TUGAS AKHIR - Robot lengan otomatis sebagai pemisah barang berdasarkan warna dengan menggunakan Atmega8535 - USD Repository
TUGAS AKHIR
ROBOT LENGAN OTOMATIS SEBAGAI
PEMISAH BARANG BERDASARKAN
WARNA DENGAN MENGGUNAKAN
ATMEGA8535
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh :
Rio Arismarjito
NIM : 065114011
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
FINAL PROJECT
AUTOMATIC ROBOT ARM AS
SEPARATOR OBJECT BASED ON COLOR
USING ATMEGA8535
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program
Rio Arismarjito
NIM : 065114011
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
HALAMAN PERSETUJUAN
TUGAS AKHIR
ROBOT LENGAN OTOMATIS SEBAGAI PEMISAH
BARANG BERDASARKAN WARNA DENGAN
MENGGUNAKAN ATMEGA8535
(AUTOMATIC ROBOT ARM AS SEPARATOR
OBJECT BASED ON COLOR USING ATMEGA8535)
Oleh : Rio Arismarjito
NIM : 065114011 Telah disetujui oleh:
Pembimbing, Martanto, S.T.,M.T. Tanggal : 6 Juni 2011
HALAMAN PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
ROBOT LENGAN OTOMATIS SEBAGAI PEMISAH BARANG
BERDASARKAN WARNA DENGAN MENGGUNAKAN ATMEGA8535
(AUTOMATIC ROBOT ARM AS SEPARATOR OBJECT BASED ON
COLOR USING ATMEGA8535)
Oleh :
Rio Arismarjito NIM : 065114011
Telah dipertahankan di depan panitia penguji pada tanggal: 21 Juni 2011 dan dinyatakan memenuhi syarat susunan panitia
Nama lengkap Tanda Tangan Ketua : B. Wuri Harini, S.T.,M.T. Sekertaris : Martanto, S.T.,M.T. Anggota : Petrus Setyo Prabowo, S.T.,M.T.
Yogyakarta, 22 Juni 2011 Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Dekan,
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah”
Yogyakarta, 6 Juni 2011 Rio Arismarjito
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya tulis ini kupersembahkan untuk :
Yesus Kristus Gembalaku
Bunda Maria dan Malaikat pelindungku…
Bapak dan Ibu tercinta, untuk doanya, serta
dukungannya secara moral maupun materi
Almamaterku Teknik Elektro Universitas Sanata
Dharma
“Tak ada kata terlambat,
Semua indah pada waktunya, berdoa dan
berusahalah”
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertandatangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Rio Arismarjito Nomor Mahasiswa : 065114011
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
ROBOT LENGAN OTOMATIS SEBAGAI PEMISAH BARANG
BERDASARKAN WARNA DENGAN MENGGUNAKAN
ATMEGA8535
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 6 Juni 2011
INTISARI
Dalam dunia teknologi maupun kehidupan manusia sehari-hari, penggunaan robot saat ini sangat membantu dalam menyelesaikan tugas atau pekerjaan yang tidak bisa dilakukan oleh manusia. Kelebihan yang dimiliki robot memudahkan manusia dalam menyelesaikan pekerjaan. Oleh karena itu, agar dapat membantu manusia, robot lengan sebagai pemisah barang dibuat dengan tujuan untuk menghemat waktu dalam menyelesaikan pekerjaan dalam mengambil dan memindahkan barang, mendapatkan hasil akhir yang berkualitas, mengurangi resiko yang dapat membahayakan manusia.
Robot lengan otomatis sebagai pemisah barang berdasarkan warna menggunakan ATmega8535 terdiri dari sistim minimum yang berfungsi mengontrol pergerakan motor servo sebagai aktuator robot lengan dan mengolah data yang dihasilkan oleh sensor TCS3200 sebagai pengidentifikasi warna objek. Warna objek yang dideteksi ditampilkan dalam penampil LCD, jika warna merah, biru atau hijau maka akan tampil nilai R G B warna tersebut dan warna objek.
