pointer digunakan untuk menunjukkan titik tertinggi pengukuran. Dengan mendapat nilai jarak dan sudut dari sensor maka akan memenuhi rumus trigonometri untuk mendapat nilai sisi tinggi pada segitiga siku-siku yang diaplikasikan untuk menentukan ketinggian suatu benda degan ketelitian 98,9%.
Kata kunci: ultrasonik, potensiometer, laser pointer, mikrokontroler, dan trigonometri.
DESIGN DETERMINATION OF SYSTEM HEIGHT OF AN OBJECT WITH LASER POINTER AND ULTRASONIC BASED MICROCONTROLLER Atmega8535 ABSTRACT
The accuracy of the measurement is very important to get good results. In this case have designed a tool to determine height of an object with the application of trigonometry formula in the right triangel. With the sensors ultrasonic to measure distances, potentiometers as sensors angle and microcontroller as the unit procesor. Laser pointer are used to indicate the height point of measurement. By getting the value of distance and angle of the sensor will meet the trigonometry formula to get the value high side of a right tiangle. That is applied to determine the hight of an object with accuracy 98,9 %.
Keywords: ultrasonic, potentiometers, laser pointer, microcontroller and trigonometry.
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak iv
Abstract v
Daftar Isi vi
Daftar Gambar vii
Daftar Tabel viii
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Tujuan Penelitian
2
1.3 Batasan Masalah
2
1.4 Manfaat Penelitian
3
1.5 Sistematika Penulisan
4 Bab 2 Landasan Teoris
2.1
5 Potensiometer
2.2 Ultrasonik
8
2.2.1
10 Ultrasonik SR04
11
2.3 Laser Pointer
2.4 Mikrokontroller Atmega 8535
13
2.4.1
14 Fitur Atmega8535
2.4.2 Deskripsi Pin-Pin Pada Mikrokontroler Atmega8535
15
2.4.2.1 Port B
15
2.4.2.2 Reset (Reset Input)
16 2.\4.2.3 Vcc
16
2.4.2.4 Gnd
16
2.4.2.5 Xtal2
16
2.4.2.6 Xtal1
16
2.4.2.7
16 Port D
2.4.2.8 Port C
17
2.4.2.9 Avcc
17
2.4.2.10 Gnd
17
2.4.2.11 Aref
18
2.4.2.12 Port A
18
2.4.3 Arsitektur Atmega8535
18
2.4.4 Organisasi Memori Atmega8535
21
2.4.4.1 Memori Program
22
2.4.4.2 Memori Data
22
2.4.4.3 Memori Eeprom
23
2.4.5 Status Register (SREG)
24
2.4.6 Timer Counter
25 2.4.7 timer counter register 1
26
2.5 Bahasa Pemrograman ATMega8535
2.5.1 Codevision AVR
3.7 Cara Kerja Sistem Keseluruhan
48
5.2 Saran
47
5.1 Kesimpulan
44 Bab 5 Kesimpulan Dan Saran
4.3 Pengujian Penentuan ketinggian
43
4.2 Pengujian Potensiometer sebagai sensor sudut
42
4.1 Pengujian Sensor Jarak SR-04
41 Bab 4 Hasil Dan Pembahasan
3.8 Diagram alir
40
37
27
3.6 Perancangan Program
36
27
35
3.4 Rangkaian Sensor Jarak SR-04
34
3.3 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
32
3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega8535
31
3.1 Diagram Blok Rangkaian
28 Bab 3 Rancangan Sistem
2.6 LCD 16x2
3.5 Potensiometer
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman Gambar Gambar 2.1 Potensiometer sebagai sensor posisi.......
…......................... 7 Gambar 2.2 Prinsip Kerja Ultrasonik..................................................
10 Gambar 2.3 Sensor Jarak SR- 04………........................................... 10
Gambar 2.4 Jarak Sensor Ping........................................................ 11 Gambar 2.5 Laser Pointer.................................................................12 Gambar 2.6 Konfigurasi PIN ATMega8535.....................................
15 Gambar 2.7 Diagram Blok Mikrokontroler ATMega8535..................
19 Gambar 2.8 Organisasi Memori ATMega8535.................................
21 Gambar 2.9 Memori Data………………………………………......... 23 Gambar 2.10 Pemetaan Memori.........................................................
24 Gambar 2.11 Regiter XY......................................... ......................... … 25 Gambar 2.12 Regiter TCC................................................................
25 Gambar 2.13 Timer Counter......................................................
26 Gambar 2.14 LCD..........................................................................
28 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
31 ……………...........................
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 8535..................…… 33
Gambar 3.3 Rangkaian Skematik LCD………………….................... 35
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Jarak SR04....................................... 36Gambar 3.5 Rangkaian Potensiometer……………………………….. 36 Gambar 3.6 Pemilihan Tipe File...................................
……........... 37 Gambar 3.7 Dialog Konfirmasi................................... ……........... 37 Gambar 3.8 Pemilihan Tipe Mikrokontroler Dan Kristal ............
…… 38
Gambar 3.9 Setting PORT A.......................................................... 38Gambar 3.10 Setting Penempatan LCD Pada PORT C..........................39Gambar 3.11 Generate, Save Dan Exit………………………............. 39 Gambar 3.12 Rancangan Sistem................................................
…… 40 Gambar 3.13 Segitiga Siku-Siku................................................
…… 40 Gambar 3.14 Diagram alir sistem ............................................. ……….. 41 Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Tegangan dengan Sudut.... ……….. 44
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel .....................
Tabel 2.1. Skala Clok Timer/Counter 1 ..................26 Tabel 2.2. Konfigurasi Pin LCD……………………………….. 29 ..
Tabel 3.1 Peta Memori LCD...................................................34 Tabel 4.1. Hasil Pengujian Sensor Jarak SR-04 Media Pantul Dinding 42 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Potensiometer Sebagai Sensor Sudut.....
43 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Penentuan Ketingggian 3 M..................
45 Tabel 4.4. Hasil Pengujian Penentuan Ketingggian Gedung Unit 2 FMIPA USU................................................................
46