ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515.
ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
TUGAS AKHIR
Oleh :
EKO PUGUH ARISTRA S P
0634010263
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan
Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Program Studi Teknik Informatika
Oleh :
EKO PUGUH ARISTRA S P
0634010263
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
Disusun oleh :
EKO PUGUH ARISTRA S P
0634010263
Telah disetujui mengikuti Ujian Negara Lisan
Periode II Tahun Akademik 2012/2013
Pembimbing I
Pembimbing II
Basuki Rahmat, S.Si, MT.
NPT. 3 6907 06 0209 1
Ir. Kartini, S.Kom, MT.
NIP. 1961 1110 1991 03 2001
Mengetahui,
Ketua Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Industri
Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” J awa Timur
Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT.
NIP. 1965 0731 1992 03 2001
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
TUGAS AKHIR
ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
Disusun Oleh :
EKO PUGUH ARISTRA S P
0634010263
Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi
Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknologi Industri
Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” J awa Timur
Pada Tanggal 14 Desember 2012
Pembimbing :
1.
Tim Penguji :
1.
Basuki Rahmat, S.Si,MT.
NPT. 3 7006 06 0210 1
Ir . Sutiyono, MT.
NIP. 19600713 198703 1 001
2.
2.
Ir. Kartini, S.Kom, MT.
NIP. 1961 1110 1991 03 2001
Bar ry Nuqoba, S.Kom, M.Kom.
NIDN. 07 021 184 02
3.
Wahyu Saifullah J S, S.Kom, M.Kom.
NPT. 3 8608 10 0295 1
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknologi Industri
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” J awa Timur
Ir. Sutiyono, MT.
NIP. 19600713 198703 1 001
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ini peneliti persembahkan sebagai perwujudan rasa syukur
atas terselesaikannya Laporan Skripsi. Ucapan terima kasih ini peneliti tujukan
kepada:
1. Allah SWT., karena berkat Rahmat dan berkahNya kami dapat menyusun dan
menyelesaikan Laporan Skripsi ini hingga selesai.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Teguh Soedarto, MP selaku Rektor Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Bapak Sutiyono, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri UPN
“Veteran” Jawa Timur.
4. Ibu Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika UPN
“Veteran” Jawa Timur yang telah dengan sabar membimbing dengan segala
kerendahan hati dan selalu memberikan kemudahan dan kesempatan bagi saya
untuk berkreasi.
5. Bapak Firza Prima Aditiawan, S.Kom., Selaku PIA Tugas Akhir Teknik
Informatika UPN “Veteran” Jawa Timur.
6.
Bapak Basuki Rahmat Ssi, MT, selaku dosen pembimbing utama pada Proyek
Skripsi ini di UPN “Veteran” Jawa Timur yang telah banyak memberikan
petunjuk, masukan, bimbingan, dorongan serta kritik yang bermanfaat sejak
awal hingga terselesainya skripsi ini.
7. Ibu Ir. Kartini, MT, selaku dosen pembimbing Pendamping (Pembimbing II)
yang telah memberikan banyak kritik dan saran yang bermanfaat dalam
menyelesaikan skripsi ini.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
iii
iv
8. Keluarga tercinta, terutama Bapak Ibuku tersayang, terima kasih atas semua
doa, dukungan serta harapan-harapannya pada saat penulis menyelesaikan
Skripsi dan laporan ini. Yang penulis minta hanya doa restunya, sehingga
penulis bisa membuat sesuatu yang lebih baik dari laporan ini.
9. Kawan-kawan yang telah membantu dalam penyelesaian Laporan Skripsi ini.
Yang telah memberikan dorongan dan doa, yang tak bisa penulis sebutkan
satu persatu. Terima Kasih yang tak terhingga untuk kalian semua. Semoga
Allah SWT yang membalas semua kebaikan dan bantuan tersebut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillaahi rabbil ‘alamin terucap ke hadirat Allah SWT
atas segala limpahan Kekuatan-Nya sehingga dengan segala keterbatasan waktu,
tenaga, pikiran dan keberuntungan yang dimiliki peneliti, akhirnya peneliti dapat
menyelesaikan Skripsi yang berjudul ”Robot Berbasis Kamera CMUCAM
Untuk
Mengidentifikasi
Warna
Benda
Dengan
Menggunakan
Mikrokontroler Atmega8515” tepat waktu.
Skripsi dengan beban 4 SKS ini disusun guna diajukan sebagai salah satu
syarat untuk menyelesaikan program Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik
Informatika, Fakultas Teknologi Industri, UPN ”VETERAN” Jawa Timur.
Melalui Skripsi ini peneliti merasa mendapatkan kesempatan emas untuk
memperdalam ilmu pengetahuan yang diperoleh selama di bangku perkuliahan,
terutama berkenaan tentang penerapan teknologi perangkat bergerak. Namun,
peneliti menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu
peneliti sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca untuk
pengembangan aplikasi lebih lanjut.
Surabaya, November 2012
(Peneliti)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ..................................................................................................
i
KATA PENGANTAR .................................................................................. ii
UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................ iii
DAFTAR ISI ................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ........................................................................................ ix
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ........................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah .................................................................
2
1.3 Tujuan Penelitian .....................................................................
2
1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................
3
1.5 Batasan Masalah .....................................................................
3
1.6 Metodologi Penulisan .............................................................
3
1.7 Sistematika Penelitian ..............................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................
6
2.1 Gambaran Umum Mikrokontroler ............................................
6
2.2 Mikrokontroler ATMEL ATmega8515 .....................................
8
2.2.1 Blok Diagram Dan Arsitektur Mikrokontroler
ATmega8515 ....................................................................
9
2.2.2 Pencacah / Pewaktu / Clock ............................................ 12
2.3 Sensor....................................................................................... 13
2.3.1 Kamera CMUcam2 ................................................. .......... 14
2.4 AVERLOGIC AL4408-12-PBF Memory.................................. 24
2.4.1 Blok Diagram Dan Arsitektur
AVERLOGIC AL4408-12-PBF ......................................... 25
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
v
vi
2.5 Servo ........................................................................................ 30
2.5.1 Jenis-jenis Motor Servo.................................................... 33
2.5.2 Kegunaan Motor Servo ................................................... 33
BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM .............................. 35
3.1 Analisis Sistem ......................................................................... 35
3.2 Perancangan Perangkat Lunak ................................................... 36
3.2.1 Perancangan Perangkat Lunak Untuk PC ......................... 36
3.2.2 Diagram Alir Pemrograman ............................................ 38
3.3 Perancangan Perangkat Elektronik ............................................ 41
3.4 Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8515 ............................... 42
3.5 Driver Motor Servo .................................................................. 44
3.6 Servo ........................................................................................ 45
3.7 Rangkaian CMUcam ................................................................ 46
3.8 Perancangan Miniatur Robot..................................................... 47
BAB IV IMPLEMENTASI ........................................................................... 49
4.1 Alat Yang Digunakan ............................................................... 49
4.2 Prosedur Pembuatan Program .................................................. 50
4.3 Implementasi Coding ................................................................ 53
BAB V UJI COBA DAN EVALUASI .......................................................... 57
5.1 Analisis Pengujian Hardware ................................................... 57
5.2 Pengujian Alat ......................................................................... 57
5.2.1 Pengujian Motor Servo .................................................... 57
5.2.2 Pengujian Tombol Switch ................................................ 58
5.2.3 Pengujian Kamera Cmucam ............................................ 59
5.3 Pengujian Robot Kamera Cmucam ........................................... 61
BAB VI PENUTUP ..................................................................................... 66
6.1 Kesimpulan ............................................................................ 66
6.2 Saran ...................................................................................... 66
DAFTAR PUSTAKA
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
Oleh :
EKO PUGUH
0634010263/FTI/TF
ABSTRAK
Kemajuan teknologi yang semakin pesat terutama dalam bidang teknologi
robotika telah memasuki berbagai segi kehidupan manusia mulai dari bidang
otomatisasi industri, militer, intertainment maupun dalam bidang medis. Robot
kamera untuk mengidentifikasi warna benda adalah salah satu bentuk
implementasi teknologi dalam bidang robotika yang memiliki kemampuan
menirukan salah satu atau beberapa kegiatan manusia seperti mencari warna
benda dan sebagainya.
Sensor yang dibutuhkan untuk mewakili suatu indera manusia adalah
kamera CMUCAM sehingga dibutuhkan suatu sistem kendali secara visual. Pada
prinsipnya tujuan dari kendali visual pada robot kamera untuk mengidentifikasi
warna benda ini diterapkan agar robot memiliki kecerdasan dalam mengenali
objek berupa bola warna, pemrosesan gambar yang dilakukan yaitu mendeteksi
objek menggunakan metode tracking colour yang mana merupakan metode
mencocokkan warna yang sesuai dengan bentuk benda apapun serta menentukan
titik tengah dari objek yang terdeteksi. Memakai cara tracking colour bisa
menentukan jarak tangkap kamera CMUCAM untuk memperoleh objek tersebut.
Informasi lokasi titik tengah pada objek merupakan informasi navigasi
sehingga menghasilkan kondisi-kondisi yang direspon oleh robot dengan cara
bergerak ke arah objek tersebut yang sebelumnya diproses oleh mikrokontroler.
Keyword : Sensor, Kamera CMUCAM, Tracking Colour.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
i
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi didunia sangat pesat,
dalam setiap aspek kehidupan masyarakat selalu menggunakan teknologi untuk
dapat memanfaatkan waktu se-efisien mungkin. Teknologi merupakan solusi yang
tepat untuk dapat menyelesaikan berbagai masalah yang ada dalam kehidupan
sehari-hari dari kehidupan keluarga/rumah sampai kehidupan bernegara. Banyak
robot dibuat dengan bermacam-macam fungsi dan kegunaan. Salah satu fungsi
dari robot adalah kemampuan berjalan dalam track kecil atau maze. Pada
umumnya, sensor yang digunakan oleh robot ialah infra merah. Namun dalam
penggunaannya, infra merah memiliki banyak kendala yaitu sensitivitas cahaya
dan kendali jarak jauh yang terbatas (cahaya lampu dan matahari dapat
mempengaruhi sensitivitas infra merah yang menyebabkan error robot tinggi).
Oleh karena itu, dipikirkan untuk menggunakan sensor lain yaitu sensor kamera.
Keuntungan menggunakan sensor kamera adalah mampu mengenali perbedaan
warna, sehingga robot dapat mengenali benda yang dimaksud. Robot ini
merupakan objek pelacakan benda yang berwarna dengan menggunakan
CMUcam. Maka, dengan ini peneliti memiliki robot yang melacak benda
berwarna cerah yang dilihatnya. Aplikasi pelacakan dilakukan melalui CMUcam
yang dipasang pada robot.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
1
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan
sumber.
2
Teori operasi ini adalah bahwa kamera dapat mengunci objek benda
dengan warna-warna yang cerah. Cara kerja mobile robot ini dengan mengambil
nilai RGB dari benda yang sudah dilacak. Kemudian kamera memberi serial
informasi gambar, seperti massa X, Y massa, dan pixel informasi. Ini dapat
digunakan untuk mengendalikan gerak robot untuk menjaga objek berpusat di
lensa kamera.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang diuraikan diatas, maka perlu dirumuskan
masalah, antara lain :
a. Bagaimana merancang dan membuat robot yang dapat mendeteksi
benda dengan warna tertentu menggunakan CMUcam.
b. Bagaimana merancang dan membuat program untuk menjadi robot
yang dapat mendeteksi benda dengan warna tertentu menggunakan
CMUcam.
c. Bagaimana melakukan uji coba pengenalan benda yang sudah
ditentukan.
