Index of /students/paper/skripsi/20402076
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBAHASAN ALAT
III.1. Blok Sistem Robot Secara Umum
SISTEM
KONTROL
AKTUATOR
SISTEM
RODA
MEKANIK
ROBOT
& SISTEM
KAKI
Untuk Navigasi
(gerak berpindah)
SENSOR
SISTEM
TANGAN
Untuk Manipulasi
(gerak penanganan)
Gambar 3.1. Diagram blok sistem robot secara umum
Gambar diatas merupakan blok sistem robot secara umum dan orientasi
fungsinya yang biasa kita jumpai dan berhubungan dengan “Real World”. Berikut
adalah penjelasan dari blok rangkaian diatas :
Sistem kontrol (control system)
32
Adalah rangkaian elektronik yang setidak-tidaknya terdiri dari rangkaian prosesor
(CPU, memori, komponen interface Input / Output), signal conditioning untuk
sensor (analog dan atau digital), serta driver untuk aktuator.
Mekanik robot (mechanical robot)
Adalah sistem mekanik yang dapat terdiri dari fungsi gerak. Jumlah fungsi gerak
disebut sebagai derajat kebebasan atau degree of freedom (DOF). Sebuah sendi
yang diwakili oleh sebuah gerak aktuator disebut sebagai satu DOF.
Sensor
Adalah perangkat atau komponen yang bertugas mendeteksi (hasil) gerakan atau
fenomena lingkungan yang diperlukan oleh sistem kontroler. Dapat dibuat dari
sistem yang paling sederhana seperti sensor inframerah, ultrasonic, saklar
ON/OFF, dan sebagainya.
Aktuator (actuator)
Adalah perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan. Terdiri dari
tiga jenis, yaitu:
1.
Electric actuator, yaitu perangkat menggunakan sistem
motor listrik (motor DC, motor DC servo, maupun motor stepper.
2.
Pneumatik actuator, yaitu perangkat yang menggunakan
udara atau gas nitrogen.
3.
Hydraulic actuator, yaitu perangkat yang menggunakan
bahan cair seperti oli [12]
Sistem roda
33
Adalah sistem mekanik yang dapat menggerakkan robot untuk berpindah posisi.
Sistem kaki
Pada dasarnya sistem kaki adalah gerakan “roda” yang didisain sedemikian rupa
hingga memiliki kemampuan gerak seperti mahluk hidup. Robot berjalan dengan
sistem dua kaki yang memiliki struktur kaki seperti manusia setidak-tidaknya
mempunyai sendi-sendi yang mewakili pergelangan kaki, lutut, dan pinggul.
Sistem tangan
Adalah bagian atau anggota badan robot selain sistem roda atau kaki. Dalam
konteks mobile robot, bagian tangan ini dikenal sebagai manipulator yaitu sistem
gerak yang berfungsi untuk memanipulasi (memegang, mengambil, mengangkat,
memindah atau mengolah) obyek. [4]
III.2. Diagram Blok Rangkaian
Dibawah ini adalah gambar blok rangkaian dari robot yang dibuat oleh penulis
yang terdiri dari tiga proses, yaitu input (sensor), proses (mikrokontroler), dan output
(motor DC).
Blok Rangkaian Sensor
34
INPUT
Ultrasonic
Transmitter
Halangan
Ultrasonic
Receiver
Pengkondisian
Sinyal
Mikrokontroler
AT89C52
PROSES
Blok Rangkaian
Motor DC
Motor
DC
Driver
motor DC
OUTPUT
Gambar 3.2. Diagram blok rangkaian
Berdasarkan blok diagram diatas, sensor yang digunakan untuk mengenal
keadaan lingkungan luar dimana robot ini akan beroperasi adalah sensor ultrasonic.
Sensor ini akan bekerja dengan cara mendeteksi adanya halangan dari pergerakan
robot mobile ini. Pendeteksian sinyal yang datang menggunakan prinsip pemantulan
dari rangkaian
transmitter ke rangkaian receiver dari sensor ultrasonic. Hasil
pemantulan tersebut masih dalam bentuk sinyal analog. Sedangkan sinyal yang
dibutuhkan oleh bagian processing dalam hal ini dilakukan oleh mikrokontroler
adalah sinyal digital. Oleh karena itu maka pada output rangkaian receiver sensor
ultrasonic dibuat rangkaian tambahan lagi berupa rangkaian transistor yang dalam
rangkaian ini memiliki fungsi sebagai saklar.
35
Output dari rangkaian transistor sebagai saklar ini sudah dalam bentuk digital,
yaitu berupa kondisi HIGH (1) atau LOW (0). Dari proses pengkondisian sinyal ini
maka diperoleh keluaran berupa data digital dari receiver dan akan diberikan kepada
mikrokontroler AT89C52. Mikrokontroler akan mengolah hasil input dari blok
rangkaian sensor yang terdapat pada P1.1 sampai P1.3. Prosesnya adalah bagaimana
mikrokontroler
akan
mensingkronisasikannya
menterjemahkan
hasil
input
dengan
yang
sudah
program
dari
sensor
“tertanam”
di
dan
chip
mikrokontroler tersebut.
Proses mikrokontroler untuk menterjemahkannya dan menjadi penghubung
antara input dan output sangat rumit. Disini mikrokontroler akan menggabungkan dan
mensinkronisasikan antara software dengan blok perancangan hardware. Dari hasil
proses
yang dilakukan oleh mikrokontroler maka akan dihasilkan suatu kondisi
perintah kepada driver dari motor dc, dalam hal ini berupa IC L293D yang kemudian
akan menggerakkan motor dc, baik ke arah kanan maupun ke arah kiri tergantung
dari hasil input dari sensor dan hasil output dari mikrokontroler AT89C52 yang
diberikan kepada IC pada driver motor tersebut.
III.3. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
III.3.1. Blok rangkaian sensor ultrasonic
36
Pemancar gelombang ultrasonic disusun oleh sebuah transduser
ultrasonik yang diberi gelombang kotak dengan frekuensi sekitar 40 KHz.
Gelombang kotak dihasilkan oleh untai multivibrator yang disusun oleh IC 555
yang bekerja secara astable. Rangkaian pemancar ultrasonic ditunjukkan
gambar 3.3 (a).
9V
R2
R3
2
3
8
IC 555
TRM
D3
LED
R8
TR2
6
VR
C7
4
C1
R1
Receiver
9V
Transmitter
1
C2
5
C1
C3
TR1
R10
SN7473
TR3
R2
R1
R4
D2
P1
1
R6
R9
4
13
TR4
11
RCV
C6
C2
R5
(a)
D1
C4
R7
C5
(b)
Gambar 3.3. Rangkaian sensor ultrasonik. (a) Transmitter (b) Receiver
Rangkaian sensor dibuat sebanyak 3 bagian yang pada tiap bagian dari
sensor terdiri dari pasangan transmiter dan receiver dari sensor ultrasonic.
Ketiga bagian tersebut ditempatkan pada bagian depan serta bagian samping
kanan dan kiri dari robot.
Output dari ketiga pasangan sensor ini dihubungkan ke mikrokontroler
melalui Port1 agar dapat diolah yang kemudian akan menghasilkan keluaran
37
µc
untuk memberikan input kepada IC L293D sebagai driver motor untuk
menggerakkan motor sesuai dengan data yang diterima dari mikrokontroler.
Selain sebagai input data, output dari sensor digunakan juga sebagai
pembangkit sinyal interrupt. Untuk itu, maka diperlukan rangkaian lain yang
akan membangkitkan sinyal interrupt ketika salah satu atau lebih sensor
tersebut mendeteksi sambungan antara transmiter dengan receiver.