Robot lengan otomatis sebagai pemisah barang berdasarkan warna menggunakan ATmega8535 sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Sensor dapat membedakan warna tiap objek yaitu merah, biru dan hijau. Robot lengan mampu mengambil dan memindahkan objek berwarna yang telah diindentifikasi oleh sensor TCS3200 ke dalam wadah penampung sesuai dengan warna objek tersebut.
Kata kunci : Robot lengan, Motor servo, TCS3200, Warna, ATmega8535
ABSTRACT
In the world of technology and daily human life, the use of robots is very helpful in completing tasks or jobs that can’t be done by humans. Advantages of robot is to easy human in completing the work. Therefore, in order to help humans, the robot arm as separator items was created in order to save time in completing the work in taking and moving items, get a quality end result, and reducing the risks that could harm humans.
Automatic robot arm as separator items based on color using the ATmega8535 consist of a minimum system which controls the movement of the servo motor as the actuator arm robot and process data generated by sensors TCS3200 as the identifiers color of an object. The color of the detected object is displayed in the LCD viewer, if the colors red, blue or green it will show the RGB color value and color of the object.
Automatic robot arm as separator items based on color using the ATmega8535 has been successfully established and can work well. The sensor can distinguish the color of each object that is red, blue and green. The robot arm can pick up and move colored objects that have been identified by the sensor into the container receptacle TCS3200 matches the color of the object.
Keywords : Robot arm, Motor servo, TCS3200, Color, ATmega8535
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis haturkan pada Tuhan Yesus Kristus, karena atas rahmat dan karunia Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul “Robot Lengan
Otomatis Sebagai Pemisah Barang Berdasarkan Warna Dengan Menggunakan
ATmega8535”. Penulis menyadari mulai dari proses perancangan, pengujian alat dan proses
penyusunan skripsi ini tidak dapat lepas dari bantuan, dorongan, dan bimbingan berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua tercinta dan adik-adikku, terimakasih atas perhatian, dukungan dan kesabaran dalam mendidik penulis.
2. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Bapak Martanto , S.T., M.Eng., selaku dosen pembimbing yang menyumbangkan pemikiran, ide, tenaga dan memberikan saran serta kritik yang membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini dari awal hingga selesai.
4. Seluruh dosen dan laboran teknik elektro yang memberikan ilmu dan membantu selama perkuliahan.
5. Rocha Ifahyana Siagian, terimakasih atas dukungan dan motivasinya.
6. Teman-teman teknik elektro angkatan 2006 dan sahabat SMAku terimakasih atas bantuannya. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan, kelemahan dan jauh dari sempurna. Oleh karena itu dengan segenap kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan tugas akhir ini. terimakasih.
Yogyakarta, 6 Juni 2011
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................................iii
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................................... iv
LEMBAR KEASLIAN KARYA ..................................................................................... v
HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................................... vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
......................................................................vii
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
INTISARI .............................................................................................................viii
ABSTRACT ............................................................................................................... ix
...................................................................................................... x
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI ............................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ........................................................................................................xviii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang....................................................................................................... 1
1.2 Tujuan dan Manfaat................................................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ..................................................................................................... 2
1.4 Metodologi Penelitian............................................................................................. 2
1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................................. 4
BAB II. DASAR TEORI
2.1 Mikrokontroler AVR Atmega8535 ........................................................................ 5
2.2.2 Deskripsi Mikrokontroler Atmega8535 ................................................. 5
2.2.3 Organisasi Memori AVR Atmega8535.................................................. 7
2.2.3.1 Program Memori............................................................................ 7
2.2.3.2 Data Memori.................................................................................. 7
2.2.4 Interupsi ................................................................................................. 7
2.2.5 Timer/Counter ........................................................................................ 8
2.2.5.1 Timer/Counter0 ............................................................................. 8
2.2 LCD (Liquid Crystal Display) ............................................................................. 10
2.3 Robot Lengan ....................................................................................................... 12
2.4 Gripper .............................................................................................................. 14
2.5 Sensor TCS3200 ................................................................................................... 15
2.6 Motor Servo.......................................................................................................... 17
2.6.1 Torsi/Momen Gaya .............................................................................. 19
2.7 Regulator Tegangan IC 7805 dan IC 7806 .......................................................... 19
BAB III. PERANCANGAN PENELITIAN
3.1 Proses Kerja dan Mekanisme Gerak Robot Lengan............................................. 22
3.2 Perancangan Mekanik Robot Lengan................................................................... 24
3.3 Perancangan Perangkat Keras .............................................................................. 29
3.3.1 Arsitektur AVR Atmega8535 .............................................................. 30
3.3.2 Rangkaian Konfigurasi LCD 16x2 ...................................................... 32
3.3.3 Perancangan Sensor TCS3200 ............................................................. 33
3.3.4 Motor Servo ......................................................................................... 34
3.4 Perancangan Perangkat Lunak ............................................................................. 43
3.4.1 Program Pengaturan Awal Posisi Robot .............................................. 44
3.4.2 Program Indentifikasi Warna Objek menggunakan Sensor TCS3200. 45 3.4.3 Program Pengendali Sudut Putar Motor Servo dalam Pengambilan dan.