1.3
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah merancang dan membuat
robot berbasis mikrokontroller ATMEL ATmega8515 dengan menggunakan
kamera CMUcam2 sebagai sensor yang dapat menggerakkan mobile robot untuk
mencari/mengikuti objek (benda berwarna) yang telah disediakan dengan
mikrokontroler sebagai control geraknya.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
1.4
Manfaat Penelitian
Adanya Tugas Akhir ini diharapkan dapat bermanfaat, antara lain :
a. Mengetahui dan mempelajari cara kerja mobile robot kamera
CMUcam.
b. Mempermudah pihak pengguna mobile robot tersebut dalam pencarian
objek.
c. Menambah pengetahuan tentang sistem maupun manfaat dari
mikrokontroler ATMEL ATmega8515 agar dapat menggunakannya
untuk aplikasi yang bermanfaat lainnya.
1.5
Batasan Masalah
Pada penelitian ini, memiliki suatu batasan masalah diantaranya :
a. Robot ini bergerak sesuai dengan objek/benda yang ditentukan.
b. Robot ini hanya dapat melakukan gerakan maju dan memutar kekiri.
c. Mikrokontroller yang digunakan adalah ATMEL ATmega8515.
d. Bahasa pemrograman yang digunakan pada mikrokontroller adalah
bahasa C.
1.6
Metodologi Penelitian
Pada perancangan dan pembuatan robot berbasis kamera CMUcam untuk
mengidentifikasi warna benda dengan menggunakan mikrokontroler atmega8515,
maka metodologi yang digunakan adalah sebagai berikut :
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
a. Studi Literatur yang dipergunakan untuk mempelajari dasar teori yang
berhubungan dengan topic pembahasan.
b. Perancangan dan Pembuatan Alat.
c. Analisa Peralatan.
d. Pengujian Alat.
e. Penulisan Hasil Ujian.
1.7
Sistematika Penulisan
Sistematika pembahasan penulisan tugas akhir ini tersusun atas :
BAB I
: PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan
masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, metodologi
penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II
: TINJ AUAN PUSTAKA
Pada bab ini dijelaskan tentang teori-teori serta penjelasanpenjelasan yang dibutuhkan dalam pembuatan robot
berbasis kamera CMUcam untuk mengidentifikasi warna
benda.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5
BAB III
: ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Bab ini berisi tentang analisa dan perancangan sistem
dalam pembuatan Tugas Akhir robot berbasis kamera
CMUcam untuk mengidentifikasi warna benda.
BAB IV
: IMPLEMENTASI SISTEM
Bab ini berisi penjelasan hasil Tugas Akhir serta
pembahasan tentang robot berbasis kamera CMUcam untuk
mengidentifikasi warna benda.
BAB V
: UJ ICOBA DAN EVALUASI SISTEM
Bab ini berisi pengujian program Tugas Akhir.
BAB VI
: PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dan saran-saran penulis mengenai
Tugas Akhir yang disusun.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
Pada bab ini dibahas mengenai teori penunjang dari peralatan yang
digunakan dalam sistem mikrokontroler ATMEL ATmega8515, kamera
CMUcam2, AVERLOGIC AL4408-12-PBF Memory, dan servo.
2.1
Gambaran Umum Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM,
RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler
dapat
melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya.
Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis,
mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya. Mikrokontroler dapat disebut
pula sebagai komputer yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga
sebuah baterai dapat memberikan daya. Mikrokontroler terdiri dari beberapa
bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.1 Susunan mikrokontroler
6
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
Pada gambar tersebut tampak suatu mikrokontroler standart yang
tersusun atas komponen-komponen sebagai berikut :
A. Central Processing Unit (CPU)
CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroler. CPU pada
mikrokontroler ada yang berukuran 8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini
akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya.
B. Read Only Memory (ROM)
ROM merupakan suatu memori (alat untuk mengingat) yang sifatnya
hanya dibaca saja. Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia
mikrokontroler ROM digunakan untuk menyimpan program bagi mikrokontroler
tersebut. Program tersimpan dalm format biner (‘0’ atau ‘1’). Susunan bilangan
biner tersebut bila telah terbaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.
C. Random Acces Memory (RAM)
Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga
dapat ditulis
berulang
kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada
semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja.
Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada
RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
D. Input / Output (I/O)
Untuk
berkomunikasi
dengan
dunia
luar,
maka
mikrokontroler
menggunakan terminal I/O (port I/O), yang digunakan untuk masukan atau
keluaran.
E. Komponen lainnya
Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter, ADC (Analog to Digital
Converter), dan komponen
lainnya.
Pemilihan komponen tambahan yang
sesuai dengan tugas mikrokontroler akan sangat membantu perancangan sehingga
dapat mempertahankan ukuran yang kecil. Apabila komponen-komponen tersebut
belum ada pada suatu mikrokontroler, umumnya komponen tersebut masih dapat
ditambahkan pada sistem mikrokontroler melalui port-portnya.
2.2
Mikrokontroler ATMEL ATmega8515
Mikrokontroler
ATMEL
ATmega8515
adalah
suatu
kombinasi
mikroprosesor, piranti I/O (Input/Output), dan memori, yang terdiri atas ROM
(Read Only Memory) dan RAM (Random Access Memory), dalam bentuk keping
tunggal (single chip).
Mikrokontroler ATMEL ATmega8515 adalah mikrokontroler 8 bit buatan
ATMEL dengan 8 Kbyte System Programable Flash dengan teknologi memori
tak sumirna (nonvolatile), kepadatan tinggi, dan kompatibel dengan pin out dan
set intruksi standar industry MCS51 INTEL. Arsitektur yang digunakan dengan
RISC (Reduce Instruction set in Single Chip).
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
Mikrokontroler ATMEL ATmega8515 memiliki karakteristik sebagai
berikut :
a.
Kompatibel dengan produk keluarga MCS51.
b.
Dapat digunakan bahasa C sebagai bahasa pemogramannya.
c.
Programmable Flash Memory sebesar 8 KByte.
d.
Memiliki 512 Byte EEPROM yang dapat diprogram.
e.
Ketahanan (endurance) : 10.000 siklus tulis/hapus.
f.
Jangkauan operasi : 4,5 – 5,5 Volt.
g.
Fully Static Operation : 0 Hz – 16 MHz untuk ATmega8515.
h.
Dua level Program Memory Lock yaitu flash program dan
EEPROM data security.
i.
RAM Internal 128 X 8 bit.
j.
Memiliki 32 jalur I/O yang dapat diprogram.
k.
Satu pencacah 8 bit dengan sparate prescaler.
l.
Satu pencacah 16 bit dengan sparate prescaler.
m.
Sumber interupsi (interrupt source) eksternal dan internal.
n.
Kanal pengirim-penerima tak serempak universal (UARTUniversal Asynchronous Receiver Transmitter) yang dapat
diprogram.
o.
Low-power Idle dan Power-down Mode.
2.2.1 Blok Diagram dan Ar sitektur Mikrokontroler ATmega8515
Mikrokontroler ATmega8515 ini mempunyai 32 general purpose register
(R0..R31) yang terhubung langsung dengan Arithmetic Logic Unit (ALU),
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
sehingga register dapat diakses dan dieksekusi hanya dalam waktu satu siklus
clock. ALU merupakan tempat dilakukannya operasi fungsi aritmetik, logika dan
operasi bit. R30 disebut juga sebagai Z-Register, yang digunakan sebagai register
penunjuk pada pengalamatan tak langsung. Didalam ALU terjadi operasi aritmetik
dan logika antar register, antara register dan suatu konstanta, maupun operasi
untuk register tunggal (single register). Berikut arsitekturnya yang ditunjukkan
blok diagram pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Diagram blok mikrokontroler ATmega8515
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
Bentuk kemasan dan susunan kaki-kaki mikrokontroler ATmega8515
diperlihatkan seperti pada Gambar 2.3. pada penggunakan clock eksternal, pin
yang digunakan ialah pin T1. Pin T1 berada pada port B1.
Gambar 2.3 Susunan kaki pada Mikrokontroler ATmega8515
Berikut penjelasan dari PORT A/B/C/D/E, DDR A/B/C/D/E, dan PIN A/B/C/D/E:
PORT A/B/C/D/E dan DDR A/B/C/D/E merupakan register-register yang
digunakan untuk mengatur PORT A/B/C/D/E, sedangkan PIN PORT A/B/C/D/E
digunakan untuk mengakses pin pasa port A, B, C, D, E secara individu.
Hubungan antara PORT PORT A/B/C/D/E dan DDR PORT A/B/C/D/E
diperlihatkan pada tabel 2.1.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
Tabel 2.1 Kombinasi Bit DDRn dan PORTn
DDRBn/Dn
PORTBn/Dn
I/O
Keterangan
0
0
Input
Tri-state (High-Z)
0
1
Input
PORTA/B/C/D/En akan
menghasilkan arus jika
eksternal pull-low
1
0
Output
Push-pull zero output
1
1
Output
Push-pull one output
2.2.2 Pencacah/Pewaktu/Clock
Pencacah
pada
ATmega8515
diatur
oleh
register
TCCR1B
(Timer/Counter1 Control Register B). register TCCR1B dijelaskan pada Gambar
2.4.
Gambar 2.4 Register TCCR1B
Bit yang digunakan untuk penghitung frekuensi dari sumber eksternal
adalah bit 2:0 CS12, CS11, CS10: Clock Select 1, Bits 2, 1 dan 0. Kombinasi dari
bit-bit ini menentukan sumber prescale dari Timer/Counter1 sebagaimana
dijelaskan melalui tabel 2.2.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
Tabel 2.2 Clock 1 Prescale Select
CS12
CS11
CS10
Deskripsi
0
0
0
Stop, Timer/Counter1 dihentikan
0
0
1
CK
0
1
0
CK/8
0
1
1
CK/64
1
0
0
CK/256
1
0
1
CK/1024
1
1
0
Kaki Eksternal T1, tepian jatuh
1
1
1
Kaki Eksternal T1, tepian naik
Register TCNT1 merupakan register yang berisi data 16-bit hasil
perhitungan pencacah. Register ini memiliki fungsi akses langsung, baik untuk
operasi menulis atau membaca data. Register TCNT1 terbagi atas 2 register 8-bit,
yaitu TCNT1H dan TCNT1L seperti pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Register TCNT1
2.3
Sensor
Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu yang digunakan
untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi
tegangan dan arus listrk. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika,
sensor memberika kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah
yang kemudian diolah oleh kontroler sebagai otaknya. Sensor dalam teknik
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
pengukuran dan pengaturan secara elektronik berfungsi menubah besaran fisik
(misalnya : temperature, gaya, kecepatan putaran) menjadi besaran listrik yang
proporsional. Salah satu sensor yang digunakan daam pembuatan tugas akhir ini
adalah sensor kamera. Penjelasan dari sensor kamera terdapat di bawah ini.