Pada kasus ini penulis menambahkan gerbang logika OR. Dengan
menggunakan gerbang logika OR, interrupt high akan aktif (INT 1=1).
Komponen yang digunakan adalah IC 74LS32.
Ultrasonik
input
A
B
INT 1
C
Gambar 3.4. Rangkaian pembangkit interupt
Dibawah ini adalah keluaran yang dihasilkan dari rangkaian dengan
menggunakan gerbang logika OR
Tabel 3.1 Tabel kondisi pembangkit interrupt
A
B
38
INT 1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
III.3.2. Blok rangkaian mikrokontroler
Jenis mikrokontroler yang digunakan adalah AT89C52 yang memiliki
empat buah port I/O, yaitu:
1.
P0 (pin 32 sampai pin 39)
2.
P1 (pin 1 sampai pin 8)
3.
P2 (pin 21 sampai pin 28)
4.
P3 (pin 10 sampai pin 17)
Pada perancangan alat ini penulis hanya menggunakan tiga port saja,
yaitu Port 0 berfungsi sebagai output. Pin yang digunakan yaitu pada P0.0
sampai P0.6. Kelima pin ini akan dihubungkan ke input dari IC untuk driver
motor dc. Kemudian Port 1 berfungsi sebagai input dari rangkaian sensor
ultrasonik. Masing-masing sensor menempati satu bit pada Port 1 yaitu P1.0,
P1.1, dan P1.2.
Yang ketiga adalah Port 3. Port ini adalah port khusus pada keluarga
8051, karena memiliki fungsi interrupt. Oleh karena perancangan alat ini
menggunakan rutin interrupt, maka kaki P3.3 (yang berfungsi sebagai INT 1)
dihubungkan ke output rangkaian pembangkit interrupt dari rangkaian sensor
dengan menggunakan gerbang logika OR pada IC 74LS32.
39
Pada blok rangkaian dari mikrokontroler ini juga terdapat rangkaian
reset, yaitu jika kita mengeksekusi tombol yang ada, maka secara otomatis
address program dari mikrokontroler akan menuju ke alamat 0000H. Nilai
tersebut dinamakan sebagai vektor reset, yang merupakan nomor awal dari
memoriprogram yang menampung program agar dapat dijalankan. Dengan kata
lain akan kembali ke awal perintah atau program.
Perintah ini merupakan satu-satunya perintah yang tidak dapat dihalangi
oleh perintah lain. Pembahasan diatas memberkan gambaran bahwa proses reset
merupakan peristiswa perangkat keras (sinyal reset dihubungkan ke kaki reset
mikrokontroler) yang dipakai untuk mengatur kerja dari software, yakni
menentukan aliran proses program prosesor.
Selain rangkaian reset, juga terdapat rangkaian yang osilator. Ini
merupakan
rangakain
yang
memicu
CPU dan mikrokontroler
untuk
mengerjakan satu intruksi ke instruksi berikutnya dalam proses yang berurutan.
Setiap langkah kecil dari operasi mikrokontroler membutuhkan waktu sebanyak
satu atau beberapa clock untuk melakukannya yang akan menentukan kecepatan
kerja dari mikrokontroler.
Program untuk mengendalikan kerja dari mikrokontroler disimpan
dalam memori program, yang merupakan kumpulan dari instruksi kerja
mikrokontroler. Sepanjang mikrokontroler bekerja, instruksi tersebut byte demi
byte akan diambil CPU dan selanjutnya dipakai untuk mengatur kerja
mikrokontroler. Proses pengambilan kerja dari instruksi dari memori program
40
disebut fetch cycle dan saat CPU melaksanakan instruksi tersebu dinamakan
execuets cycle.
Semua mikrokontroler maupun mikroprosesor dilengkapi oleh sebuah
register yang berfungsi kusus untuk mengatur fetch cycle, register tersebut
dinamakan Program Counter (PC). Nilai dari PC secara otomatis akan
bertambah satu setiap kali selesai mengambil 1 byte isi memori program,
dengan demikian isi memori program bisa berurutan diberikan ke CPU.
Saat mikrokontroler di-reset, isi PC menjadi 0000H, artinya sesaat
setelah reset isi dari memori program nomor 0 dan seterusnya akan diambil ke
CPU
dan
diperlakukan
sebagai
instruksi
yag
akan
mengatur
kerja
mikrokontroler. Dengan demikian, awal dari program pengendali harus
ditempatkan di memori nomor 0, setelah reset mikrokontroler menjalankan
5V
program mulai dari memori program 0000H, dengan melakukan fetch cycle
SENSOR 1
dabn
execute cycle terus menerus tanpa henti.
SENSOR 2
P1.0
Vcc
P1.1
P0.0
SENSOR 3
P1.3
AT89C52
P1.2
Jika sarana interrupt diaktifkan, dan tegangan
di kaki P0.1
INT 1 merubah
P0.2
dari 0 menjadi 1, maka 5proses
menjalankan program diatas akan dihentikan
V
P1.4
P1.5
P0.3
P0.4
P1.6
sebentar, kemudian 100
mikrokontroler
sendiri akan
melayani P0.5
dulu permintaan
?
10 µF
P1.7
interrupt, selesai melayani permintaan interrupt
RST
mengerjakan program utama lagi.
P0.6
CPU akan
melanjutkan
P0.7
P3.0 (RXD)
EA/Vpp
P3.1 (TXD)
ALE /PROG
8K2
30 pf
30 pf41
P3.2 (INT0)
PSEN
P3.3 (INT1)
P 2.7 (A15)
P3.4 (T0)
P 2.6 (A14)
P3.5 (T1)
P 2.5 (A13)
P3.6 (WR)
P2.4 (A12)
P3.7 (RD)
P 2.3 (A11)
XTAL 2
P 2.2 (A10)
XTAL 1
P 2.1 (A9)
GND
P 2.0 (A8)
Gambar 3.5. Blok rangkaian mikrokontroler
III.3.3. Rangkaian penggerak motor DC
Untuk penggerak dari rangkaian roda pada robot menggunakan motor
dc. Pada motor dc sendiri tidak dapat dikendalikan langsung oleh keluaran dari
mikrokontroler. Tegangan mikrokontroler hanya sebesar 5 Volt, sedangkan
B
motorAdc yang digunakan pada robot ini membutuhkan tegangan sebesar
12 volt
12 V
agar dapat bekerja dengan optimal. Oleh sebab itu, untuk mengendalikan motor
100tegangan
O
Q5
100 Operlu dibuat rangkaian
dc 12 Volt dengan
5Q3
Volt dari mikrokontroler,
D 560
22 KO
D 560
22 KO
khusus. Rangkaian pengendali motor dc yang digunakan disini adalah rangkaian
Q1
9013
Q2
9013
yang dikenal dengan sebutan H-Bridge transistor circuit, dinamakan demikian
100 O
Q4
D 438
Q6
D 438
42
100 O
karena rangkaian transistor dan motor ini membentuk abjad H (gambar 3.6).
Rangkaian ini umum digunakan untuk mengatur putaran motor ke arah yang
diinginkan dengan memberikan logika Transistor-Transitor Logic (TTL) yang
sesuai dengan ketentuan pada kaki inputnya (tabel 3.2).
A
B
12 V
100 O
22 KO
Q3
D 560
Q5
D 560
Q1
9013
100 O
100 O
22 KO
Q2
9013
Q4
D 438
Q6
D 438
100 O
Gambar 3.6. Driver motor DC menggunakan rangkaian H-Bridge
Rangkaian penguat ini digunakan untuk mengatur putaran motor dc ke
arah kanan atau kiri. Perputaran motor dc ini diatur dengan merubah polaritas
dari tegangan yang bekerja pada motor dc.