Peletakan Objek....................................................................................47
BAB III. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Betuk Fisik dan Sistem Kerja Robot Lengan ....................................................... 51
4.2 Hasil Data Pengujian dan Pembahasan ................................................................ 53
4.2.1 Pengujian Sensor TCS3200 ................................................................. 53
4.2.2 Pengujian Jarak Jangkauan Sensor TCS3200 ...................................... 56
4.2.3 Pengujian Arus pada Motor Servo ....................................................... 59
4.2.4 Pengamatan Pergerakan Motor Servo sebagai Aktuator Robot Lengan.......................................................................................60
4.3 Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak ......................................................... 63
4.3.1 Pengendali Motor Servo....................................................................... 63
4.3.2 Identifikasi Warna Sensor TCS3200.................................................... 68
4.4 Analisa Keberhasilan Alat .................................................................................... 72
Kesimpulan dan Saran ................................................................................................... 76
Daftar Pustaka .............................................................................................................. 77
Lampiran ..............................................................................................................L1
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.10 Sample Warna dan Komposisi RGB .................................................... 16Gambar 3.2 Keseluruhan Sistem Robot Lengan...................................................... 23Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Robot Lengan ................................................... 22IC Regulator ....................................................................................... 20
Gambar 2.16
Gambar 2.15 Penyearah Gelombang Penuh .............................................................. 20Gambar 2.14 Lebar Pulsa dan Posisi Servo ............................................................... 18Gambar 2.13 Sinyal untuk Mengendalikan Motor Servo .......................................... 18Gambar 2.12 Konfigurasi Pin Motor Servo ............................................................... 17Gambar 2.11 Motor Servo ......................................................................................... 17Gambar 2.9 Konfigurasi pin dan Blok Fungsional TCS3200.................................. 15Halaman
Gambar 2.8 Jenis Gripper Mekanik......................................................................... 14Gambar 2.7 Sistem Robot Lengan ........................................................................... 13Gambar 2.6 Anatomi Robot Lengan ........................................................................ 12Gambar 2.5 Konfigurasi kaki LCD 16x2................................................................. 11Gambar 2.4 Baris dan Kolom Karakter pada LCD 16x2......................................... 10Gambar 2.3 Mode Fast PWM ................................................................................ 10Gambar 2.2 Mode Phase Correct PWM.................................................................... 9Gambar 2.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATmega8535 .................................... 6Gambar 1.1 Diagram Blok Sistem ............................................................................. 3Gambar 3.3 Model Anatomi Robot Lengan ............................................................ 24Gambar 3.5 Robot Lengan Komponen 2 ................................................................. 25Gambar 3.17 Pengaturan Port LCD pada Code Vision AVR ..................................... 33Gambar 3.26 Diagram Alir Pengaturan Posisi Awal Robot ...................................... 44Gambar 3.25 Diagram Alir Utama............................................................................. 43Gambar 3.24 Rangkaian Regulator Tegangan ........................................................... 42Gambar 3.23 PWM Motor Servo Futaba3003 ........................................................... 39Gambar 3.22 PWM Motor Servo HXT5010.............................................................. 