2.3.1 Kamera CMUcam2
CMUcam2 adalah sebuah sensor visual yang mampu melakukan
pengolahan suatu citra digital. Dengan menggunakan vision sensor ini maka dapat
dengan mudah melakukan beberapa hal seperti penjejak objek dan lain
sebagainya. Bentuk fisik dari CMUcam2 itu sendiri akan diperlihatkan seperti
Gambar 2.6.
Gambar 2.6 CMUcam2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
Gambar 2.7 Papan rangkaian CMUcam2
Pada papan rangkaian CMUcam yang telah diperlihatkan pada Gambar
2.7, terdapat berbagai koneksi perangkat keras tersebut. Koneksi perangkat keras
tersebut terdiri dari :
A. Power
Daya input ke papan rangkaian berjalan melalui regulator 5 volt.
Hal ini sangat ideal untuk memasok daya ke papan rangkaian dengan
tegangan antara 6 sampai 15 volt DC power yang mampu memasok
sedikitnya 150 milliampere dari saat ini. Servo dapat didukung oleh
daya internal, atau dengan konektor servo daya eksternal. Untuk
mengusir mereka dari daya eksternal, menghapus kekuatan jumper
servo
internal
seperti ditunjukkan
di
bawah
ini.
Kemudian
menghubungkan power supply kedua ke "Konektor Daya Servo
Eksternal". Untuk lari dari daya internal, menghubungkan "Servo Daya
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
16
Internal" jumper dan cabut servo eksternal. Papan rangkaian power
connector akan diperlihatkan pada Gambar 2.8.
Peringatan: powering servo dari daya internal berarti, bahwa jika
servo membutuhkan daya yang lebih saat ini daripada yang tersedia
untuk daya servo dan prosesor, maka prosesor akan reset atau gagal
untuk beroperasi sama sekali. Menjalankan tiga atau lebih servo akan
mati dari daya internal dan kemungkinan besar tidak berhasil.
Gambar 2.8 Papan Rangkaian Power Connector
B. Serial Port
CMUcam2 telah bergeser ke tingkat standar port serial untuk
berbicara dengan komputer serta TTL port serial untuk berbicara
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
dengan mikrokontroler. Tingkat bergesernya port serial hanya
menggunakan 3 dari 10 pin. Hal ini dalam konfigurasi 2x5 pin yang
sesuai klip pada kabel 9 pin standar pita soket seri dan 10 pin klip
perempuan pada header serial yang dapat baik melampirkan ke kabel
pita 10 kawat. jika ini awalnya tidak berhasil, cobalah membalik arah
bahwa kabel pita terhubung ke CMUcam2 yang ada pada papan
rangkaian.
Pastikan jumper serial di tempat saat anda menggunakan mode ini.
TTL
konektor
dapat
digunakan
untuk
berbicara
dengan
mikrokontroller tanpa penggunaan chip tingkat pergeseran. TTL pin
output antara 0 dan 3.3volts, tetapi 5 volt toleran untuk input.
Lepaskan Jumper Serial saat anda menggunakan mode ini. Papan
rangkaian serial port akan diperlihatkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Papan Rangkaian Serial Port Connector
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
C. Camera Bus
Ini antarmuka bus dengan chip kamera CMOS. CMOS kamera
yang terdapat pada papan rangkaian dipasang paralel ke bagian
pengolahan papan rangkaian dan menghubungkan mulai dari pin 1.
Header perempuan kamera harus disolder di bagian belakang papan
rangaian CMUcam2 utama. CMUcam2 saat ini bekerja dengan
OV6620 dan OV7630 modul kamera. Papan rangkaian camera bus
akan diperlihatkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Papan Rangkaian Camera Bus Connector
D. Servo Port
CMUcam2 ini memiliki kemampuan untuk mengendalikan 4 servo.
Hal ini dapat berguna jika anda tidak ingin menggunakan servo
controller
yang
terpisah.
Servo
port
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
juga
dapat
digunakan
19
sebagai output tujuan umum digital. Papan rangkaian servo port
diperlihatkan pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Papan Rangkaian Servo Port Connector
E. Expansion Port GPIO
Tujuan umum I / O header yang memungkinkan akses ke UART
kedua, kekuasaan pin berbagai kontrol dan pin SPI. Daya Aktif Ketika
ditarik
rendah,
regulator
CMUcam2
utama
non-aktif
menyebabkan papan rangkaian untuk menarik kurang dari 0.01uA.
Semua perangkat penutup dan kehilangan semua informasi keadaan
aktif. Ketika garis dilepaskan atau ditarik tinggi, papan rangkaian akan
reboot. Secara default, pin secara internal menarik tinggi.
AUX POWER - pin ini dapat dikonfigurasi untuk baik daya eksternal
papan rangkaian, atau kekuasaan suatu ekspansi papan rangkaian.
Secara default, pin dihubungkan ke suplai internal 3.3volt. Dengan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
menghapus resistor R11 dan menambahkan resistor jumper di tempat
R6, pin terhubung ke utama daya sebelum regulator 5 volt.
CAM RESET - pin ini dapat digunakan sebagai eksternal I / O jika
kamera state tidak diperlukan. Biasanya pin ini akan mereset modul
kamera dan tidak harus digunakan.
TX2 – Pin pancar pada UART2 tidak tingkat bergeser dan karenanya
tidak dapat langsung dihubungkan ke PC atau tidak ada perangkat TTL
eksternal. Pin ini juga dapat digunakan sebagai GPIO.
RX2 – Yang menerima pin pada UART2 tidak tingkat bergeser dan
karenanya tidak dapat langsung dihubungkan ke PC atau tidak ada
perangkat TTL eksternal. Pin ini juga dapat digunakan sebagai GPIO.
CS – Pada reboot, jika pin ini dianggap rendah, LPC2106 akan
memasuki mode bootstrap. Reboot dapat eksternal yang disebabkan
oleh berdenyut daya mengaktifkan pin. Biasanya pin ini akan
dikendalikan oleh MMC driver. Pin ini juga dapat digunakan sebagai
GPIO atau sebagai chip SPI bila pilihan kartu MMC tidak dimasukkan.
MOSI – Biasanya pin ini dikontrol oleh driver MMC. Pin ini juga
dapat digunakan sebagai GPIO atau sebagai output SPI bila kartu
MMC tidak dimasukkan.
MISO – Biasanya pin ini dikontrol oleh driver MMC. Pin ini juga
dapat digunakan sebagai GPIO atau sebagai masukan SPI bila kartu
MMC tidak dimasukkan.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
21
SCK – Biasanya pin ini dikontrol oleh driver MMC. Pin ini juga dapat
digunakan sebagai GPIO atau sebagai pin jam SPI bila kartu MMC
tidak dimasukkan. Papan rangkaian expansion port GPIO diperlihatkan
pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Papan Rangkaian Expansion Port GPIO Connector
F. Analog Output Port
Menggunakan
modul
kamera
OV6620,
anda
akan
dapat
mendapatkan sinyal video analog PAL dari port CMUcam2 tersebut.
Hal ini akan mensinkronisasikan dengan setiap monitor PAL, tetapi
tidak akan bekerja dengan standar NTSC monitor. Modul kamera
OV7620 akan menampilkan standar hitam dan putih sinyal video
NTSC. Untuk menggunakan output ini, diperlukan untuk menjaga
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
22
kamera pada frame rate maksimum (default) dan beralih ke mode
YCrCb untuk melihat gambar pada monitor. Papan rangkaian analog
output port akan diperlihatkan pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Papan Rangkaian Analog Output Port Connection
G. LEDs
LED 0 - Pin ini digunakan bersama-sama dengan pin Mosi dan harus
digunakan hanya ketika CS dinonaktifkan saat kartu MMC
dimasukkan.
LED 1 - Pin ini digunakan bersama-sama dengan pin 2 Servo. Bila
menggunakan
Servo
2,
LED
akan
berkedip.
LED 2 - Pin ini digunakan bersama-sama dengan pin 3 Servo. Bila
menggunakan Servo 3, LED akan berkedip. Papan rangkaian LEDs
connector akan diperlihatkan pada Gambar 2.14.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
23
Gambar 2.14 Papan Rangkaian LEDs Connector
H. ISP Button
Ketika
ditekan
pada
saat
power
up,
tombol ISP
akan
memungkinkan dibangun di LPC2106 bootloader. Setelah prosesor
telah dimulai, tombol dapat dibaca sebagai GPIO normal. Hal ini
secara internal ditarik tinggi, dan ditetapkan rendah ketika tertekan.
Tombol berbagi pin CS (P0.14) dengan MMC. Bila menggunakan
MMC, CS akan aktif rendah dan karenanya tombol tidak dapat
mempengaruhi data yang transfer. Papan rangkaian ISP button akan
ditunjukkan pada Gambar 2.15.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
24
Gambar 2.15 Papan Rangkaian ISP Button
Sensor diatas adalah sensor yang akan digunakan dalam melakukan
tracking colour untuk mengetahui keberadaan objek dan mendefinisikannya
menjadi suatu posisi-posisi dalam bidang tangkapan kamera.
2.4
AVERLOGIC AL4408-12-PBF Memory
AL4408-12-PBF 8Mbits (1024k x 8bit) memori FIFO menyediakan input
8bit sepenuhnya independen dan port output yang dapat beroperasi pada
kecapatan maksimal 80MHz. Alamat built-in dan pointer sirkuit control
menyediakan sebuah antarmuka memori yang sangat mudah digunakan yang
mengurangi waktu desain dan usaha. Diproduksi dengan menggunakan state ofthe-art kepadatan memori array yang tertanam sangat tinggi, AL4408-12-PBF
menggunakan proses teknologi yang sangat baik dengan fungsi controller
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
25
diperpanjang (menulis mask, membaca skip.. dll), yang memungkingkan
pengoperasian mudah non-linearitas dan regional membaca / menulis FIFO untuk
PIP, TV digital, system keamanan dan aplikasi kamera video.
Pengembangan
AL4408-12-PBF
lebar
bus
data
adalah
dengan
menggunakan beberapa AL4408-12-PBF sinyal kontrol yang dipilih. Membaca
dan menulis sinyal kontrol, seperti Read/Write aktif, Input/Output aktif.., dan
dapat dilakukan secara aktif rendah atau tinggi dengan cara menarik sinyal
PLRTY ke tinggi atau yang rendah masing-masing.
Tersedia dalam bentuk 44-pin TSOP (II), jejak yang kecil memungkinkan
desainer produk untuk menjaga bentuk tetap minimum.
2.4.1 Block Diagram dan Arsitektur AVERLOGIC AL4408-12-PBF
Struktur internal dari AL4408-12-PBF terdiri dari Input/Output buffer,
tulis Register Data, baca Register Data dan utama 1.024k x 8 array sel memori n
state
of-the-art
desain
logika
yang
menangani
dan
mengendalikan,
membaca/menulis data. Berikut arsitekturnya yang ditunjukan pada block diagram
pada Gambar 2.16.