Jika titik A diberi input, maka transistor Q1 akan aktif, yang akan
membuat transistor Q3 dan Q6 juga aktif. Q3 akan menghubungkan titik C pada
motor ke +12 volt, dan Q6 menghubungkan ke ground. Dari sini pergerakan
43
putaran motor akan searah dengan jarum jam. Jika titik A tidak diberi input
maka Q1, Q3 dan Q6 tidak akan menghantar, sehingga motor tidak akan
bergerak.
Kemudian sebaliknya jika titik B yang diberi input maka transistor Q2,
Q4, dan Q5 akan aktif. Dengan transistor pada Q5 yang akan mendapat
tegangan +12 volt dan transistor Q4 yang akan terhubung ke ground. Dengan
kondisi seperti ini, maka motor akan berputar berlawanan dengan jarum jam.
Dari rangkaian ini pula tidak diperbolehkan untuk mengaktifkan A dan
B secara bersamaan. Jika hal tersebut dilakukan, maka akan terjadi hubungan
singkat/korsleting. Dengan adanya hal seperti ini maka akan dapat merusak
rangkaian H-Bridge ini, bahkan keseluruhan sistem.
Tabel 3.2 Kondisi putaran motor
Logika A
0
0
1
1
Logika B
0
1
0
1
Arah Putaran
Diam
Berlawanan jarum jam
Searah jarum jam
Dilarang
Pada penelitian ini penulis mengganti rangkaian H-Bridge dengan
sebuah komponen Integrated Circuit (IC) L293D. IC ini mempunyai fungsi
yang sama dengan rangkaian H-Bridge. Gambar 3.7 menunjukkan konfigurasi
pin dari IC L293D.
44
EN1
VSS
16
2
IN1
IN4
15
3
OUT1
OUT4
14
4
GND
GND
13
5
GND
GND
12
6
OUT2
OUT3
11
7
IN2
IN3
10
8
VC
EN2
9
L293D
1
Gambar 3.7. Alokasi pin IC L293D
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa IC ini mempunyai dua buah
sumber tegangan, yaitu 5 volt untuk mengaktifkan IC yang terdapat pada pin 16
dan sumber tegangan 12 volt pada pin 8 yang berfungsi untuk menggerakkan
motor dc. Pada pin 1 dan pin 9 berfungsi untuk meng-enable kan masingmasing motor. Sebab dalam rangkaian robot ini menggunakan dua buah motor
dc. Pin 1 sebagai enable (EN1) untuk motor 1 dan pin 9 sebagai enable (EN2)
untuk motor 2.
Kemudian dari IC untuk driver motor dc ini setiap pin yang berfungsi
sebagai input akan dihubungkan ke output dari mikrokontroler pada port 0
untuk menggerakkan arah putaran motor sesuai dengan data yang dikeluarkan
dari mikrokontroler sehingga akan diperoleh suatu rangkaian seperti gambar
12 V
5V
8
16
VC
VSS
berikut:
2 IN1
P0.2
P0.2
7 IN2
P0.0
1 EN1
P0.4
10 IN2
P0.5
15 IN3
P0.3
9 EN2
3
L293D
P0.1
14
GND
4
6
11
5
45
GND
12
13
Gambar 3.8. Koneksi IC L293D dengan output dari mikrokontroler AT89C52
Berikut adalah tabel kondisi putaran motor dc terhadap arah pergerakan
robot, yaitu:
Tabel 3.3. Kondisi putaran motor terhadap arah pergerakan robot
Motor
kiri
Motor
kanan
Arah
pergerakan
Maju
Putar kanan
Putar kiri
Mundur
III.3.4. Blok Rangkaian Catu Daya
Dari keseluruhan rangkaian ini menggunakan tiga buah level tegangan,
yaitu 5 volt yang digunakan untuk tegangan pada mikrokontroler dan, 9 volt
untuk tegangan pada blok rangkaian transmitter sensor ultrasonic, serta
46
tegangan 12 volt untuk tegangan pada blok rangkaian receiver sensor ultrasonic
dan pada rangkaian penggerak motor dc yang terdapat pada IC L293D.
Sebagai sumber tegangan mengunakan baterai sebesar 1,5 volt sebanyak
8 buah. Dengan mengunakan regulator 7805 akan menghasilkan tegangan
9V
D3
C7
R2
LED
R3
sebesar 5 volt dan regulator 7809 menghasilkan tegangan sebesar 9 volt.
R8
TR2
C3
TR1
C1
R10
SN7473
4
R9
Berikut adalah gambar rangkaian dari catu daya yang digunakan.
RCV
R1
R4
D2
1
TR3
R6
13
11
TR4
C2
R5
D1
C4
R7
C6
C5
12v
9v
9V
7809
1N4001
D3
C7
R2
C3
1000
µF
SN7473
4
R1
GND
b1
2
R8
TR2
RCV
a1
0
TR1
C1
1
LED
R3
R4
D2
1
TR3
R6
13
R10
0.1µF
R9
11
TR4
C2
R5
D1
C4
C6
C5
R7
7805
9V
1
D3
C7
R2
C3
2
R4
D2
1
TR3
R6
0.1µF
R10
SN7473
4
R1
b1
0
R8
TR2
RCV
GND
LED
R3
TR1
C1
a1
13
R9
11
TR4
C2
R5
D1
C4
C6
C5
R7
Gambar 3.9. Rangkaian catu daya
9V
4
C1
5V
R1
2
3
VR
IC 555
6
8
5V 12V
Gambar dibawah ini merupakan gambar rangkaian dari robot pendeteksi
C2
P1.0
5
1
1
R2
EN1
P0.0
VSS
2
P1.4
5V
P0.1
P1.6
100 ?
VC
IN2
OUT1
7
P0.2
9
P0.3
masing blok rangkaian yang telah dibuat diatas tadi.
P1.5
IN1
P0.4
EN2
10
IN3
15
P0.5
10 µF
L 293D
P1.3
AT 89C52
rintangan secara keseluruhan dan merupakan penggabungan dari masingP1.2
TRM
Vcc
P1.1
OUT2
OUT3
IN4
OUT4
GND
GND
GND
GND
4
P1.7
P0.6
12
5
RST
8K2
12v
9v
7809
1N4001
1
a1
GND
b1
2
0
1000
µF
30 pf
0.1µF
30 pf
5v
7805
1
a1
GND
b1
2
0
0.1µF
47
P0.7
P3.0 (RXD)
EA/Vpp
P3.1 (TXD)
ALE/PROG
P3.2 (INT0)
PSEN
P3.3 (INT1)
P2.7 (A15)
P3.4 (T0)
P2.6 (A14)
P3.5 (T1)
P2.5 (A13)
P3.6 (WR)
P2.4 (A12)
P3.7 (RD)
P2.3 (A11)
XTAL 2
P2.2 (A10)
XTAL 1
P2.1 (A9)
GND
P2.0 (A8)
13
Gambar 3.9. Gambar rangkaian secara keseluruhan
III.4. Perancangan Perangkat Lunak
Dalam perancangan alat ini, bahasa yang digunakan oleh penulis adalah
bahasa Assembler dengan bantuan software IDE 8051 yang dapat dijalankan pada
sistem operasi Windows.
48
Gambar 3.10. Tampilan dari software IDE 8051
Software ini dapat berfungsi sebagai editor dan simulator dari program
yang telah kita buat. Software ini akan menampilkan isi dari accumulator,
program counter, stack pointer, register-register , dan port pada saat program
buatan kita sedang dijalankan. Dengan demikian kita dapat mengetahui apakah
program yang telah kita buat sudah benar atau belum. Bila belum benar,
program dapat diperbaiki secara langsung dari software IDE 8051 ini. Bagi
program yang telah di-compile maka akan terdapat dua jenis file, yaitu file
berekstension LST,
contohnya program.LST (gambar 3.10) dan file yang
berekstension HEX, contohnya program.HEX (gambar 3.11).