39Gambar 3.21 Rangkaian Servo ke Mikrokontroler.................................................... 36Gambar 3.20 Motor Servo Futaba3003 ..................................................................... 35Gambar 3.19 Motor Servo HXT5010 ........................................................................ 35Gambar 3.18 Rangkaian Sensor TCS3200 terhubung ATmega8535 ........................ 34Gambar 3.16 Rangkaian LCD 16x2........................................................................... 33Gambar 3.6 Robot Lengan Komponen 3 dan 4 ....................................................... 26Gambar 3.15 Rangkaian Sistem Minimum ATmega8535......................................... 32Gambar 3.14 Rangkaian Reset ATmega8535............................................................ 30Gambar 3.13 Rangkaian Osilator ATmega8535........................................................ 30Gambar 3.12 Jarak Robot Lengan dengan Objek dan Wadahnya ............................. 29Gambar 3.11 Gripper................................................................................................. 28Gambar 3.10 Sketsa Robot Lengan Komponen 2 , Komponen 4 dan Poros ............. 28Gambar 3.9 Sketsa Robot Lengan Komponen 1 dan Komponen 3 ......................... 27Gambar 3.8 Posisi Penempatan Barang ................................................................... 27Gambar 3.7 Tinggi Total Robot Lengan.................................................................. 26Gambar 3.27 Perioda 1 Gelombang........................................................................... 45Gambar 3.30 Diagram Alir Servo Mode Biru ........................................................... 49Gambar 4.11 Jarak Objek 4 cm.................................................................................. 57Gambar 4.20 Sudut Putar Motor Servo 90° ............................................................... 61Gambar 4.19 Sudut Putar Motor Servo 45° ............................................................... 60Gambar 4.18 Sudut Putar Motor Servo 0° ................................................................. 60Gambar 4.17 Pengukuran Arus Motor Servo ............................................................ 59Gambar 4.16 Jarak Objek 9 cm.................................................................................. 59Gambar 4.15 Jarak Objek 8 cm.................................................................................. 58Gambar 4.14 Jarak Objek 7 cm.................................................................................. 58Gambar 4.13 Jarak Objek 6 cm.................................................................................. 58Gambar 4.12 Jarak Objek 5 cm.................................................................................. 58Gambar 4.10 Jarak Objek 3 cm.................................................................................. 57Gambar 3.31 Diagram Alir Servo Mode Hijau.......................................................... 50Gambar 4.9 Jarak Objek 2,5 cm............................................................................... 57Gambar 4.8 Wadah Objek........................................................................................ 52Gambar 4.7 Objek Berwarna ................................................................................... 52Gambar 4.6 TCS3200 .............................................................................................. 52Gambar 4.5 Robot Lengan ....................................................................................... 52Gambar 4.4 Penempatan Objek, TCS3200 dan sistem minimum ........................... 52Gambar 4.3 Robot Lengan Keseluruhan.................................................................. 52Gambar 4.2 Regulator Tegangan ............................................................................ 51Gambar 4.1 Sistem Minimum ATmega8535........................................................... 51Gambar 4.21 Pengamatan Sudut Putar Motor Servo 3 saat 0° .................................. 61Gambar 4.24 Pengamatan Sudut Putar Motor Servo Poros saat 80° ......................... 62Gambar 4.25 Pengamatan Sudut Putar Motor Servo Poros saat 120° ....................... 62Gambar 4.26 Tampilan LCD saat Objek Merah ........................................................ 71Gambar 4.27 Tampilan LCD saat Objek Biru ........................................................... 71Gambar 4.28 Tampilan LCD saat Objek Hijau ......................................................... 72Gambar 4.29 Tampilan LCD saat Tidak Ada Objek ................................................. 72