Gambar 2.16 Block Diagram AL4408-12-PBF
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
26
Bentuk kemasan dan susunan kaki-kaki AVERLOGIC AL4408-12-PBF
diperlihatkan seperti pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17 Arsitektur AVERLOGIC AL4408-12-PBF
Berikut penjelasan dari masing-masing pin dan port :
A. Write Bus Signals
Pada saat write bus signals terdapat susunan pin dan port yang mempunyai
fungsi yang akan dijelaskan lebih lanjut pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Write Bus Signals
Pin Name
DI [7:0]
Pin Number
9, 8, 7, 6, 5,
I/O
Description
Type
I
4, 3, 2, 1
DI pin input 8bits data. Input data yang
akan disinkronkan dengan WCK clock.
Data yang diperoleh pada tepi naik dari
WCK clock.
WE
10
I
WE adalah sebuah sinyal input yang
mengontrol input data 8bit, menulis dan
menulis operasi pointer.
IE
11
I
IE adalah sinyalinput yang mengontrol
mengangktifkan/menonaktifkan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
pin
27
Pin Name
DI [7:0]
Pin Number
9, 8, 7, 6, 5,
I/O
Description
Type
I
4, 3, 2, 1
DI pin input 8bits data. Input data yang
akan disinkronkan dengan WCK clock.
Data yang diperoleh pada tepi naik dari
WCK clock.
WE
10
I
WE adalah sebuah sinyal input yang
mengontrol input data 8bit, menulis dan
menulis operasi pointer.
input data 8bit. Pointer menulis alamat
internal yang selalu bertambah di saat
kenaikan WCK dengan memungkinkan
WE terlepas dari tingkat IE.
WCK
13
I
WCK adalah jam menulis pin input.
Input
menulis
data
yang
akan
disinkronkan dengan clock ini.
WRST
14
I
WRST
adalah
sinyal
input
yang
mengulang alamat pointer kembali ke 0.
*Catatan: Untuk definisi polaritas, semua sinyal kontrol menulis (WE, IE dan
WRST), lihat definisi pin /PLRTY dan “Memori Operasi” untuk rincian.
B. Read Bus Signals
Pada saat read bus signals terdapat pula susunan pin dan port yang
mempunyai fungsi yang akan dijelaskan lebih lanjut pada Tabel 2.4.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
28
Tabe 2.4 Read Bus Signals
Pin Name
Pin Number
DO [7:0]
36, 37, 38, 39,
I/O
Description
Type
O
41 ,42, 43, 44
DO output pin 8bit data. Output data
yang akan disinkronkan dengan RCK
clock. Data output pada tepi naik dari
RCK clock.
RE
35
I
RE adalah sinyal input yang mengontrol
output
data
8bit,
membaca
dan
membaca operasi pointer.
OE
34
I
OE
adalah
sinyal
masukan
yang
mengontrol
mengaktifkan/menonaktifkan pin output
data 8bit. Pointer membaca alamat
internal yang selalu bertambah di saat
kenaikan RCK dengan memungkinkan
RE terlepas dari tingkat OE.
RCK
32
I
RCK adalah clock pin untuk membaca
masukan.
Output
data
baca
disinkronisasikan dengan clock ini.
RRST
31
I
RRST
adalah
sinyal
mengulang-ngulang
input
pointer
yang
untuk
membaca alamat ke 0.
*Catatan: Untuk definisi polaritas, semua sinyal kontrol baca (RE, OE, dan
RRST), lihat definisi pin /PLRTY sebuah “Memori Operasi” untuk rincian.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
29
C. Power/Ground Signals
Pada power/ground signals juga terdapat susunan pin dan port yang
mempunyai fungsi yang akan dijelaskan lebih lanjut pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Power/Ground Signals
Pin Name
GND
Pin Number
I/O
Description
Type
5,29, 40
-
3.3V ± 10%.
12, 26, 33
-
Ground.
18
-
Dedicated pin daya untuk osilator
internal. 3.3V ± 10%.
AGND
22
-
Dedicated ground pin untuk osilator
internal.
D. Miscellaneous Signals
Pada miscellaneous signals terdapat susunan pin dan port yang
mempunyai fungsi yang akan dijelaskan lebih lanjut pada Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Miscellaneous Signals
Pin Name
/RESET
Pin Number
27
I/O
Description
Type
I
Reset
pin
global/RESET
secara
otomatis akan menginisialisasi logika
chip dan menghapus mode wondow
register ke 0. Lihat catatan aplikasi
untuk
rangkaian
rekomendasi
dari
sinyal reset global. Silakan lihat catatan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
30
Pin Name
Pin Number
I/O
Description
Type
aplikasi.
/PLRTY
16
I
Pilih polaritas aktif dari sinyal kontrol
termasuk WE, RE, WRST, RRST, IE
dan OE, total 6 sinyal /PLRTY =
,
aktif rendah.
/PLRTY = GND, aktif tinggi.
Catatan: Selama operasi memori, pin
harus permanen atau terhubung ke
GND. Pin memiliki internal pull-tinggi
serendah standar aktif, jika /PLRTY
memiliki koneksi tidak ada. Jika tingkat
/PLRTY diubah selama operasi memori,
data memori tidak dijamin.
TEST
17
I
Untuk
tujuan
pengujian
saja.
Hubungkan ke ground.
NC
15, 19, 20,
21, 23~25,
-
Tidak terhubung atau terhubung ke
ground.
28, 30
2.5
SERVO
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback dimana
posisi dari motor akan di informasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di
dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear,
potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
31
batas sudut dari putaran servo. Bentuk motor servo diperlihatkan pada gambar
2.18.
Gambar 2.18 Motor Servo
Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulse
yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Tampak pada gambar 2.19
dengan pulse 1.5 mS pada periode selebar 2 mS, maka sudut dari sumbu motor
akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulse OFF maka akan semakin
besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulse OFF maka akan
semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. Sudut
dari sumbu motor akan diperlihatkan pada Gambar 2.19.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
32
Gambar 2.19 Pulse Servo
Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan
tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk
beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak
kontinyu. Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau
bagian-bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi
cukup besar.
Motor servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya
ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi
yang kuat karena internal gearnya.
Lebih dalam dapat digambarkan bahwa sebuah motor servo memiliki :
a. 3 jalur kabel : power, ground dan control.
b. Sinyal control mengendalikan posisi.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
33
c. Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulse selebar
± 20 mS, dimana lebar pulse antara 0.5 mS dan 2 mS menyatakan akhir
dari range sudut maksimum.
d. Konstruksi di dalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan
feedback control.
2.5.1 J enis-jenis Motor Servo
a. Motor servo standart 180°
Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan
CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90°
sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah
180°.
b. Motor servo continuous
Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW)
tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).
2.5.2 Kegunaan Motor Servo
a. Manipulators.
b. Moving camera’s.
c. Robot arm.
d. Robot legs.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
34
Jadi, motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan
CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya
dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin
kontrolnya. Motor servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian
control elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut
angularnya. Motor servo yang berputar lambat, dimana biasanya ditunjukkan oleh
rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi yang kuat karena
internal gearnya.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB III
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Pada BAB III ini akan dibahas analisis dan perancangan sistem baik pada
perancangan robot, perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).
Perancangan perangkat keras (hardware) meliputi :
a. Rangkaian mikrokontroler ATMEGA8515.
b. Driver motor servo.
c. Servo.
d. Rangkaian CMUcam.
e. USB Downloader.
Untuk perancangan perangkat lunak meliputi jalannya Program AVR
berbasis bahasa C yang dimasukkan ke mikrokontroler ATMEGA 8515 untuk
mengaktifkan kamera CMUcam dan roda yang terpasang di servo.
3.1
Analisis Sistem
Pada pembuatan robot ini peneliti memperhatikan beberapa aspek yang
dibutuhkan, yaitu :
a. Robot ini dirancang dengan menggunakan kamera CMUCAM sebagai
pendeteksi benda yang disesuaikan.
b. Robot ini dirancang dengan menggunakan Mikrokontroler ATMEGA8515
sebagai otak atau pengendali utama pada robot.
35
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
36
c. Robot ini menggunakan bahasa C sebagai bahasa pemrograman.
d. Robot ini dirancang untuk dapat berjalan secara otomatis jika benda yang
sudah disediakan dengan kemampuan program yang telah diinputkan di
dalam robot tersebut.
e. Robot ini dirancang untuk mendeteksi warna benda yang sudah disediakan
dengan menggunakan kamera CMUCAM. Jika sudah mendeteksi benda
yang dimaksud, maka secara otomatis robot akan mendekati benda yang
sudah dideteksi warnanya tersebut.
3.2
Perancangan Perangkat Lunak
Setelah pembuatan perangkat keras selesai, bagian yang paling penting
dalam pembuatan tugas akhir ini yaitu dalam merancang suatu perangkat lunak.
Pada tugas akhir ini, perancangan perangkat lunak dibagi menjadi 2 bagian yaitu :
a. Perancangan perangkat lunak untuk PC.
b. Perancangan perangkat lunak untuk mikrokontroler.
3.2.1 Perancangan Perangkat Lunak Untuk PC
Pada bagian ini menjelaskan tentang perancangan perangkat lunak untuk
PC, yang berfungsi untuk mengirim data ke mikrokontroler. Untuk perangkat
lunak disini penulis menggunakan Orcad Family Release 9.2 dan Express PCB,
AVR
Studio
4,
LPC210x
ISP,
dan
menggunakan
pemrogramannya.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
bahasa
C
untuk
37
a) Orcad Family Release 9.2 dan Express PCB
Orcad sebagai program yang digunakan untuk merancang rangkaian
elektronika dan Express PCB digunakan sebagai program untuk membuat
gambar dan rangkaian pada PCB.
b) Program AVR Studio 4 dan program downloader LPC210x ISP
Program AVR Studio 4 dan program downloader LPC210x ISP adalah
program compiler berbasis windows untuk mikrokontroler keluarga
ATMEL khususnya tipe ATMEGA. Pemrograman pada mikrokontroler
ATMEGA8515 menggunakan bahasa pemrograman C. Fungsi dari
program AVR Studio 4 adalah untuk men-load file berekstensi “.c” yang
sudah dibuat dengan menggunakan Notepad untuk dirubah menjadi file
berekstensi “.hex”. setelah file dirubah menjadi “.hex” kemudian di-load
dengan menggunakan program downloader LPC210x ISP. Tujuannya
adalah untuk memasukkan program mikro ke dalam downloader
mikrokontroleer ATMEGA8515.
Pada perancangan perangkat lunak akan dibuat program dengan bahasa
pemrograman C, pada software AVR Studio 4 dan program downloader
LPC210x ISP. Pada program ini akan diatur jalannya robot, tracking
colour kamera CMUcam, dan berputarnya servo maju mundur.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
38
3.2.2 Diagram Alir Pemrogr aman
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Sistem
Penjelasan diagram alir perancangan sistem :
a) Awal alur program.
b) Menginputkan / memasukkan inputan tracking warna merah.
c) Menginputkan / memasukkan inputan tracking warna hijau.