49
Gambar 3.11. Tampilan program yang memiliki ekstension LST
Gambar 3.12. Tampilan program yang memiliki ekstension HEX.
Untuk men-download program, file yang kita butuhkan adalah yang
memilki ekstensi HEX seperti contoh diatas, yang selanjutnya akan kita
50
download pada EPROM writer, berikut adalah tampilan dari software untuk
menjalankan EPROM writer, yaitu:
Gambar 3.13. Tampilan software WACESS untuk men-download program
III.5.`Flowchart program
Dalam setiap pembuatan suatu alat, hal terpenting yang paling utama dalam
perancangannya adalah bagaimana kita dapat mengetahui prinsip kerja dari alat yang
dapat digambarkan dalam
bentuk flowchart. Gambar dibawah adalah flowchart
START
program secara keseluruhan dari pembuatan alat ini.
INISIALISASI
INTERUPSI
DETEKSI
TRACK
SUBRUTINE
DETEKSI TRACK
TRACK
TERDETEKSI ??
YA
ROBOT
BERGERAK
MENGIKUTI
TRACK
TIDAK
TIDAK
ROBOT TIDAK
BERGERAK
GARIS
AKHIR??
51
YA
STOP
Gambar 3.14. Flowchart program keseluruhan
Program utama dari pembuatan robot ini adalah mendeteksi adanya input dari
sensor ultrasonic kepada mikrokontroler AT89C52 yang terletak pada P0.0, P0.1,
dan P0.2. Program akan bereaksi dengan mengirimkan output kepada driver motor dc
sesuai dengan data yang diterimanya. Motor dc akan bergerak jika input dari sensor
akan memiliki logka 1 (high).
Untuk pengecekan bit pada program pendeteksi sinyal dalam bahasa
Assembler menggunakan perintah Jump if Bit Set (JB). Perintah ini akan bekerja
dengan cara mengecek kondisi bit satu dari masing-masing sensor yang terhubung ke
port dari input dari mikrokontroler. Yang kemudian akan berpindah ke bagian label
dari program pendeteksi sinyal yang telah ditentukan (address code) jika bit yang
52
diperiksa tersebut bernilai HIGH (1). Jika bit yang diperiksa bernilai LOW (0), maka
program akan melaksanakan baris perintah setelah perintah JB tersebut.
Cara kerja dari program secara keseluruhan adalah sebagai berikut:
1.
Yang pertama adalah inisialisasi interupsi, yaitu INT1.
Inisialisasi interupsi dilakukan pada register IE. Dimana untuk mengaktifkan
INT1 maka pada program harus diberikan perintah MOV IE, #84H.
2.
Jika sensor mendeteksi adanya halangan baik yang ada di sisi
depan, kiri, maupun sisi depan robot maka interupsi akan aktif dan menuju
subroutine sensor. Selanjutnya akan mencari sensor mana yang akan mengalami
perubahan pada masukannya. Sensor yang pertama kali dicek adalah yang
terhubung dengan P0.0 pada mikrokontroler, selanjutnya P0.1 dan P0.2. Jika ada
sensor yang terdeteksi maka data yang mengalami perubahan akan diberikan ke
driver penggerak motor yang selanjutnya roda dari robot akan berputar sesuai
dengan input sinyal dari sensor kepada mikrokontroler.
3.
Subroutine dari motor berisi perintah mengeluarkan
berupa arah putaran roda dari robot (tabel 3.4).
Tabel 3.4. Kondisi putaran motor terhadap sensor
53
output
SU.2 SU.1 SU.0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
4.
Kondisi putaran motor
Stop
Kiri
Mundur
Kiri
Kanan
Maju
Kanan
Mundur
Kondisi ini akan berlangsung secara terus menerus sampai batas
akhir dari track.
5.
Selanjutnya program akan kembali ke program utama jika tidak
ada lagi interupsi yang diterima oleh sensor.
Dari penjelasan flowchart pada gambar 3.14 diatas, maka dalam perancangan
alat ini terdapat dua program pengendali, yaitu:
1.
Program deteksi rintangan
Sensor ultrasonic akan mendeteksi adanya objek yang menghalangi pergerakan
dari robot, baik yang ada di samping kanan, kiri maupun sisi depan. Program ini
menggunakan fasilitas interupsi 1 (INT1). Dibawah ini adalah flowchart dari
program deteksi rintangan.
54
START
CEK
SENSOR1
SENSOR 1
TERDETEKSI
??
Y
T
CEK
SENSOR2
SENSOR 2
TERDETEKSI
??
CEK
SENSOR2
SENSOR 2
TERDETEKSI
??
Y
T
T
CEK
SENSOR3
SENSOR 3
TERDETEKSI
??
CEK
SENSOR3
SENSOR 3
TERDETEKSI
??
Y
T
IR = 000
STOP
Y
CEK
SENSOR3
SENSOR 3
TERDETEKSI
??
Y
IR = 010
MUNDUR
SENSOR 3
TERDETEKSI
??
Y
T
T
UT = 100
KANAN
CEK
SENSOR3
IR = 110
KANAN
IR = 001
KIRI
Y
T
IR = 101
MAJU
IR = 011
KIRI
IR = 111
MUNDUR
RETI
Gambar 3.15. Flowchart program deteksi rintangan
Program ini akan mengecek kondisi bit satu per satu dimulai dari P0.0 yang
terhubung ke sensor ultrasonic kiri, selanjutnya akan mengecek sensor ultrasonic
depan. Proses ini berlangsung terus-menerus sesuai dengan flowchart diatas.
Hingga terdapat hasil akhir yang akan mempengaruhi kondisi putaran dan arah
motor.
55
* * * * * * * * * * * * * * * * * * program deteksi sensor * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
SCAN:
K:
JB
SU_1, D
KD:
JB
SU_2, Q
KDQ:
JB
SU_3, SCAN_KANAN
LJMP
SCAN_STOP
D:
JB
SU_2, DQQ
DQ:
JB
SU_3, SCAN_MAJU
LJMP
SCAN_KIRI
JB
SU_3, SCAN_MUNDUR
LJMP
SCAN_KIRI
JB
SU_3, SCAN_KANAN
LJMP
MUNDUR
DQQ:
Q:
OUT:
2.
; cek sensor kanan
; SU = xx1, cek sensor depan
; cek sensor kanan depan
; SU = x10, cek sensor kiri
; cek sensor kanan depan kiri
; SU = 100, KANAN
; SU = 000, STOP
; cek sensor depan
; SU = x11, cek sensor depan kiri kiri
; cek sensor depan kiri
; SU = 101, MAJU
; SU = 001, KIRI
; cek sensor depan kiri kiri
; SU = 111, MUNDUR
; SU = 011, KIRI
; cek sensor kiri
; SU = 110, KANAN
; SU = 010, MUNDUR
RETI
Program pengendali motor
Untuk program pengendali arah putaran motor ini dihasilkan dari adanya input
dari sensor. Program ini berisi bit 0 dan 1 yang konfigurasi masing-masing bitnya
sudah diprogram dan ditentukan dari output IC L293D sebagai driver motor.
Berikut adalah subroutine dari program pengendali motor.