DAFTAR TABEL
Tabel 3.5 Perhitungan Torsi Motor Servo pada Robot Lengan ...........................40Tabel 4.6 Data Hasil Percobaan Robot dalam Mengambil dan Meletakan ObjekBerwarna yang Tersusun Secara Acak ................................................73
Tabel 4.5 Data Hasil Percobaan Robot dalam Mengambil dan Meletakan ObjekTabel 4.4 Data Pengujian Tegangan dan Arus Motor Servo ...............................59Tabel 4.3 Data Pengujian Jarak Jangkauan TCS3200 .........................................57Tabel 4.2 Nilai Rata-Rata R G B Ruang Terang dan pada Ruang Gelap ............56Tabel 4.1 Data Pengujian Sensor TCS3200 pada Kondisi Cahaya Ruang Terang dan pada Kondisi Ruang Gelap............................................................54Tabel 3.4 Data Pengujian Motor Servo................................................................38Halaman
Tabel 3.3 Perhitungan Sudut Putar Motor Servo .................................................37Tabel 3.2 Karakteristik Motor Servo ...................................................................35Tabel 3.1 Penggunaan Port pada Mikrokontroler...............................................31Tabel 2.5 Regulator Tegangan Positif Seri 78XX ...............................................21Tabel 2.4 Penskalaan Frekuensi Output TC3200.................................................16Tabel 2.3 Kombinasi Kaki Selektor.....................................................................16Tabel 2.2 Konfigurasi kaki LCD 16x2.................................................................11Tabel 2.1 Hubungan PIN dan Interrupt..................................................................8Berwarna yang Tersusun Secara Berurutan.........................................74
BAB I PEDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penggunaan robot di dalam kehidupan manusia semakin meningkat dari waktu ke
waktu. Robot sering digunakan untuk menangani berbagai tugas yang tidak dapat ditangani
oleh manusia, seperti di bidang nuklir, kimia, perjalanan ke luar angkasa dan tugas-tugas
lain yang dilakukan di lingkungan yang berbahaya [1]. Hal ini terjadi karena robot
memiliki banyak kelebihan yang tidak dimiliki manusia, diantaranya : menghasilkan
output yang sama ketika mengerjakan suatu pekerjaan secara berulang-ulang, tidak mudah
lelah, ketelitian dan kecepatan menyelesaikan tugas, dapat diprogram ulang sehingga dapat
difungsikan untuk beberapa tugas yang berbeda, dan lebih sedikit melakukan kesalahan
dibandingkan manusia.Berbagai variasi robot yang diciptakan oleh manusia dapat membantu melakukan
tugas-tugas yang tidak dapat atau sulit dilakukan oleh manusia, salah satunya adalah robot
lengan. Robot lengan biasanya digunakan untuk mengambil dan memindahkan
objek/barang. Pada umumnya robot lengan dapat melakukan dua gerakan yaitu gerakan
berputar dan gerakan memanjang atau memendek [2]. Robot lengan memiliki 2 sisi yang
digunakan dalam melakukan pergerakan tersebut. Salah satu sisi yang disebut poros
ditanam pada bidang yang statis dan sisi lain disebut ujung (end effector) yang dapat
dimuati dengan tool tertentu sesuai dengan tugas robot [2]. Umumnya tool yang digunakan
adalah gripper yang dapat difungsikan sebagai penjepit atau pencengkeram objek yang
akan diambil. Selain itu pergerakan robot lengan dapat diatur sesuai dengan kebutuhan
yang dinginkan, baik itu sudut putaran robot lengan atau pun jarak jangkauan lengan robot.
Melihat kemampuan robot lengan yang lebih dibandingkan manusia maka penulis
ingin membuat aplikasi robot lengan sebagai pemindah barang. Robot lengan ini berfungsi
untuk memindahkan barang dan menempatkannya berdasarkan warna barang tersebut.
Robot ini menggunakan sensor TCS3200 sebagai pengidentifikasi warna objek, 4 motor
servo sebagai aktuator robot lengan, dan gripper sebagai penjepit atau pencekram
objek/barang. Robot lengan bekerja secara otomatis sesuai dengan instruksi yang telah
motor servo untuk mengambil dan menempatkan barang tersebut pada kotak yang sudah
tersedia. Penempatan barang dan wadahnya sudah diatur sedemikian rupa sesuai dengan
jangkauan robot lengan dan karakteristik putaran motor servo yang digunakan.1.2 Tujuan dan Manfaat Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan robot lengan sebagai pemindah barang secara otomatis berdasarkan warna barang.
Manfaat dari penelitian ini adalah membantu memudahkan pekerjaan manusia baik dari segi efisiensi waktu, tenaga, kualitas dan hasil yang didapat.