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
TUGAS AKHIR
Oleh :
EKO PUGUH ARISTRA S P
0634010263
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan
Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Program Studi Teknik Informatika
Oleh :
EKO PUGUH ARISTRA S P
0634010263
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
J AWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
Disusun oleh :
EKO PUGUH ARISTRA S P
0634010263
Telah disetujui mengikuti Ujian Negara Lisan
Periode II Tahun Akademik 2012/2013
Pembimbing I
Pembimbing II
Basuki Rahmat, S.Si, MT.
NPT. 3 6907 06 0209 1
Ir. Kartini, S.Kom, MT.
NIP. 1961 1110 1991 03 2001
Mengetahui,
Ketua Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Industri
Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” J awa Timur
Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT.
NIP. 1965 0731 1992 03 2001
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
TUGAS AKHIR
ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
Disusun Oleh :
EKO PUGUH ARISTRA S P
0634010263
Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi
Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknologi Industri
Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” J awa Timur
Pada Tanggal 14 Desember 2012
Pembimbing :
1.
Tim Penguji :
1.
Basuki Rahmat, S.Si,MT.
NPT. 3 7006 06 0210 1
Ir . Sutiyono, MT.
NIP. 19600713 198703 1 001
2.
2.
Ir. Kartini, S.Kom, MT.
NIP. 1961 1110 1991 03 2001
Bar ry Nuqoba, S.Kom, M.Kom.
NIDN. 07 021 184 02
3.
Wahyu Saifullah J S, S.Kom, M.Kom.
NPT. 3 8608 10 0295 1
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknologi Industri
Univer sitas Pembangunan Nasional ”Veteran” J awa Timur
Ir. Sutiyono, MT.
NIP. 19600713 198703 1 001
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih ini peneliti persembahkan sebagai perwujudan rasa syukur
atas terselesaikannya Laporan Skripsi. Ucapan terima kasih ini peneliti tujukan
kepada:
1. Allah SWT., karena berkat Rahmat dan berkahNya kami dapat menyusun dan
menyelesaikan Laporan Skripsi ini hingga selesai.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Teguh Soedarto, MP selaku Rektor Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
3. Bapak Sutiyono, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri UPN
“Veteran” Jawa Timur.
4. Ibu Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika UPN
“Veteran” Jawa Timur yang telah dengan sabar membimbing dengan segala
kerendahan hati dan selalu memberikan kemudahan dan kesempatan bagi saya
untuk berkreasi.
5. Bapak Firza Prima Aditiawan, S.Kom., Selaku PIA Tugas Akhir Teknik
Informatika UPN “Veteran” Jawa Timur.
6.
Bapak Basuki Rahmat Ssi, MT, selaku dosen pembimbing utama pada Proyek
Skripsi ini di UPN “Veteran” Jawa Timur yang telah banyak memberikan
petunjuk, masukan, bimbingan, dorongan serta kritik yang bermanfaat sejak
awal hingga terselesainya skripsi ini.
7. Ibu Ir. Kartini, MT, selaku dosen pembimbing Pendamping (Pembimbing II)
yang telah memberikan banyak kritik dan saran yang bermanfaat dalam
menyelesaikan skripsi ini.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
iii
iv
8. Keluarga tercinta, terutama Bapak Ibuku tersayang, terima kasih atas semua
doa, dukungan serta harapan-harapannya pada saat penulis menyelesaikan
Skripsi dan laporan ini. Yang penulis minta hanya doa restunya, sehingga
penulis bisa membuat sesuatu yang lebih baik dari laporan ini.
9. Kawan-kawan yang telah membantu dalam penyelesaian Laporan Skripsi ini.
Yang telah memberikan dorongan dan doa, yang tak bisa penulis sebutkan
satu persatu. Terima Kasih yang tak terhingga untuk kalian semua. Semoga
Allah SWT yang membalas semua kebaikan dan bantuan tersebut.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillaahi rabbil ‘alamin terucap ke hadirat Allah SWT
atas segala limpahan Kekuatan-Nya sehingga dengan segala keterbatasan waktu,
tenaga, pikiran dan keberuntungan yang dimiliki peneliti, akhirnya peneliti dapat
menyelesaikan Skripsi yang berjudul ”Robot Berbasis Kamera CMUCAM
Untuk
Mengidentifikasi
Warna
Benda
Dengan
Menggunakan
Mikrokontroler Atmega8515” tepat waktu.
Skripsi dengan beban 4 SKS ini disusun guna diajukan sebagai salah satu
syarat untuk menyelesaikan program Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik
Informatika, Fakultas Teknologi Industri, UPN ”VETERAN” Jawa Timur.
Melalui Skripsi ini peneliti merasa mendapatkan kesempatan emas untuk
memperdalam ilmu pengetahuan yang diperoleh selama di bangku perkuliahan,
terutama berkenaan tentang penerapan teknologi perangkat bergerak. Namun,
peneliti menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu
peneliti sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca untuk
pengembangan aplikasi lebih lanjut.
Surabaya, November 2012
(Peneliti)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ..................................................................................................
i
KATA PENGANTAR .................................................................................. ii
UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................ iii
DAFTAR ISI ................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ........................................................................................ ix
BAB I PENDAHULUAN .............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ........................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah .................................................................
2
1.3 Tujuan Penelitian .....................................................................
2
1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................
3
1.5 Batasan Masalah .....................................................................
3
1.6 Metodologi Penulisan .............................................................
3
1.7 Sistematika Penelitian ..............................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................
6
2.1 Gambaran Umum Mikrokontroler ............................................
6
2.2 Mikrokontroler ATMEL ATmega8515 .....................................
8
2.2.1 Blok Diagram Dan Arsitektur Mikrokontroler
ATmega8515 ....................................................................
9
2.2.2 Pencacah / Pewaktu / Clock ............................................ 12
2.3 Sensor....................................................................................... 13
2.3.1 Kamera CMUcam2 ................................................. .......... 14
2.4 AVERLOGIC AL4408-12-PBF Memory.................................. 24
2.4.1 Blok Diagram Dan Arsitektur
AVERLOGIC AL4408-12-PBF ......................................... 25
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
v
vi
2.5 Servo ........................................................................................ 30
2.5.1 Jenis-jenis Motor Servo.................................................... 33
2.5.2 Kegunaan Motor Servo ................................................... 33
BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM .............................. 35
3.1 Analisis Sistem ......................................................................... 35
3.2 Perancangan Perangkat Lunak ................................................... 36
3.2.1 Perancangan Perangkat Lunak Untuk PC ......................... 36
3.2.2 Diagram Alir Pemrograman ............................................ 38
3.3 Perancangan Perangkat Elektronik ............................................ 41
3.4 Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8515 ............................... 42
3.5 Driver Motor Servo .................................................................. 44
3.6 Servo ........................................................................................ 45
3.7 Rangkaian CMUcam ................................................................ 46
3.8 Perancangan Miniatur Robot..................................................... 47
BAB IV IMPLEMENTASI ........................................................................... 49
4.1 Alat Yang Digunakan ............................................................... 49
4.2 Prosedur Pembuatan Program .................................................. 50
4.3 Implementasi Coding ................................................................ 53
BAB V UJI COBA DAN EVALUASI .......................................................... 57
5.1 Analisis Pengujian Hardware ................................................... 57
5.2 Pengujian Alat ......................................................................... 57
5.2.1 Pengujian Motor Servo .................................................... 57
5.2.2 Pengujian Tombol Switch ................................................ 58
5.2.3 Pengujian Kamera Cmucam ............................................ 59
5.3 Pengujian Robot Kamera Cmucam ........................................... 61
BAB VI PENUTUP ..................................................................................... 66
6.1 Kesimpulan ............................................................................ 66
6.2 Saran ...................................................................................... 66
DAFTAR PUSTAKA
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
ROBOT BERBASIS KAMERA CMUCAM UNTUK
MENGIDENTIFIKASI WARNA BENDA DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8515
Oleh :
EKO PUGUH
0634010263/FTI/TF
ABSTRAK
Kemajuan teknologi yang semakin pesat terutama dalam bidang teknologi
robotika telah memasuki berbagai segi kehidupan manusia mulai dari bidang
otomatisasi industri, militer, intertainment maupun dalam bidang medis. Robot
kamera untuk mengidentifikasi warna benda adalah salah satu bentuk
implementasi teknologi dalam bidang robotika yang memiliki kemampuan
menirukan salah satu atau beberapa kegiatan manusia seperti mencari warna
benda dan sebagainya.
Sensor yang dibutuhkan untuk mewakili suatu indera manusia adalah
kamera CMUCAM sehingga dibutuhkan suatu sistem kendali secara visual. Pada
prinsipnya tujuan dari kendali visual pada robot kamera untuk mengidentifikasi
warna benda ini diterapkan agar robot memiliki kecerdasan dalam mengenali
objek berupa bola warna, pemrosesan gambar yang dilakukan yaitu mendeteksi
objek menggunakan metode tracking colour yang mana merupakan metode
mencocokkan warna yang sesuai dengan bentuk benda apapun serta menentukan
titik tengah dari objek yang terdeteksi. Memakai cara tracking colour bisa
menentukan jarak tangkap kamera CMUCAM untuk memperoleh objek tersebut.
Informasi lokasi titik tengah pada objek merupakan informasi navigasi
sehingga menghasilkan kondisi-kondisi yang direspon oleh robot dengan cara
bergerak ke arah objek tersebut yang sebelumnya diproses oleh mikrokontroler.
Keyword : Sensor, Kamera CMUCAM, Tracking Colour.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
i
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi didunia sangat pesat,
dalam setiap aspek kehidupan masyarakat selalu menggunakan teknologi untuk
dapat memanfaatkan waktu se-efisien mungkin. Teknologi merupakan solusi yang
tepat untuk dapat menyelesaikan berbagai masalah yang ada dalam kehidupan
sehari-hari dari kehidupan keluarga/rumah sampai kehidupan bernegara. Banyak
robot dibuat dengan bermacam-macam fungsi dan kegunaan. Salah satu fungsi
dari robot adalah kemampuan berjalan dalam track kecil atau maze. Pada
umumnya, sensor yang digunakan oleh robot ialah infra merah. Namun dalam
penggunaannya, infra merah memiliki banyak kendala yaitu sensitivitas cahaya
dan kendali jarak jauh yang terbatas (cahaya lampu dan matahari dapat
mempengaruhi sensitivitas infra merah yang menyebabkan error robot tinggi).
Oleh karena itu, dipikirkan untuk menggunakan sensor lain yaitu sensor kamera.
Keuntungan menggunakan sensor kamera adalah mampu mengenali perbedaan
warna, sehingga robot dapat mengenali benda yang dimaksud. Robot ini
merupakan objek pelacakan benda yang berwarna dengan menggunakan
CMUcam. Maka, dengan ini peneliti memiliki robot yang melacak benda
berwarna cerah yang dilihatnya. Aplikasi pelacakan dilakukan melalui CMUcam
yang dipasang pada robot.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
1
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan
sumber.