* * * * * * * * * * program motor * * * * * * * * * *
KANAN:
MOV
ACALL
RET
MDC, #00011011b
DELAY
KIRI:
MOV
ACALL
RET
MDC, #00101101b
DELAY
MAJU:
MOV
ACALL
RET
MDC, #00101011b
DELAY
56
MUNDUR:
MOV
ACALL
RET
MDC, #00011101b
DELAY
57
PERANCANGAN DAN PEMBAHASAN ALAT
III.1. Blok Sistem Robot Secara Umum
SISTEM
KONTROL
AKTUATOR
SISTEM
RODA
MEKANIK
ROBOT
& SISTEM
KAKI
Untuk Navigasi
(gerak berpindah)
SENSOR
SISTEM
TANGAN
Untuk Manipulasi
(gerak penanganan)
Gambar 3.1. Diagram blok sistem robot secara umum
Gambar diatas merupakan blok sistem robot secara umum dan orientasi
fungsinya yang biasa kita jumpai dan berhubungan dengan “Real World”. Berikut
adalah penjelasan dari blok rangkaian diatas :
Sistem kontrol (control system)
32
Adalah rangkaian elektronik yang setidak-tidaknya terdiri dari rangkaian prosesor
(CPU, memori, komponen interface Input / Output), signal conditioning untuk
sensor (analog dan atau digital), serta driver untuk aktuator.
Mekanik robot (mechanical robot)
Adalah sistem mekanik yang dapat terdiri dari fungsi gerak. Jumlah fungsi gerak
disebut sebagai derajat kebebasan atau degree of freedom (DOF). Sebuah sendi
yang diwakili oleh sebuah gerak aktuator disebut sebagai satu DOF.
Sensor
Adalah perangkat atau komponen yang bertugas mendeteksi (hasil) gerakan atau
fenomena lingkungan yang diperlukan oleh sistem kontroler. Dapat dibuat dari
sistem yang paling sederhana seperti sensor inframerah, ultrasonic, saklar
ON/OFF, dan sebagainya.
Aktuator (actuator)
Adalah perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan. Terdiri dari
tiga jenis, yaitu:
1.
Electric actuator, yaitu perangkat menggunakan sistem
motor listrik (motor DC, motor DC servo, maupun motor stepper.
2.
Pneumatik actuator, yaitu perangkat yang menggunakan
udara atau gas nitrogen.
3.
Hydraulic actuator, yaitu perangkat yang menggunakan
bahan cair seperti oli [12]
Sistem roda
33
Adalah sistem mekanik yang dapat menggerakkan robot untuk berpindah posisi.
Sistem kaki
Pada dasarnya sistem kaki adalah gerakan “roda” yang didisain sedemikian rupa
hingga memiliki kemampuan gerak seperti mahluk hidup. Robot berjalan dengan
sistem dua kaki yang memiliki struktur kaki seperti manusia setidak-tidaknya
mempunyai sendi-sendi yang mewakili pergelangan kaki, lutut, dan pinggul.
Sistem tangan
Adalah bagian atau anggota badan robot selain sistem roda atau kaki. Dalam
konteks mobile robot, bagian tangan ini dikenal sebagai manipulator yaitu sistem
gerak yang berfungsi untuk memanipulasi (memegang, mengambil, mengangkat,
memindah atau mengolah) obyek. [4]
III.2. Diagram Blok Rangkaian
Dibawah ini adalah gambar blok rangkaian dari robot yang dibuat oleh penulis
yang terdiri dari tiga proses, yaitu input (sensor), proses (mikrokontroler), dan output
(motor DC).
Blok Rangkaian Sensor
34
INPUT
Ultrasonic
Transmitter
Halangan
Ultrasonic
Receiver
Pengkondisian
Sinyal
Mikrokontroler
AT89C52
PROSES
Blok Rangkaian
Motor DC
Motor
DC
Driver
motor DC
OUTPUT
Gambar 3.2. Diagram blok rangkaian
Berdasarkan blok diagram diatas, sensor yang digunakan untuk mengenal
keadaan lingkungan luar dimana robot ini akan beroperasi adalah sensor ultrasonic.
Sensor ini akan bekerja dengan cara mendeteksi adanya halangan dari pergerakan
robot mobile ini. Pendeteksian sinyal yang datang menggunakan prinsip pemantulan
dari rangkaian
transmitter ke rangkaian receiver dari sensor ultrasonic. Hasil
pemantulan tersebut masih dalam bentuk sinyal analog. Sedangkan sinyal yang
dibutuhkan oleh bagian processing dalam hal ini dilakukan oleh mikrokontroler
adalah sinyal digital. Oleh karena itu maka pada output rangkaian receiver sensor
ultrasonic dibuat rangkaian tambahan lagi berupa rangkaian transistor yang dalam
rangkaian ini memiliki fungsi sebagai saklar.
35
Output dari rangkaian transistor sebagai saklar ini sudah dalam bentuk digital,
yaitu berupa kondisi HIGH (1) atau LOW (0). Dari proses pengkondisian sinyal ini
maka diperoleh keluaran berupa data digital dari receiver dan akan diberikan kepada
mikrokontroler AT89C52. Mikrokontroler akan mengolah hasil input dari blok
rangkaian sensor yang terdapat pada P1.1 sampai P1.3. Prosesnya adalah bagaimana
mikrokontroler
akan
mensingkronisasikannya
menterjemahkan
hasil
input
dengan
yang
sudah
program
dari
sensor
“tertanam”
di
dan
chip
mikrokontroler tersebut.
Proses mikrokontroler untuk menterjemahkannya dan menjadi penghubung
antara input dan output sangat rumit. Disini mikrokontroler akan menggabungkan dan
mensinkronisasikan antara software dengan blok perancangan hardware. Dari hasil
proses
yang dilakukan oleh mikrokontroler maka akan dihasilkan suatu kondisi
perintah kepada driver dari motor dc, dalam hal ini berupa IC L293D yang kemudian
akan menggerakkan motor dc, baik ke arah kanan maupun ke arah kiri tergantung
dari hasil input dari sensor dan hasil output dari mikrokontroler AT89C52 yang
diberikan kepada IC pada driver motor tersebut.
III.3. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
III.3.1. Blok rangkaian sensor ultrasonic
36
Pemancar gelombang ultrasonic disusun oleh sebuah transduser
ultrasonik yang diberi gelombang kotak dengan frekuensi sekitar 40 KHz.
Gelombang kotak dihasilkan oleh untai multivibrator yang disusun oleh IC 555
yang bekerja secara astable. Rangkaian pemancar ultrasonic ditunjukkan
gambar 3.3 (a).
9V
R2
R3
2
3
8
IC 555
TRM
D3
LED
R8
TR2
6
VR
C7
4
C1
R1
Receiver
9V
Transmitter
1
C2
5
C1
C3
TR1
R10
SN7473
TR3
R2
R1
R4
D2
P1
1
R6
R9
4
13
TR4
11
RCV
C6
C2
R5
(a)
D1
C4
R7
C5
(b)
Gambar 3.3. Rangkaian sensor ultrasonik. (a) Transmitter (b) Receiver
Rangkaian sensor dibuat sebanyak 3 bagian yang pada tiap bagian dari
sensor terdiri dari pasangan transmiter dan receiver dari sensor ultrasonic.
Ketiga bagian tersebut ditempatkan pada bagian depan serta bagian samping
kanan dan kiri dari robot.
Output dari ketiga pasangan sensor ini dihubungkan ke mikrokontroler
melalui Port1 agar dapat diolah yang kemudian akan menghasilkan keluaran
37
µc
untuk memberikan input kepada IC L293D sebagai driver motor untuk
menggerakkan motor sesuai dengan data yang diterima dari mikrokontroler.
Selain sebagai input data, output dari sensor digunakan juga sebagai
pembangkit sinyal interrupt. Untuk itu, maka diperlukan rangkaian lain yang
akan membangkitkan sinyal interrupt ketika salah satu atau lebih sensor
tersebut mendeteksi sambungan antara transmiter dengan receiver.
