Prototipe Robot Line Follower Pengantar Makanan Berbasis Mikrokontroller ATMega32 Menggunakan Algoritma Fuzzy
PROTOTIPE ROBOT LINE FOLLOWER PENGANTAR MAKANAN
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMega32
MENGGUNAKAN ALGORITMA FUZZY SKRIPSI M. FEBRI RAHMANSYAH
091401019 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2014 PROTOTIPE ROBOT LINE FOLLOWER PENGANTAR MAKANAN BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMega32
MENGGUNAKAN ALGORITMA FUZZY SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah
Sarjana Ilmu Komputer M. FEBRI RAHMANSYAH
091401019 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2014 PERSETUJ UAN Judul : PROTOTIPE ROBOT LINE FOLLOWER
PENGANTAR MAKANAN BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMega32 MENGGUNAKAN ALGORITMA FUZZY
Kategori : SKRIPSI Nama : M. FEBRI RAHMANSYAH NomorIndukMahasiswa : 091401019 Program Studi : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER Departemen : ILMU KOMPUTER Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI
INFORMASI Diluluskan di Medan, Agustus 2014
Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Drs. Dahlan Sitompul, M.Eng Dr. PoltakSihombing, M.Kom NIP. 196707252005011002 NIP.196203171991031001 Diketahui/Disetujuioleh Program Studi S1 IlmuKomputer Ketua, Dr. PoltakSihombing, M.Kom NIP.196203171991031001
PERNYATAAN PROTOTIPE ROBOT LINE FOLLOWER PENGANTAR MAKANAN BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMega32
MENGGUNAKAN ALGORITMA FUZZY SKRIPSI Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2014 M. Febri Rahmansyah 091401019 iv PENGHARGAAN
Alhamdulillahirrabbil’alamin . Puji dan syukur penulis ucapkan atas kehadirat Allah
SWT yang telah memberikan limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, Program Studi Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. Shalawat beriring salam penulis juga persembahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW.
Dengan segala kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian skripsi dengan judul Prototipe Robot Line Follower Pengantar Makanan Berbasis Mikrokontroller ATMega32 Menggunakan Algoritma Fuzzy. Penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Syahril Pasaribu, DTMH, MSc(CTM), SpA(K) sebagai Rektor Universitas Sumatera Utara (USU).
2. Bapak Prof.Dr.Muhammad Zarlis selaku Dekan Fasilkom-TI Universitas Sumatera Utara dan Pembimbing Akademik.
3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom sebagai Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara dan sekaligus sebagai Dosen Pembimbing I.
4. Ibu Maya Silvi Lydia, BSc. MSc sebagai Sekretaris Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Drs. Dahlan Sitompul, M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan motivasi kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini.
6. Ibu Dian Wirdasari, S.Si, M.Kom dan Bapak Drs. Muhammad Firdaus, M.Si sebagai dosen penguji yang telah memberikan saran dan kritik kepada penulis dalam penyempurnaan skripsi ini.
7. Seluruh Dosen serta Staf Pegawai di Program Studi S1 Ilmu Komputer Fasilkom-TI USU.
8. Kedua Orangtua penulis tercinta Ayahanda Nekam dan Ibunda Tukijem, serta Kakanda Sri Rahmawati, SE dan Abangda Khairul Amin serta seluruh keluarga yang telah memberikan do’a, dukungan, perhatian serta kasih sayang yang tulus serta pengorbanan yang tidak ternilai harganya. v
9. Teman-teman seperjuangan mahasiswa S1-Ilmu Komputer stambuk 2009, Mustika Agung Maulana S.Kom, Azhar Indra Rifangi S.Kom, Gamal Nasir S.Kom, Dewa Made Suryadharma S.Kom, Fithri Rizki Khairani S.Kom, Fauzi Zulmi S.Kom, Dewi Ayu Pratami S.Kom, Nur Ainun S.Kom, Yudi Aron Pangaribuan, Ismail Fatha Lubis dan teman-teman satu stambuk lain yang telah memberikan motivasi, arahan dan perhatiannya.
10. Abangda Ahmad Royhan Putra S, S.Kom dan Sadam Husein S, S.Kom yang telah memberikan motivasi, arahan dan semangat kepada penulis selama menyelesaikan skripsi.
11. Rekan-rekan Demisioner pengurus IMILKOM 2012-2013 yang telah banyak memberikan dukungan kepada penulis.
12. Adik-adik junior stambuk 2010, 2011 dan 2012 yang selalu memberikan semangat dan dorongan kepada penulis selama menyelesaikan skripsi ini.
13. Pihak-pihak yang terlibat langsung maupun tidak langsung yang membantu penyelesaian laporan ini.
Semoga Allah SWT melimpahkan berkah kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, perhatian, serta dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Akhirnya, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pribadi, keluarga, masyarakat, organisasi dan negara.