2
Teori operasi ini adalah bahwa kamera dapat mengunci objek benda
dengan warna-warna yang cerah. Cara kerja mobile robot ini dengan mengambil
nilai RGB dari benda yang sudah dilacak. Kemudian kamera memberi serial
informasi gambar, seperti massa X, Y massa, dan pixel informasi. Ini dapat
digunakan untuk mengendalikan gerak robot untuk menjaga objek berpusat di
lensa kamera.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang diuraikan diatas, maka perlu dirumuskan
masalah, antara lain :
a. Bagaimana merancang dan membuat robot yang dapat mendeteksi
benda dengan warna tertentu menggunakan CMUcam.
b. Bagaimana merancang dan membuat program untuk menjadi robot
yang dapat mendeteksi benda dengan warna tertentu menggunakan
CMUcam.
c. Bagaimana melakukan uji coba pengenalan benda yang sudah
ditentukan.
1.3
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah merancang dan membuat
robot berbasis mikrokontroller ATMEL ATmega8515 dengan menggunakan
kamera CMUcam2 sebagai sensor yang dapat menggerakkan mobile robot untuk
mencari/mengikuti objek (benda berwarna) yang telah disediakan dengan
mikrokontroler sebagai control geraknya.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3
1.4
Manfaat Penelitian
Adanya Tugas Akhir ini diharapkan dapat bermanfaat, antara lain :
a. Mengetahui dan mempelajari cara kerja mobile robot kamera
CMUcam.
b. Mempermudah pihak pengguna mobile robot tersebut dalam pencarian
objek.
c. Menambah pengetahuan tentang sistem maupun manfaat dari
mikrokontroler ATMEL ATmega8515 agar dapat menggunakannya
untuk aplikasi yang bermanfaat lainnya.
1.5
Batasan Masalah
Pada penelitian ini, memiliki suatu batasan masalah diantaranya :
a. Robot ini bergerak sesuai dengan objek/benda yang ditentukan.
b. Robot ini hanya dapat melakukan gerakan maju dan memutar kekiri.
c. Mikrokontroller yang digunakan adalah ATMEL ATmega8515.
d. Bahasa pemrograman yang digunakan pada mikrokontroller adalah
bahasa C.
1.6
Metodologi Penelitian
Pada perancangan dan pembuatan robot berbasis kamera CMUcam untuk
mengidentifikasi warna benda dengan menggunakan mikrokontroler atmega8515,
maka metodologi yang digunakan adalah sebagai berikut :
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
a. Studi Literatur yang dipergunakan untuk mempelajari dasar teori yang
berhubungan dengan topic pembahasan.
b. Perancangan dan Pembuatan Alat.
c. Analisa Peralatan.
d. Pengujian Alat.
e. Penulisan Hasil Ujian.
1.7
Sistematika Penulisan
Sistematika pembahasan penulisan tugas akhir ini tersusun atas :
BAB I
: PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan
masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, metodologi
penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II
: TINJ AUAN PUSTAKA
Pada bab ini dijelaskan tentang teori-teori serta penjelasanpenjelasan yang dibutuhkan dalam pembuatan robot
berbasis kamera CMUcam untuk mengidentifikasi warna
benda.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5
BAB III
: ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Bab ini berisi tentang analisa dan perancangan sistem
dalam pembuatan Tugas Akhir robot berbasis kamera
CMUcam untuk mengidentifikasi warna benda.
BAB IV
: IMPLEMENTASI SISTEM
Bab ini berisi penjelasan hasil Tugas Akhir serta
pembahasan tentang robot berbasis kamera CMUcam untuk
mengidentifikasi warna benda.
BAB V
: UJ ICOBA DAN EVALUASI SISTEM
Bab ini berisi pengujian program Tugas Akhir.
BAB VI
: PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dan saran-saran penulis mengenai
Tugas Akhir yang disusun.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
Pada bab ini dibahas mengenai teori penunjang dari peralatan yang
digunakan dalam sistem mikrokontroler ATMEL ATmega8515, kamera
CMUcam2, AVERLOGIC AL4408-12-PBF Memory, dan servo.
2.1
Gambaran Umum Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM,
RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler
dapat
melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya.
Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis,
mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya. Mikrokontroler dapat disebut
pula sebagai komputer yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga
sebuah baterai dapat memberikan daya. Mikrokontroler terdiri dari beberapa
bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.1 Susunan mikrokontroler
6
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
Pada gambar tersebut tampak suatu mikrokontroler standart yang
tersusun atas komponen-komponen sebagai berikut :
A. Central Processing Unit (CPU)
CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroler. CPU pada
mikrokontroler ada yang berukuran 8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini
akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya.
B. Read Only Memory (ROM)
ROM merupakan suatu memori (alat untuk mengingat) yang sifatnya
hanya dibaca saja. Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia
mikrokontroler ROM digunakan untuk menyimpan program bagi mikrokontroler
tersebut. Program tersimpan dalm format biner (‘0’ atau ‘1’). Susunan bilangan
biner tersebut bila telah terbaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.
C. Random Acces Memory (RAM)
Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga
dapat ditulis
berulang
kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada
semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja.
Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada
RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
D. Input / Output (I/O)
Untuk
berkomunikasi
dengan
dunia
luar,
maka
mikrokontroler
menggunakan terminal I/O (port I/O), yang digunakan untuk masukan atau
keluaran.
E. Komponen lainnya
Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter, ADC (Analog to Digital
Converter), dan komponen
lainnya.
Pemilihan komponen tambahan yang
sesuai dengan tugas mikrokontroler akan sangat membantu perancangan sehingga
dapat mempertahankan ukuran yang kecil. Apabila komponen-komponen tersebut
belum ada pada suatu mikrokontroler, umumnya komponen tersebut masih dapat
ditambahkan pada sistem mikrokontroler melalui port-portnya.
2.2
Mikrokontroler ATMEL ATmega8515
Mikrokontroler
ATMEL
ATmega8515
adalah
suatu
kombinasi
mikroprosesor, piranti I/O (Input/Output), dan memori, yang terdiri atas ROM
(Read Only Memory) dan RAM (Random Access Memory), dalam bentuk keping
tunggal (single chip).
Mikrokontroler ATMEL ATmega8515 adalah mikrokontroler 8 bit buatan
ATMEL dengan 8 Kbyte System Programable Flash dengan teknologi memori
tak sumirna (nonvolatile), kepadatan tinggi, dan kompatibel dengan pin out dan
set intruksi standar industry MCS51 INTEL. Arsitektur yang digunakan dengan
RISC (Reduce Instruction set in Single Chip).
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
Mikrokontroler ATMEL ATmega8515 memiliki karakteristik sebagai
berikut :
a.
Kompatibel dengan produk keluarga MCS51.
b.
Dapat digunakan bahasa C sebagai bahasa pemogramannya.
c.
Programmable Flash Memory sebesar 8 KByte.
d.
Memiliki 512 Byte EEPROM yang dapat diprogram.
e.
Ketahanan (endurance) : 10.000 siklus tulis/hapus.
f.
Jangkauan operasi : 4,5 – 5,5 Volt.
g.
Fully Static Operation : 0 Hz – 16 MHz untuk ATmega8515.
h.
Dua level Program Memory Lock yaitu flash program dan
EEPROM data security.
i.
RAM Internal 128 X 8 bit.
j.
Memiliki 32 jalur I/O yang dapat diprogram.
k.
Satu pencacah 8 bit dengan sparate prescaler.
l.
Satu pencacah 16 bit dengan sparate prescaler.
m.
Sumber interupsi (interrupt source) eksternal dan internal.
n.
Kanal pengirim-penerima tak serempak universal (UARTUniversal Asynchronous Receiver Transmitter) yang dapat
diprogram.
o.
Low-power Idle dan Power-down Mode.
2.2.1 Blok Diagram dan Ar sitektur Mikrokontroler ATmega8515
Mikrokontroler ATmega8515 ini mempunyai 32 general purpose register
(R0..R31) yang terhubung langsung dengan Arithmetic Logic Unit (ALU),
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
sehingga register dapat diakses dan dieksekusi hanya dalam waktu satu siklus
clock. ALU merupakan tempat dilakukannya operasi fungsi aritmetik, logika dan
operasi bit. R30 disebut juga sebagai Z-Register, yang digunakan sebagai register
penunjuk pada pengalamatan tak langsung. Didalam ALU terjadi operasi aritmetik
dan logika antar register, antara register dan suatu konstanta, maupun operasi
untuk register tunggal (single register). Berikut arsitekturnya yang ditunjukkan
blok diagram pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Diagram blok mikrokontroler ATmega8515
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
Bentuk kemasan dan susunan kaki-kaki mikrokontroler ATmega8515
diperlihatkan seperti pada Gambar 2.3. pada penggunakan clock eksternal, pin
yang digunakan ialah pin T1. Pin T1 berada pada port B1.
Gambar 2.3 Susunan kaki pada Mikrokontroler ATmega8515
Berikut penjelasan dari PORT A/B/C/D/E, DDR A/B/C/D/E, dan PIN A/B/C/D/E:
PORT A/B/C/D/E dan DDR A/B/C/D/E merupakan register-register yang
digunakan untuk mengatur PORT A/B/C/D/E, sedangkan PIN PORT A/B/C/D/E
digunakan untuk mengakses pin pasa port A, B, C, D, E secara individu.
Hubungan antara PORT PORT A/B/C/D/E dan DDR PORT A/B/C/D/E
diperlihatkan pada tabel 2.1.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
Tabel 2.1 Kombinasi Bit DDRn dan PORTn
DDRBn/Dn
PORTBn/Dn
I/O
Keterangan
0
0
Input
Tri-state (High-Z)
0
1
Input
PORTA/B/C/D/En akan
menghasilkan arus jika
eksternal pull-low
1
0
Output
Push-pull zero output
1
1
Output
Push-pull one output
2.2.2 Pencacah/Pewaktu/Clock
Pencacah
pada
ATmega8515
diatur
oleh
register
TCCR1B
(Timer/Counter1 Control Register B). register TCCR1B dijelaskan pada Gambar
2.4.
Gambar 2.4 Register TCCR1B
Bit yang digunakan untuk penghitung frekuensi dari sumber eksternal
adalah bit 2:0 CS12, CS11, CS10: Clock Select 1, Bits 2, 1 dan 0. Kombinasi dari
bit-bit ini menentukan sumber prescale dari Timer/Counter1 sebagaimana
dijelaskan melalui tabel 2.2.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
Tabel 2.2 Clock 1 Prescale Select
CS12
CS11
CS10
Deskripsi
0
0
0
Stop, Timer/Counter1 dihentikan
0
0
1
CK
0
1
0
CK/8
0
1
1
CK/64
1
0
0
CK/256
1
0
1
CK/1024
1
1
0
Kaki Eksternal T1, tepian jatuh
1
1
1
Kaki Eksternal T1, tepian naik
Register TCNT1 merupakan register yang berisi data 16-bit hasil
perhitungan pencacah. Register ini memiliki fungsi akses langsung, baik untuk
operasi menulis atau membaca data. Register TCNT1 terbagi atas 2 register 8-bit,
yaitu TCNT1H dan TCNT1L seperti pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Register TCNT1
2.3
Sensor
Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu yang digunakan
untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi
tegangan dan arus listrk. Dalam lingkungan sistem pengendali dan robotika,
sensor memberika kesamaan yang menyerupai mata, pendengaran, hidung, lidah
yang kemudian diolah oleh kontroler sebagai otaknya. Sensor dalam teknik
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
pengukuran dan pengaturan secara elektronik berfungsi menubah besaran fisik
(misalnya : temperature, gaya, kecepatan putaran) menjadi besaran listrik yang
proporsional. Salah satu sensor yang digunakan daam pembuatan tugas akhir ini
adalah sensor kamera. Penjelasan dari sensor kamera terdapat di bawah ini.