1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dari penelitian ini adalah :
1. Menggunakan sensor TCS3200 sebagai pengindentifikasi warna objek/barang.
2. Warna barang yang dideteksi hanya tiga warna yaitu merah, biru, dan hijau.
3. Warna objek disusun secara acak dan terbuat dari bahan akrilik.
4. Barang berbentuk kotak yang berukuran 3x3x3 cm dengan berat sekitar 5 gram.
5. Jarak pengambilan barang dan wadah penampung barang dengan robot lengan diatur dengan jarak 6 cm terhadap kotak penampung barang dan 18 cm terhadap posisi objek/barang, agar robot lengan dapat menjangkau barang dalam proses pengambilan dan peletakan barang ke dalam wadah penampung.
6. Menggunakan motor servo standar sebagai aktuator robot lengan.
7. Mikrokontroler menggunakan keluarga AVR ATmega8535 dan diprogram menggunakan bahasa pemrograman C.
1.4 Metodologi Penelitian
Untuk dapat merealisasikan penelitian maka digunakan metode seperti berikut :
1. Mencari sumber informasi/literatur. Studi kepustakaan yang mencakup literatur-literatur mengenai, datasheet ATmega8535, sensor TCS3200, dan
2. Perancangan subsistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk
mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Gambar 1.1 adalah model diagram blok sistem yang akan dirancang. ObjekMotor servo 1 Motor servo 2 Sensor TCS3200 Mikrokontroler
Motor servo Identifikasi Aktuator Motor servo 3 warna robot lengan
Motor servo 4
Gambar 1.1. Diagram Blok Sistem
3. Perancangan dan pembuatan sistem mekanik penggerak robot lengan dengan
model gambar 3D (3 dimensi). Kemudian menggunakan aklrik sebagai bahan dasar pembuat robot lengan.
4. Perancangan dan pembuatan rangkaian elektronik sistem minimum
ATmega8535 dan regulator tegangan. Tahap ini meliputi perhitungan teoritis dan pembuatan rangkaian PCB menggunakan software EAGLE.5. Perancangan dan pembuatan program menggunakan bahasa C dengan software CodeVision AVR.
6. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan melihat
respon sensor TCS3200 terhadap warna merah, biru dan hijau serta motor servo.
7. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa dan penyimpulan hasil
percobaan dapat dilakukan dengan melihat presentasi error yang terjadi pada kinerja sistem secara keseluruhan, yaitu kondisi sensor TCS3200 terhadap kondisi pencahayaan ruang yaitu jika mendapat cahaya terang atau dengan pencahayaan yang kurang, jarak jangkau sensor, pergerakan motor servo sebagai aktuator robot lengan , dan tingkat keberhasilan robot lengan dalam memisahkan barang.1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I: PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan dan manfaat, batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI Bab ini berisi teori-teori yang mendukung kerja sistem dan teori yang digunakan dalam perancangan. BAB III : PERANCANGAN PENELITIAN Bab ini berisi penjelasan alur perancangan robot lengan sebagai pemisah
barang berdasarkan warna dengan menggunakan Atmega8535.
BAB IV : HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi pengamatan dan pembahasan data yang diperoleh, berupa data sensor TCS3200, motor servo dan tingkat keberhasilan keseluruhan sistem robot lengan.BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi ringkasan hasil penelitian yang telah dilakukan dan usulan yang berupa ide-ide untuk perbaikan atau pengembangan terhadap penelitian yang telah dilakukan.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Mikrokontroler AVR ATmega8535
AVR (Alf and Vegard’sRiscProcessor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit
yang diproduksi oleh Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).
Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega8535. Hampir semua
instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock dan mempunyai 32 register general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial
UART, programmable Watchdog Timer, dan power saving mode. AVR juga mempunyai
ADC, PWM internal dan In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan
memori program untuk diprogram ulang [3].2.1.1 Arsitektur AVR ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut [3] :
a. Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
b. ADC 10 bit sebanyak 8 Channel
c. Tiga buah timer/counter yaitu Timer 0, Timer 1, dan Timer 2
d. Watchdog Timer dengan osilator internal
e. SRAM sebanyak 512 byte
f. Memori Flash sebesar 8 kb
g. Sumber Interupsi internal dan eksternal
h. Port SPI (Serial Pheriperal Interface) i. EEPROM on board sebanyak 512 byte j. Komparator analog k. Port USART (Universal ShynchronousAshynchronous Receiver Transmitter)
2.1.2 Deskripsi Mikrokontroler ATmega8535
Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATmega8535 dengan kemasan 40-pin DIP (dual
in-line package) dapat dilihat pada Gambar 2.1. Untuk memaksimalkan performa dan
untuk program dan data). Ketika sebuah instruksi sedang dikerjakan maka instruksi
berikutnya diambil dari memori program [3].Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8535 [3] Mikrokontroler Atmega 8535 memiliki konfigurasi Pin sebagai berikut [3] :a. VCC (power supply)
b. GND (ground)
c. Port A (PA7..PA0) Port A berfungsi sebagai input analog pada ADC (analog digital converter). Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah.
d. Port B (PB7..PB0) Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit).
e. Port C (PC7..PC0) Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit).
f. Port D (PD7..PD0) Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit).
g. RESET (Reset input)
h. XTAL1 (Input Oscillator) i.
XTAL2 (Output Oscillator) j. AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk Port A dan ADC. k. AREF adalah pin referensi analog untuk ADC.
Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter dan port I/O 8-bit dua
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pada rangkaian reset, waktu pengosongan
kapasitor dapat dihitung dengan persamaan 2.1.T = R x C (2.1)
2.1.3 Organisasi Memori AVR ATmega8535
AVR arsitektur mempunyai dua ruang memori utama, Ruang. Memori data dan
Memori program. ATmega8535 juga memiliki fitur EEPROM Memori untuk penyimpanan
data.2.1.3.1 Memori Program Kode program disimpan dalam flash memory, yaitu memori jenis non-volatile yang
tidak akan hilang datanya meskipun catu daya dimatikan [5]. Dalam ATmega8535 terdapat
8Kbyte On-Chip di dalam sistem Memory Flash Reprogrammable untuk penyimpanan
program. Untuk keamanan perangkat lunak, flash memori dibagi menjadi dua bagian,
yaitu boot program dan bagian aplikasi program [3].2.1.3.2. Memori Data Memori data adalah memori RAM (Random Access Memory) yang digunakan untuk
keperluan program. Memori data terbagi menjadi 4 bagian yaitu : 32 General Purphose
Register adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh
ALU (Arithmatich Logic Unit). Dalam istilah processor komputer sehari-hari GPR dikenal
sebagai “chace memory” [16].I/O register dan Aditional I/O register adalah register yang difungsikan khusus untuk
mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroler seperti pin, port, timer/counter
[16].2.1.4 Interupsi
Interupsi adalah suatu kondisi dimana mikrokontroler akan berhenti sementara dari
program utama untuk melayani instruksi-instruksi pada interupsi kemudian kembali
mengerjakan instruksi program utama setelah instruksi-instruksi pada interupsi selesai
Table 2.1. Hubungan PIN dan Interupsi [4]Jenis interupt PIN pada Atemega 8535
INT0 PORTD.2
INT2 PORTB.2 ATmega8535 menyediakan tiga interupsi eksternal yaitu, INT0, INT1, dan INT2.
Masing-masing interupsi tersebut terhubung dengan pin ATmega8535 seperti ditunjukan
pada Tabel 2.1. Interupsi eksternal bisa dilakukan dengan memberikan logika 0 atau
perubahan logika (rissing edge dan falling edge) pada pin interupsi yang bersangkutan.2.1.5 Timer/Counter
ATmega 8535 memiliki tiga modul timer yang terdiri dari dua buah timer/counter 8
bit dan satu buah timer/counter 16 bit. Ketiga modul ini dapat diatur dalam mode yang
berbeda-beda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu
semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi [5].2.1.5.1 Timer/conter0
Timer/counter0 merupakan modul timer/counter 8 bit dengan fitur sebagai berikut :
a. timer/counter 1 kanal
b. Auto reload yaitu timer akan dinolkan kembali saat match compare
c. Dapat menghasilkan pulsa PWM (pulse width modulation) dengan glitch free
d. Frequency generator
e. Prescalar 10 bit untuk timer
f. Membangkitkan interupsi saat timer overflow dan atau match compare Perhitungan overflow interrupt sebagai pembangkit PWM ditunjukan pada persamaan 2.1 dan 2.2 berikut [14].