Pada kasus ini penulis menambahkan gerbang logika OR. Dengan
menggunakan gerbang logika OR, interrupt high akan aktif (INT 1=1).
Komponen yang digunakan adalah IC 74LS32.
Ultrasonik
input
A
B
INT 1
C
Gambar 3.4. Rangkaian pembangkit interupt
Dibawah ini adalah keluaran yang dihasilkan dari rangkaian dengan
menggunakan gerbang logika OR
Tabel 3.1 Tabel kondisi pembangkit interrupt
A
B
38
INT 1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
III.3.2. Blok rangkaian mikrokontroler
Jenis mikrokontroler yang digunakan adalah AT89C52 yang memiliki
empat buah port I/O, yaitu:
1.
P0 (pin 32 sampai pin 39)
2.
P1 (pin 1 sampai pin 8)
3.
P2 (pin 21 sampai pin 28)
4.
P3 (pin 10 sampai pin 17)
Pada perancangan alat ini penulis hanya menggunakan tiga port saja,
yaitu Port 0 berfungsi sebagai output. Pin yang digunakan yaitu pada P0.0
sampai P0.6. Kelima pin ini akan dihubungkan ke input dari IC untuk driver
motor dc. Kemudian Port 1 berfungsi sebagai input dari rangkaian sensor
ultrasonik. Masing-masing sensor menempati satu bit pada Port 1 yaitu P1.0,
P1.1, dan P1.2.
Yang ketiga adalah Port 3. Port ini adalah port khusus pada keluarga
8051, karena memiliki fungsi interrupt. Oleh karena perancangan alat ini
menggunakan rutin interrupt, maka kaki P3.3 (yang berfungsi sebagai INT 1)
dihubungkan ke output rangkaian pembangkit interrupt dari rangkaian sensor
dengan menggunakan gerbang logika OR pada IC 74LS32.
39
Pada blok rangkaian dari mikrokontroler ini juga terdapat rangkaian
reset, yaitu jika kita mengeksekusi tombol yang ada, maka secara otomatis
address program dari mikrokontroler akan menuju ke alamat 0000H. Nilai
tersebut dinamakan sebagai vektor reset, yang merupakan nomor awal dari
memoriprogram yang menampung program agar dapat dijalankan. Dengan kata
lain akan kembali ke awal perintah atau program.
Perintah ini merupakan satu-satunya perintah yang tidak dapat dihalangi
oleh perintah lain. Pembahasan diatas memberkan gambaran bahwa proses reset
merupakan peristiswa perangkat keras (sinyal reset dihubungkan ke kaki reset
mikrokontroler) yang dipakai untuk mengatur kerja dari software, yakni
menentukan aliran proses program prosesor.
Selain rangkaian reset, juga terdapat rangkaian yang osilator. Ini
merupakan
rangakain
yang
memicu
CPU dan mikrokontroler
untuk
mengerjakan satu intruksi ke instruksi berikutnya dalam proses yang berurutan.
Setiap langkah kecil dari operasi mikrokontroler membutuhkan waktu sebanyak
satu atau beberapa clock untuk melakukannya yang akan menentukan kecepatan
kerja dari mikrokontroler.
Program untuk mengendalikan kerja dari mikrokontroler disimpan
dalam memori program, yang merupakan kumpulan dari instruksi kerja
mikrokontroler. Sepanjang mikrokontroler bekerja, instruksi tersebut byte demi
byte akan diambil CPU dan selanjutnya dipakai untuk mengatur kerja
mikrokontroler. Proses pengambilan kerja dari instruksi dari memori program
40
disebut fetch cycle dan saat CPU melaksanakan instruksi tersebu dinamakan
execuets cycle.
Semua mikrokontroler maupun mikroprosesor dilengkapi oleh sebuah
register yang berfungsi kusus untuk mengatur fetch cycle, register tersebut
dinamakan Program Counter (PC). Nilai dari PC secara otomatis akan
bertambah satu setiap kali selesai mengambil 1 byte isi memori program,
dengan demikian isi memori program bisa berurutan diberikan ke CPU.
Saat mikrokontroler di-reset, isi PC menjadi 0000H, artinya sesaat
setelah reset isi dari memori program nomor 0 dan seterusnya akan diambil ke
CPU
dan
diperlakukan
sebagai
instruksi
yag
akan
mengatur
kerja
mikrokontroler. Dengan demikian, awal dari program pengendali harus
ditempatkan di memori nomor 0, setelah reset mikrokontroler menjalankan
5V
program mulai dari memori program 0000H, dengan melakukan fetch cycle
SENSOR 1
dabn
execute cycle terus menerus tanpa henti.
SENSOR 2
P1.0
Vcc
P1.1
P0.0
SENSOR 3
P1.3
AT89C52
P1.2
Jika sarana interrupt diaktifkan, dan tegangan
di kaki P0.1
INT 1 merubah
P0.2
dari 0 menjadi 1, maka 5proses
menjalankan program diatas akan dihentikan
V
P1.4
P1.5
P0.3
P0.4
P1.6
sebentar, kemudian 100
mikrokontroler
sendiri akan
melayani P0.5
dulu permintaan
?
10 µF
P1.7
interrupt, selesai melayani permintaan interrupt
RST
mengerjakan program utama lagi.
P0.6
CPU akan
melanjutkan
P0.7
P3.0 (RXD)
EA/Vpp
P3.1 (TXD)
ALE /PROG
8K2
30 pf
30 pf41
P3.2 (INT0)
PSEN
P3.3 (INT1)
P 2.7 (A15)
P3.4 (T0)
P 2.6 (A14)
P3.5 (T1)
P 2.5 (A13)
P3.6 (WR)
P2.4 (A12)
P3.7 (RD)
P 2.3 (A11)
XTAL 2
P 2.2 (A10)
XTAL 1
P 2.1 (A9)
GND
P 2.0 (A8)
Gambar 3.5. Blok rangkaian mikrokontroler
III.3.3. Rangkaian penggerak motor DC
Untuk penggerak dari rangkaian roda pada robot menggunakan motor
dc. Pada motor dc sendiri tidak dapat dikendalikan langsung oleh keluaran dari
mikrokontroler. Tegangan mikrokontroler hanya sebesar 5 Volt, sedangkan
B
motorAdc yang digunakan pada robot ini membutuhkan tegangan sebesar
12 volt
12 V
agar dapat bekerja dengan optimal. Oleh sebab itu, untuk mengendalikan motor
100tegangan
O
Q5
100 Operlu dibuat rangkaian
dc 12 Volt dengan
5Q3
Volt dari mikrokontroler,
D 560
22 KO
D 560
22 KO
khusus. Rangkaian pengendali motor dc yang digunakan disini adalah rangkaian
Q1
9013
Q2
9013
yang dikenal dengan sebutan H-Bridge transistor circuit, dinamakan demikian
100 O
Q4
D 438
Q6
D 438
42
100 O
karena rangkaian transistor dan motor ini membentuk abjad H (gambar 3.6).
Rangkaian ini umum digunakan untuk mengatur putaran motor ke arah yang
diinginkan dengan memberikan logika Transistor-Transitor Logic (TTL) yang
sesuai dengan ketentuan pada kaki inputnya (tabel 3.2).
A
B
12 V
100 O
22 KO
Q3
D 560
Q5
D 560
Q1
9013
100 O
100 O
22 KO
Q2
9013
Q4
D 438
Q6
D 438
100 O
Gambar 3.6. Driver motor DC menggunakan rangkaian H-Bridge
Rangkaian penguat ini digunakan untuk mengatur putaran motor dc ke
arah kanan atau kiri. Perputaran motor dc ini diatur dengan merubah polaritas
dari tegangan yang bekerja pada motor dc.