2.3.1 Kamera CMUcam2
CMUcam2 adalah sebuah sensor visual yang mampu melakukan
pengolahan suatu citra digital. Dengan menggunakan vision sensor ini maka dapat
dengan mudah melakukan beberapa hal seperti penjejak objek dan lain
sebagainya. Bentuk fisik dari CMUcam2 itu sendiri akan diperlihatkan seperti
Gambar 2.6.
Gambar 2.6 CMUcam2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
Gambar 2.7 Papan rangkaian CMUcam2
Pada papan rangkaian CMUcam yang telah diperlihatkan pada Gambar
2.7, terdapat berbagai koneksi perangkat keras tersebut. Koneksi perangkat keras
tersebut terdiri dari :
A. Power
Daya input ke papan rangkaian berjalan melalui regulator 5 volt.
Hal ini sangat ideal untuk memasok daya ke papan rangkaian dengan
tegangan antara 6 sampai 15 volt DC power yang mampu memasok
sedikitnya 150 milliampere dari saat ini. Servo dapat didukung oleh
daya internal, atau dengan konektor servo daya eksternal. Untuk
mengusir mereka dari daya eksternal, menghapus kekuatan jumper
servo
internal
seperti ditunjukkan
di
bawah
ini.
Kemudian
menghubungkan power supply kedua ke "Konektor Daya Servo
Eksternal". Untuk lari dari daya internal, menghubungkan "Servo Daya
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
16
Internal" jumper dan cabut servo eksternal. Papan rangkaian power
connector akan diperlihatkan pada Gambar 2.8.
Peringatan: powering servo dari daya internal berarti, bahwa jika
servo membutuhkan daya yang lebih saat ini daripada yang tersedia
untuk daya servo dan prosesor, maka prosesor akan reset atau gagal
untuk beroperasi sama sekali. Menjalankan tiga atau lebih servo akan
mati dari daya internal dan kemungkinan besar tidak berhasil.
Gambar 2.8 Papan Rangkaian Power Connector
B. Serial Port
CMUcam2 telah bergeser ke tingkat standar port serial untuk
berbicara dengan komputer serta TTL port serial untuk berbicara
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
dengan mikrokontroler. Tingkat bergesernya port serial hanya
menggunakan 3 dari 10 pin. Hal ini dalam konfigurasi 2x5 pin yang
sesuai klip pada kabel 9 pin standar pita soket seri dan 10 pin klip
perempuan pada header serial yang dapat baik melampirkan ke kabel
pita 10 kawat. jika ini awalnya tidak berhasil, cobalah membalik arah
bahwa kabel pita terhubung ke CMUcam2 yang ada pada papan
rangkaian.
Pastikan jumper serial di tempat saat anda menggunakan mode ini.
TTL
konektor
dapat
digunakan
untuk
berbicara
dengan
mikrokontroller tanpa penggunaan chip tingkat pergeseran. TTL pin
output antara 0 dan 3.3volts, tetapi 5 volt toleran untuk input.
Lepaskan Jumper Serial saat anda menggunakan mode ini. Papan
rangkaian serial port akan diperlihatkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Papan Rangkaian Serial Port Connector
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
C. Camera Bus
Ini antarmuka bus dengan chip kamera CMOS. CMOS kamera
yang terdapat pada papan rangkaian dipasang paralel ke bagian
pengolahan papan rangkaian dan menghubungkan mulai dari pin 1.
Header perempuan kamera harus disolder di bagian belakang papan
rangaian CMUcam2 utama. CMUcam2 saat ini bekerja dengan
OV6620 dan OV7630 modul kamera. Papan rangkaian camera bus
akan diperlihatkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Papan Rangkaian Camera Bus Connector
D. Servo Port
CMUcam2 ini memiliki kemampuan untuk mengendalikan 4 servo.
Hal ini dapat berguna jika anda tidak ingin menggunakan servo
controller
yang
terpisah.
Servo
port
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
juga
dapat
digunakan
19
sebagai output tujuan umum digital. Papan rangkaian servo port
diperlihatkan pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Papan Rangkaian Servo Port Connector
E. Expansion Port GPIO
Tujuan umum I / O header yang memungkinkan akses ke UART
kedua, kekuasaan pin berbagai kontrol dan pin SPI. Daya Aktif Ketika
ditarik
rendah,
regulator
CMUcam2
utama
non-aktif
menyebabkan papan rangkaian untuk menarik kurang dari 0.01uA.
Semua perangkat penutup dan kehilangan semua informasi keadaan
aktif. Ketika garis dilepaskan atau ditarik tinggi, papan rangkaian akan
reboot. Secara default, pin secara internal menarik tinggi.
AUX POWER - pin ini dapat dikonfigurasi untuk baik daya eksternal
papan rangkaian, atau kekuasaan suatu ekspansi papan rangkaian.
Secara default, pin dihubungkan ke suplai internal 3.3volt. Dengan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
20
menghapus resistor R11 dan menambahkan resistor jumper di tempat
R6, pin terhubung ke utama daya sebelum regulator 5 volt.
CAM RESET - pin ini dapat digunakan sebagai eksternal I / O jika
kamera state tidak diperlukan. Biasanya pin ini akan mereset modul
kamera dan tidak harus digunakan.
TX2 – Pin pancar pada UART2 tidak tingkat bergeser dan karenanya
tidak dapat langsung dihubungkan ke PC atau tidak ada perangkat TTL
eksternal. Pin ini juga dapat digunakan sebagai GPIO.
RX2 – Yang menerima pin pada UART2 tidak tingkat bergeser dan
karenanya tidak dapat langsung dihubungkan ke PC atau tidak ada
perangkat TTL eksternal. Pin ini juga dapat digunakan sebagai GPIO.
CS – Pada reboot, jika pin ini dianggap rendah, LPC2106 akan
memasuki mode bootstrap. Reboot dapat eksternal yang disebabkan
oleh berdenyut daya mengaktifkan pin. Biasanya pin ini akan
dikendalikan oleh MMC driver. Pin ini juga dapat digunakan sebagai
GPIO atau sebagai chip SPI bila pilihan kartu MMC tidak dimasukkan.
MOSI – Biasanya pin ini dikontrol oleh driver MMC. Pin ini juga
dapat digunakan sebagai GPIO atau sebagai output SPI bila kartu
MMC tidak dimasukkan.
MISO – Biasanya pin ini dikontrol oleh driver MMC. Pin ini juga
dapat digunakan sebagai GPIO atau sebagai masukan SPI bila kartu
MMC tidak dimasukkan.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
21
SCK – Biasanya pin ini dikontrol oleh driver MMC. Pin ini juga dapat
digunakan sebagai GPIO atau sebagai pin jam SPI bila kartu MMC
tidak dimasukkan. Papan rangkaian expansion port GPIO diperlihatkan
pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Papan Rangkaian Expansion Port GPIO Connector
F. Analog Output Port
Menggunakan
modul
kamera
OV6620,
anda
akan
dapat
mendapatkan sinyal video analog PAL dari port CMUcam2 tersebut.
Hal ini akan mensinkronisasikan dengan setiap monitor PAL, tetapi
tidak akan bekerja dengan standar NTSC monitor. Modul kamera
OV7620 akan menampilkan standar hitam dan putih sinyal video
NTSC. Untuk menggunakan output ini, diperlukan untuk menjaga
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
22
kamera pada frame rate maksimum (default) dan beralih ke mode
YCrCb untuk melihat gambar pada monitor. Papan rangkaian analog
output port akan diperlihatkan pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Papan Rangkaian Analog Output Port Connection
G. LEDs
LED 0 - Pin ini digunakan bersama-sama dengan pin Mosi dan harus
digunakan hanya ketika CS dinonaktifkan saat kartu MMC
dimasukkan.
LED 1 - Pin ini digunakan bersama-sama dengan pin 2 Servo. Bila
menggunakan
Servo
2,
LED
akan
berkedip.
LED 2 - Pin ini digunakan bersama-sama dengan pin 3 Servo. Bila
menggunakan Servo 3, LED akan berkedip. Papan rangkaian LEDs
connector akan diperlihatkan pada Gambar 2.14.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
23
Gambar 2.14 Papan Rangkaian LEDs Connector
H. ISP Button
Ketika
ditekan
pada
saat
power
up,
tombol ISP
akan
memungkinkan dibangun di LPC2106 bootloader. Setelah prosesor
telah dimulai, tombol dapat dibaca sebagai GPIO normal. Hal ini
secara internal ditarik tinggi, dan ditetapkan rendah ketika tertekan.
Tombol berbagi pin CS (P0.14) dengan MMC. Bila menggunakan
MMC, CS akan aktif rendah dan karenanya tombol tidak dapat
mempengaruhi data yang transfer. Papan rangkaian ISP button akan
ditunjukkan pada Gambar 2.15.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
24
Gambar 2.15 Papan Rangkaian ISP Button
Sensor diatas adalah sensor yang akan digunakan dalam melakukan
tracking colour untuk mengetahui keberadaan objek dan mendefinisikannya
menjadi suatu posisi-posisi dalam bidang tangkapan kamera.
2.4
AVERLOGIC AL4408-12-PBF Memory
AL4408-12-PBF 8Mbits (1024k x 8bit) memori FIFO menyediakan input
8bit sepenuhnya independen dan port output yang dapat beroperasi pada
kecapatan maksimal 80MHz. Alamat built-in dan pointer sirkuit control
menyediakan sebuah antarmuka memori yang sangat mudah digunakan yang
mengurangi waktu desain dan usaha. Diproduksi dengan menggunakan state ofthe-art kepadatan memori array yang tertanam sangat tinggi, AL4408-12-PBF
menggunakan proses teknologi yang sangat baik dengan fungsi controller
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
25
diperpanjang (menulis mask, membaca skip.. dll), yang memungkingkan
pengoperasian mudah non-linearitas dan regional membaca / menulis FIFO untuk
PIP, TV digital, system keamanan dan aplikasi kamera video.
Pengembangan
AL4408-12-PBF
lebar
bus
data
adalah
dengan
menggunakan beberapa AL4408-12-PBF sinyal kontrol yang dipilih. Membaca
dan menulis sinyal kontrol, seperti Read/Write aktif, Input/Output aktif.., dan
dapat dilakukan secara aktif rendah atau tinggi dengan cara menarik sinyal
PLRTY ke tinggi atau yang rendah masing-masing.
Tersedia dalam bentuk 44-pin TSOP (II), jejak yang kecil memungkinkan
desainer produk untuk menjaga bentuk tetap minimum.
2.4.1 Block Diagram dan Arsitektur AVERLOGIC AL4408-12-PBF
Struktur internal dari AL4408-12-PBF terdiri dari Input/Output buffer,
tulis Register Data, baca Register Data dan utama 1.024k x 8 array sel memori n
state
of-the-art
desain
logika
yang
menangani
dan
mengendalikan,
membaca/menulis data. Berikut arsitekturnya yang ditunjukan pada block diagram
pada Gambar 2.16.