(2.2) = T O = Timer Overflow (T x bit timer)
OCR = nilai cacahan pulsa (Output Compare Register/OCR)
T = Lebar pulsa Berikut merupakan mode-mode operasi timer :a. Mode normal, timer digunakan untuk menghitung saja, membuat delay, dan mengitung selang waktu [11].
Gambar 2.2. Mode Phase Correct PWM [3]b. Mode phase correct PWM (PCP), digunakan untuk menghasilkan sinyal PWM dimana nilai register counter (TCNT0) yang mencacah naik dan turun secara terus menerus akan selalu dibandingakan dengan register pembanding OCR0 [5]. Hasil perbandingan register TCNT0 dan OCR0 digunakan untuk membangkitkan sinyal PWM yang dikeluarkan pada OC0 seperti ditunjukan Gambar 2.2.
c. CTC (Clear timer on compare match), register counter (TCNT0) akan mencacah naik kemudian di-reset atau kembali menjadi 0x00 pada saat nilai TCNT0 sama dengan OCR0. Sebelumnya OCR diset dulu, karena timer 0 dan 2 maksimumnya 255, maka range OCR 0-255 [5].
d. Fast PWM, mode ini hampir sama dengan mode phase correct PWM, hanya perbedaannya adalah register counter TCNT0 mencacah naik saja
Gambar 2.3. Mode Fast PWM [3]2.2 LCD (Liquid Crystal Display)
Terdapat 2 jenis LCD yaitu LCD karakter dan LCD grafik. LCD karakter, adalah
LCD yang tampilannya terbatas pada tampilan karakter, khususnya karakter ASCII (seperti
karakter-karakter yang tercetak pada keyboard komputer). Sedangkan LCD grafik, adalah
LCD yang tampilannya tidak terbatas, bahkan dapat menampilkan foto. LCD grafik inilah
yang terus berkembang seperti layar LCD yang biasa dilihat di notebook/laptop [6].Jenis LCD karakter yang beredar di pasaran biasa dituliskan dengan bilangan matriks
dari jumlah karakter yang dapat dituliskan pada LCD tersebut, yaitu jumlah kolom karakter
dikali jumlah baris karakter. Sebagai contoh, LCD16x2, artinya terdapat 16 kolom dalam 2
baris ruang karakter seperti ditunjukan pada Gambar 2.4, yang berarti total karakter yang
dapat dituliskan adalah 32 karakter [6].Gambar 2.4. Baris dan Kolom Karakter pada LCD 16x2 [6]
Agar dapat mengendalikan LCD karakter dengan baik, tentu diperlukan koneksi yang
benar. Untuk itu perlu diketahui pin-pin antarmuka yang dimiliki oleh LCD karakter
seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.5 dan Tabel 2.2.6 EN Enable
13 DB6 Data 6
12 DB5 Data 5
11 DB4 Data 4
10 DB3 Data 3
9 DB2 Data 2
8 DB1 Data 1
7 DB0 Data 0
5 R/W Read / Write
Gambar 2.5. Konfigurasi kaki LCD 16x2 [6]4 RS
3 Vo Kontras
5V
2 VDD
1 VSS GND
Nomor PIN PIN Keterangan
Tabel 2.2. Konfigurasi kaki LCD 16x2 [6]14 DB7 Data 7 15 - - 16 - -
dikirimkan. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat
logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang
lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai
dengan datasheet dari LCD tersebut) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi. Jalur
RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan dianggap sebagai
sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisikursor, dll). Ketika RS
berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display
LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan huruf “1” pada layer LCD maka RS harus diset
logika high “1”, jalur R/W adalah jalur control Read/Write. Ketika RW berlogika low (0),
maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high