Jika titik A diberi input, maka transistor Q1 akan aktif, yang akan
membuat transistor Q3 dan Q6 juga aktif. Q3 akan menghubungkan titik C pada
motor ke +12 volt, dan Q6 menghubungkan ke ground. Dari sini pergerakan
43
putaran motor akan searah dengan jarum jam. Jika titik A tidak diberi input
maka Q1, Q3 dan Q6 tidak akan menghantar, sehingga motor tidak akan
bergerak.
Kemudian sebaliknya jika titik B yang diberi input maka transistor Q2,
Q4, dan Q5 akan aktif. Dengan transistor pada Q5 yang akan mendapat
tegangan +12 volt dan transistor Q4 yang akan terhubung ke ground. Dengan
kondisi seperti ini, maka motor akan berputar berlawanan dengan jarum jam.
Dari rangkaian ini pula tidak diperbolehkan untuk mengaktifkan A dan
B secara bersamaan. Jika hal tersebut dilakukan, maka akan terjadi hubungan
singkat/korsleting. Dengan adanya hal seperti ini maka akan dapat merusak
rangkaian H-Bridge ini, bahkan keseluruhan sistem.
Tabel 3.2 Kondisi putaran motor
Logika A
0
0
1
1
Logika B
0
1
0
1
Arah Putaran
Diam
Berlawanan jarum jam
Searah jarum jam
Dilarang
Pada penelitian ini penulis mengganti rangkaian H-Bridge dengan
sebuah komponen Integrated Circuit (IC) L293D. IC ini mempunyai fungsi
yang sama dengan rangkaian H-Bridge. Gambar 3.7 menunjukkan konfigurasi
pin dari IC L293D.
44
EN1
VSS
16
2
IN1
IN4
15
3
OUT1
OUT4
14
4
GND
GND
13
5
GND
GND
12
6
OUT2
OUT3
11
7
IN2
IN3
10
8
VC
EN2
9
L293D
1
Gambar 3.7. Alokasi pin IC L293D
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa IC ini mempunyai dua buah
sumber tegangan, yaitu 5 volt untuk mengaktifkan IC yang terdapat pada pin 16
dan sumber tegangan 12 volt pada pin 8 yang berfungsi untuk menggerakkan
motor dc. Pada pin 1 dan pin 9 berfungsi untuk meng-enable kan masingmasing motor. Sebab dalam rangkaian robot ini menggunakan dua buah motor
dc. Pin 1 sebagai enable (EN1) untuk motor 1 dan pin 9 sebagai enable (EN2)
untuk motor 2.
Kemudian dari IC untuk driver motor dc ini setiap pin yang berfungsi
sebagai input akan dihubungkan ke output dari mikrokontroler pada port 0
untuk menggerakkan arah putaran motor sesuai dengan data yang dikeluarkan
dari mikrokontroler sehingga akan diperoleh suatu rangkaian seperti gambar
12 V
5V
8
16
VC
VSS
berikut:
2 IN1
P0.2
P0.2
7 IN2
P0.0
1 EN1
P0.4
10 IN2
P0.5
15 IN3
P0.3
9 EN2
3
L293D
P0.1
14
GND
4
6
11
5
45
GND
12
13
Gambar 3.8. Koneksi IC L293D dengan output dari mikrokontroler AT89C52
Berikut adalah tabel kondisi putaran motor dc terhadap arah pergerakan
robot, yaitu:
Tabel 3.3. Kondisi putaran motor terhadap arah pergerakan robot
Motor
kiri
Motor
kanan
Arah
pergerakan
Maju
Putar kanan
Putar kiri
Mundur
III.3.4. Blok Rangkaian Catu Daya
Dari keseluruhan rangkaian ini menggunakan tiga buah level tegangan,
yaitu 5 volt yang digunakan untuk tegangan pada mikrokontroler dan, 9 volt
untuk tegangan pada blok rangkaian transmitter sensor ultrasonic, serta
46
tegangan 12 volt untuk tegangan pada blok rangkaian receiver sensor ultrasonic
dan pada rangkaian penggerak motor dc yang terdapat pada IC L293D.
Sebagai sumber tegangan mengunakan baterai sebesar 1,5 volt sebanyak
8 buah. Dengan mengunakan regulator 7805 akan menghasilkan tegangan
9V
D3
C7
R2
LED
R3
sebesar 5 volt dan regulator 7809 menghasilkan tegangan sebesar 9 volt.
R8
TR2
C3
TR1
C1
R10
SN7473
4
R9
Berikut adalah gambar rangkaian dari catu daya yang digunakan.
RCV
R1
R4
D2
1
TR3
R6
13
11
TR4
C2
R5
D1
C4
R7
C6
C5
12v
9v
9V
7809
1N4001
D3
C7
R2
C3
1000
µF
SN7473
4
R1
GND
b1
2
R8
TR2
RCV
a1
0
TR1
C1
1
LED
R3
R4
D2
1
TR3
R6
13
R10
0.1µF
R9
11
TR4
C2
R5
D1
C4
C6
C5
R7
7805
9V
1
D3
C7
R2
C3
2
R4
D2
1
TR3
R6
0.1µF
R10
SN7473
4
R1
b1
0
R8
TR2
RCV
GND
LED
R3
TR1
C1
a1
13
R9
11
TR4
C2
R5
D1
C4
C6
C5
R7
Gambar 3.9. Rangkaian catu daya
9V
4
C1
5V
R1
2
3
VR
IC 555
6
8
5V 12V
Gambar dibawah ini merupakan gambar rangkaian dari robot pendeteksi
C2
P1.0
5
1
1
R2
EN1
P0.0
VSS
2
P1.4
5V
P0.1
P1.6
100 ?
VC
IN2
OUT1
7
P0.2
9
P0.3
masing blok rangkaian yang telah dibuat diatas tadi.
P1.5
IN1
P0.4
EN2
10
IN3
15
P0.5
10 µF
L 293D
P1.3
AT 89C52
rintangan secara keseluruhan dan merupakan penggabungan dari masingP1.2
TRM
Vcc
P1.1
OUT2
OUT3
IN4
OUT4
GND
GND
GND
GND
4
P1.7
P0.6
12
5
RST
8K2
12v
9v
7809
1N4001
1
a1
GND
b1
2
0
1000
µF
30 pf
0.1µF
30 pf
5v
7805
1
a1
GND
b1
2
0
0.1µF
47
P0.7
P3.0 (RXD)
EA/Vpp
P3.1 (TXD)
ALE/PROG
P3.2 (INT0)
PSEN
P3.3 (INT1)
P2.7 (A15)
P3.4 (T0)
P2.6 (A14)
P3.5 (T1)
P2.5 (A13)
P3.6 (WR)
P2.4 (A12)
P3.7 (RD)
P2.3 (A11)
XTAL 2
P2.2 (A10)
XTAL 1
P2.1 (A9)
GND
P2.0 (A8)
13
Gambar 3.9. Gambar rangkaian secara keseluruhan
III.4. Perancangan Perangkat Lunak
Dalam perancangan alat ini, bahasa yang digunakan oleh penulis adalah
bahasa Assembler dengan bantuan software IDE 8051 yang dapat dijalankan pada
sistem operasi Windows.
48
Gambar 3.10. Tampilan dari software IDE 8051
Software ini dapat berfungsi sebagai editor dan simulator dari program
yang telah kita buat. Software ini akan menampilkan isi dari accumulator,
program counter, stack pointer, register-register , dan port pada saat program
buatan kita sedang dijalankan. Dengan demikian kita dapat mengetahui apakah
program yang telah kita buat sudah benar atau belum. Bila belum benar,
program dapat diperbaiki secara langsung dari software IDE 8051 ini. Bagi
program yang telah di-compile maka akan terdapat dua jenis file, yaitu file
berekstension LST,
contohnya program.LST (gambar 3.10) dan file yang
berekstension HEX, contohnya program.HEX (gambar 3.11).