Gambar 2.16 Block Diagram AL4408-12-PBF
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
26
Bentuk kemasan dan susunan kaki-kaki AVERLOGIC AL4408-12-PBF
diperlihatkan seperti pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17 Arsitektur AVERLOGIC AL4408-12-PBF
Berikut penjelasan dari masing-masing pin dan port :
A. Write Bus Signals
Pada saat write bus signals terdapat susunan pin dan port yang mempunyai
fungsi yang akan dijelaskan lebih lanjut pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Write Bus Signals
Pin Name
DI [7:0]
Pin Number
9, 8, 7, 6, 5,
I/O
Description
Type
I
4, 3, 2, 1
DI pin input 8bits data. Input data yang
akan disinkronkan dengan WCK clock.
Data yang diperoleh pada tepi naik dari
WCK clock.
WE
10
I
WE adalah sebuah sinyal input yang
mengontrol input data 8bit, menulis dan
menulis operasi pointer.
IE
11
I
IE adalah sinyalinput yang mengontrol
mengangktifkan/menonaktifkan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
pin
27
Pin Name
DI [7:0]
Pin Number
9, 8, 7, 6, 5,
I/O
Description
Type
I
4, 3, 2, 1
DI pin input 8bits data. Input data yang
akan disinkronkan dengan WCK clock.
Data yang diperoleh pada tepi naik dari
WCK clock.
WE
10
I
WE adalah sebuah sinyal input yang
mengontrol input data 8bit, menulis dan
menulis operasi pointer.
input data 8bit. Pointer menulis alamat
internal yang selalu bertambah di saat
kenaikan WCK dengan memungkinkan
WE terlepas dari tingkat IE.
WCK
13
I
WCK adalah jam menulis pin input.
Input
menulis
data
yang
akan
disinkronkan dengan clock ini.
WRST
14
I
WRST
adalah
sinyal
input
yang
mengulang alamat pointer kembali ke 0.
*Catatan: Untuk definisi polaritas, semua sinyal kontrol menulis (WE, IE dan
WRST), lihat definisi pin /PLRTY dan “Memori Operasi” untuk rincian.
B. Read Bus Signals
Pada saat read bus signals terdapat pula susunan pin dan port yang
mempunyai fungsi yang akan dijelaskan lebih lanjut pada Tabel 2.4.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
28
Tabe 2.4 Read Bus Signals
Pin Name
Pin Number
DO [7:0]
36, 37, 38, 39,
I/O
Description
Type
O
41 ,42, 43, 44
DO output pin 8bit data. Output data
yang akan disinkronkan dengan RCK
clock. Data output pada tepi naik dari
RCK clock.
RE
35
I
RE adalah sinyal input yang mengontrol
output
data
8bit,
membaca
dan
membaca operasi pointer.
OE
34
I
OE
adalah
sinyal
masukan
yang
mengontrol
mengaktifkan/menonaktifkan pin output
data 8bit. Pointer membaca alamat
internal yang selalu bertambah di saat
kenaikan RCK dengan memungkinkan
RE terlepas dari tingkat OE.
RCK
32
I
RCK adalah clock pin untuk membaca
masukan.
Output
data
baca
disinkronisasikan dengan clock ini.
RRST
31
I
RRST
adalah
sinyal
mengulang-ngulang
input
pointer
yang
untuk
membaca alamat ke 0.
*Catatan: Untuk definisi polaritas, semua sinyal kontrol baca (RE, OE, dan
RRST), lihat definisi pin /PLRTY sebuah “Memori Operasi” untuk rincian.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
29
C. Power/Ground Signals
Pada power/ground signals juga terdapat susunan pin dan port yang
mempunyai fungsi yang akan dijelaskan lebih lanjut pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Power/Ground Signals
Pin Name
GND
Pin Number
I/O
Description
Type
5,29, 40
-
3.3V ± 10%.
12, 26, 33
-
Ground.
18
-
Dedicated pin daya untuk osilator
internal. 3.3V ± 10%.
AGND
22
-
Dedicated ground pin untuk osilator
internal.
D. Miscellaneous Signals
Pada miscellaneous signals terdapat susunan pin dan port yang
mempunyai fungsi yang akan dijelaskan lebih lanjut pada Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Miscellaneous Signals
Pin Name
/RESET
Pin Number
27
I/O
Description
Type
I
Reset
pin
global/RESET
secara
otomatis akan menginisialisasi logika
chip dan menghapus mode wondow
register ke 0. Lihat catatan aplikasi
untuk
rangkaian
rekomendasi
dari
sinyal reset global. Silakan lihat catatan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
30
Pin Name
Pin Number
I/O
Description
Type
aplikasi.
/PLRTY
16
I
Pilih polaritas aktif dari sinyal kontrol
termasuk WE, RE, WRST, RRST, IE
dan OE, total 6 sinyal /PLRTY =
,
aktif rendah.
/PLRTY = GND, aktif tinggi.
Catatan: Selama operasi memori, pin
harus permanen atau terhubung ke
GND. Pin memiliki internal pull-tinggi
serendah standar aktif, jika /PLRTY
memiliki koneksi tidak ada. Jika tingkat
/PLRTY diubah selama operasi memori,
data memori tidak dijamin.
TEST
17
I
Untuk
tujuan
pengujian
saja.
Hubungkan ke ground.
NC
15, 19, 20,
21, 23~25,
-
Tidak terhubung atau terhubung ke
ground.
28, 30
2.5
SERVO
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback dimana
posisi dari motor akan di informasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di
dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear,
potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
31
batas sudut dari putaran servo. Bentuk motor servo diperlihatkan pada gambar
2.18.
Gambar 2.18 Motor Servo
Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulse
yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Tampak pada gambar 2.19
dengan pulse 1.5 mS pada periode selebar 2 mS, maka sudut dari sumbu motor
akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulse OFF maka akan semakin
besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulse OFF maka akan
semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. Sudut
dari sumbu motor akan diperlihatkan pada Gambar 2.19.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
32
Gambar 2.19 Pulse Servo
Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan
tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk
beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak
kontinyu. Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau
bagian-bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi
cukup besar.
Motor servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya
ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi
yang kuat karena internal gearnya.
Lebih dalam dapat digambarkan bahwa sebuah motor servo memiliki :
a. 3 jalur kabel : power, ground dan control.
b. Sinyal control mengendalikan posisi.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
33
c. Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulse selebar
± 20 mS, dimana lebar pulse antara 0.5 mS dan 2 mS menyatakan akhir
dari range sudut maksimum.
d. Konstruksi di dalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan
feedback control.
2.5.1 J enis-jenis Motor Servo
a. Motor servo standart 180°
Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan
CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90°
sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah
180°.
b. Motor servo continuous
Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW)
tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).
2.5.2 Kegunaan Motor Servo
a. Manipulators.
b. Moving camera’s.
c. Robot arm.
d. Robot legs.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
34
Jadi, motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan
CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya
dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin
kontrolnya. Motor servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian
control elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut
angularnya. Motor servo yang berputar lambat, dimana biasanya ditunjukkan oleh
rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi yang kuat karena
internal gearnya.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB III
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Pada BAB III ini akan dibahas analisis dan perancangan sistem baik pada
perancangan robot, perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).
Perancangan perangkat keras (hardware) meliputi :
a. Rangkaian mikrokontroler ATMEGA8515.
b. Driver motor servo.
c. Servo.
d. Rangkaian CMUcam.
e. USB Downloader.
Untuk perancangan perangkat lunak meliputi jalannya Program AVR
berbasis bahasa C yang dimasukkan ke mikrokontroler ATMEGA 8515 untuk
mengaktifkan kamera CMUcam dan roda yang terpasang di servo.
3.1
Analisis Sistem
Pada pembuatan robot ini peneliti memperhatikan beberapa aspek yang
dibutuhkan, yaitu :
a. Robot ini dirancang dengan menggunakan kamera CMUCAM sebagai
pendeteksi benda yang disesuaikan.
b. Robot ini dirancang dengan menggunakan Mikrokontroler ATMEGA8515
sebagai otak atau pengendali utama pada robot.
35
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
36
c. Robot ini menggunakan bahasa C sebagai bahasa pemrograman.
d. Robot ini dirancang untuk dapat berjalan secara otomatis jika benda yang
sudah disediakan dengan kemampuan program yang telah diinputkan di
dalam robot tersebut.
e. Robot ini dirancang untuk mendeteksi warna benda yang sudah disediakan
dengan menggunakan kamera CMUCAM. Jika sudah mendeteksi benda
yang dimaksud, maka secara otomatis robot akan mendekati benda yang
sudah dideteksi warnanya tersebut.
3.2
Perancangan Perangkat Lunak
Setelah pembuatan perangkat keras selesai, bagian yang paling penting
dalam pembuatan tugas akhir ini yaitu dalam merancang suatu perangkat lunak.
Pada tugas akhir ini, perancangan perangkat lunak dibagi menjadi 2 bagian yaitu :
a. Perancangan perangkat lunak untuk PC.
b. Perancangan perangkat lunak untuk mikrokontroler.
3.2.1 Perancangan Perangkat Lunak Untuk PC
Pada bagian ini menjelaskan tentang perancangan perangkat lunak untuk
PC, yang berfungsi untuk mengirim data ke mikrokontroler. Untuk perangkat
lunak disini penulis menggunakan Orcad Family Release 9.2 dan Express PCB,
AVR
Studio
4,
LPC210x
ISP,
dan
menggunakan
pemrogramannya.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
bahasa
C
untuk
37
a) Orcad Family Release 9.2 dan Express PCB
Orcad sebagai program yang digunakan untuk merancang rangkaian
elektronika dan Express PCB digunakan sebagai program untuk membuat
gambar dan rangkaian pada PCB.
b) Program AVR Studio 4 dan program downloader LPC210x ISP
Program AVR Studio 4 dan program downloader LPC210x ISP adalah
program compiler berbasis windows untuk mikrokontroler keluarga
ATMEL khususnya tipe ATMEGA. Pemrograman pada mikrokontroler
ATMEGA8515 menggunakan bahasa pemrograman C. Fungsi dari
program AVR Studio 4 adalah untuk men-load file berekstensi “.c” yang
sudah dibuat dengan menggunakan Notepad untuk dirubah menjadi file
berekstensi “.hex”. setelah file dirubah menjadi “.hex” kemudian di-load
dengan menggunakan program downloader LPC210x ISP. Tujuannya
adalah untuk memasukkan program mikro ke dalam downloader
mikrokontroleer ATMEGA8515.
Pada perancangan perangkat lunak akan dibuat program dengan bahasa
pemrograman C, pada software AVR Studio 4 dan program downloader
LPC210x ISP. Pada program ini akan diatur jalannya robot, tracking
colour kamera CMUcam, dan berputarnya servo maju mundur.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
38
3.2.2 Diagram Alir Pemrogr aman
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Sistem
Penjelasan diagram alir perancangan sistem :
a) Awal alur program.
b) Menginputkan / memasukkan inputan tracking warna merah.
c) Menginputkan / memasukkan inputan tracking warna hijau.