49
Gambar 3.11. Tampilan program yang memiliki ekstension LST
Gambar 3.12. Tampilan program yang memiliki ekstension HEX.
Untuk men-download program, file yang kita butuhkan adalah yang
memilki ekstensi HEX seperti contoh diatas, yang selanjutnya akan kita
50
download pada EPROM writer, berikut adalah tampilan dari software untuk
menjalankan EPROM writer, yaitu:
Gambar 3.13. Tampilan software WACESS untuk men-download program
III.5.`Flowchart program
Dalam setiap pembuatan suatu alat, hal terpenting yang paling utama dalam
perancangannya adalah bagaimana kita dapat mengetahui prinsip kerja dari alat yang
dapat digambarkan dalam
bentuk flowchart. Gambar dibawah adalah flowchart
START
program secara keseluruhan dari pembuatan alat ini.
INISIALISASI
INTERUPSI
DETEKSI
TRACK
SUBRUTINE
DETEKSI TRACK
TRACK
TERDETEKSI ??
YA
ROBOT
BERGERAK
MENGIKUTI
TRACK
TIDAK
TIDAK
ROBOT TIDAK
BERGERAK
GARIS
AKHIR??
51
YA
STOP
Gambar 3.14. Flowchart program keseluruhan
Program utama dari pembuatan robot ini adalah mendeteksi adanya input dari
sensor ultrasonic kepada mikrokontroler AT89C52 yang terletak pada P0.0, P0.1,
dan P0.2. Program akan bereaksi dengan mengirimkan output kepada driver motor dc
sesuai dengan data yang diterimanya. Motor dc akan bergerak jika input dari sensor
akan memiliki logka 1 (high).
Untuk pengecekan bit pada program pendeteksi sinyal dalam bahasa
Assembler menggunakan perintah Jump if Bit Set (JB). Perintah ini akan bekerja
dengan cara mengecek kondisi bit satu dari masing-masing sensor yang terhubung ke
port dari input dari mikrokontroler. Yang kemudian akan berpindah ke bagian label
dari program pendeteksi sinyal yang telah ditentukan (address code) jika bit yang
52
diperiksa tersebut bernilai HIGH (1). Jika bit yang diperiksa bernilai LOW (0), maka
program akan melaksanakan baris perintah setelah perintah JB tersebut.
Cara kerja dari program secara keseluruhan adalah sebagai berikut:
1.
Yang pertama adalah inisialisasi interupsi, yaitu INT1.
Inisialisasi interupsi dilakukan pada register IE. Dimana untuk mengaktifkan
INT1 maka pada program harus diberikan perintah MOV IE, #84H.
2.
Jika sensor mendeteksi adanya halangan baik yang ada di sisi
depan, kiri, maupun sisi depan robot maka interupsi akan aktif dan menuju
subroutine sensor. Selanjutnya akan mencari sensor mana yang akan mengalami
perubahan pada masukannya. Sensor yang pertama kali dicek adalah yang
terhubung dengan P0.0 pada mikrokontroler, selanjutnya P0.1 dan P0.2. Jika ada
sensor yang terdeteksi maka data yang mengalami perubahan akan diberikan ke
driver penggerak motor yang selanjutnya roda dari robot akan berputar sesuai
dengan input sinyal dari sensor kepada mikrokontroler.
3.
Subroutine dari motor berisi perintah mengeluarkan
berupa arah putaran roda dari robot (tabel 3.4).
Tabel 3.4. Kondisi putaran motor terhadap sensor
53
output
SU.2 SU.1 SU.0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
4.
Kondisi putaran motor
Stop
Kiri
Mundur
Kiri
Kanan
Maju
Kanan
Mundur
Kondisi ini akan berlangsung secara terus menerus sampai batas
akhir dari track.
5.
Selanjutnya program akan kembali ke program utama jika tidak
ada lagi interupsi yang diterima oleh sensor.
Dari penjelasan flowchart pada gambar 3.14 diatas, maka dalam perancangan
alat ini terdapat dua program pengendali, yaitu:
1.
Program deteksi rintangan
Sensor ultrasonic akan mendeteksi adanya objek yang menghalangi pergerakan
dari robot, baik yang ada di samping kanan, kiri maupun sisi depan. Program ini
menggunakan fasilitas interupsi 1 (INT1). Dibawah ini adalah flowchart dari
program deteksi rintangan.
54
START
CEK
SENSOR1
SENSOR 1
TERDETEKSI
??
Y
T
CEK
SENSOR2
SENSOR 2
TERDETEKSI
??
CEK
SENSOR2
SENSOR 2
TERDETEKSI
??
Y
T
T
CEK
SENSOR3
SENSOR 3
TERDETEKSI
??
CEK
SENSOR3
SENSOR 3
TERDETEKSI
??
Y
T
IR = 000
STOP
Y
CEK
SENSOR3
SENSOR 3
TERDETEKSI
??
Y
IR = 010
MUNDUR
SENSOR 3
TERDETEKSI
??
Y
T
T
UT = 100
KANAN
CEK
SENSOR3
IR = 110
KANAN
IR = 001
KIRI
Y
T
IR = 101
MAJU
IR = 011
KIRI
IR = 111
MUNDUR
RETI
Gambar 3.15. Flowchart program deteksi rintangan
Program ini akan mengecek kondisi bit satu per satu dimulai dari P0.0 yang
terhubung ke sensor ultrasonic kiri, selanjutnya akan mengecek sensor ultrasonic
depan. Proses ini berlangsung terus-menerus sesuai dengan flowchart diatas.
Hingga terdapat hasil akhir yang akan mempengaruhi kondisi putaran dan arah
motor.
55
* * * * * * * * * * * * * * * * * * program deteksi sensor * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
SCAN:
K:
JB
SU_1, D
KD:
JB
SU_2, Q
KDQ:
JB
SU_3, SCAN_KANAN
LJMP
SCAN_STOP
D:
JB
SU_2, DQQ
DQ:
JB
SU_3, SCAN_MAJU
LJMP
SCAN_KIRI
JB
SU_3, SCAN_MUNDUR
LJMP
SCAN_KIRI
JB
SU_3, SCAN_KANAN
LJMP
MUNDUR
DQQ:
Q:
OUT:
2.
; cek sensor kanan
; SU = xx1, cek sensor depan
; cek sensor kanan depan
; SU = x10, cek sensor kiri
; cek sensor kanan depan kiri
; SU = 100, KANAN
; SU = 000, STOP
; cek sensor depan
; SU = x11, cek sensor depan kiri kiri
; cek sensor depan kiri
; SU = 101, MAJU
; SU = 001, KIRI
; cek sensor depan kiri kiri
; SU = 111, MUNDUR
; SU = 011, KIRI
; cek sensor kiri
; SU = 110, KANAN
; SU = 010, MUNDUR
RETI
Program pengendali motor
Untuk program pengendali arah putaran motor ini dihasilkan dari adanya input
dari sensor. Program ini berisi bit 0 dan 1 yang konfigurasi masing-masing bitnya
sudah diprogram dan ditentukan dari output IC L293D sebagai driver motor.
Berikut adalah subroutine dari program pengendali motor.
* * * * * * * * * * program motor * * * * * * * * * *
KANAN:
MOV
ACALL
RET
MDC, #00011011b
DELAY
KIRI:
MOV
ACALL
RET
MDC, #00101101b
DELAY
MAJU:
MOV
ACALL
RET
MDC, #00101011b
DELAY
56
MUNDUR:
MOV
ACALL
RET
MDC, #00011101b
DELAY
57