Medan, Agustus 2014 M. Febri Rahmansyah ABSTRAK
Robot line follower adalah robot yang bergerak dengan bantuan sensor proximity untuk
mendeteksi suatu garis dengan pola tertentu dan mengikuti lintasan yang telah ditentukan.
Robot line follower pengantar makanan ini merupakan robot yang diciptakan untuk
menggantikan peran seorang pelayan di rumah makan. Robot ini memiliki kemampuan untuk
mengantarkan makanan dari home base menuju ke meja pesanan secara otomatis yang
diimplementasikan menggunakan algoritma fuzzy. Robot line follower ini menggunakan
Mikrokontroller ATMega32 dengan menggunakan bahasa pemrograman C Codevision AVR,
6 pasang sensor IRED (Infra Red Emitting Diode) dan photodioda, dan driver motor untuk
mengendalikan 2 buah motor DC. Hasil yang diperoleh dari pengujian sistem ini adalah robot
bergerak sesuai dengan data yang dihasilkan oleh algoritma fuzzy dan membuat robot
bergerak teratur dari home base menuju ke meja pelanggan untuk mengantarkan makanan
secara otomatis dengan mengikuti lintasan garis berwarna hitam. Dengan demikian robot line
follower pengantar makanan ini nantinya diharapkan dapat membantu dan mempermudah
pekerjaan manusia untuk mengantarkan makanan dengan cepat dan tepat.Kata Kunci: Robot Line Follower, ATMega32, Sensor, Algoritma Fuzzy. THE PROTOTYPE OF FOOD DELIVERY LINE FOLLOWER ROBOT BASED USING FUZZY ALGORITHM ATMEGA32 MICROCONTROLLER ABSTRACT Line follower robot is a robot that moves with the help of proximity sensors to detect a line with a certain pattern and following a predetermined trajectory. Food delivery line follower robot is a robot that was created to replace the role of a waiter in a restaurant. This robot has the ability to deliver food from home base to the table to automatically order which is implemented using fuzzy algorithm. This line follower robot using microcontroller ATmega32 using the C programming language CodeVision AVR, 6 pairs of sensors IRED (Infra Red Emitting Diode) and a photodiode, and motor drivers to control two DC motors. The results obtained from testing of this system is the robot to move in accordance with the data produced by the fuzzy algorithm and make the robot move regularly from home base to the table to deliver food to customers automatically by following the black line trajectory. Thus the line follower robot introduction of these foods is expected to assist and facilitate the work of humans to deliver food quickly and precisely.
Keyword: Line Follower Robot, ATMega32, Sensors, Fuzzy Algorithm. viii DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan ii
Pernyataan iii
Penghargaan iv
Abstrak vi
Abstract vii
Daftar Isi viii
Daftar Tabel xi
Daftar Gambar xii
Daftar Lampiran xiv
Bab I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
2
1.3 Batasan Masalah
2
1.4 Tujuan Penelitian
2
1.5 Manfaat Penelitian
3
1.6 Metode Penelitian
3
1.7 Sistematika Penulisan
4 Bab II Landasan Teori
2.1 Robotika
6
2.1.1 Sejarah Robot
6
2.1.2 Karakteristik Robot
6
2.1.3 Tipe Robot
7
2.1.4 Line Follower Robot (Robot Pengikut Garis)
7
2.2 Algoritma Fuzzy
8
2.2.1 Logika Fuzzy
8
2.3 Mikrokontroller ATMega32
9
2.3.1 Cara Kerja Mikrokontroller
14
2.4 Aktuator
15
2.4.1 Motor DC
15
2.4.2 Motor Servo
16
2.4.3 Driver Motor DC L298
17
2.5 Keypad Matriks 4x4
19
2.6 LCD LCD (Liquid Crystal Display) Karakter 16x2
19
2.7 Sensor
23
2.8 Cara Kerja Sensor Garis (Line Follower)
23 Bab III Analisis dan Perancangan
3.1 Analisis Sistem
24
3.1.1 Analisis Masalah
24
3.1.2 Analisis Kebutuhan (Requirement Analyst)
25
3.1.2.1 Analisis Fungsional
25 ix
3.1.2.2 Analisis NonFungsional
26
3.1.2.3 Pemodelan Persyaratan Sistem dengan Use Case
26
3.1.2.4 Activity Diagram
27
3.1.2.5 Sequence Diagram
29
3.2
30 Perancangan Sistem
3.2.1
30 Komponen yang digunakan Robot
3.2.2
32 Perancangan Kontruksi Robot Line Follower
3.2.3
32 Perancangan Kerangka Robot
3.2.4
33 Perancangan Sensor Proximity
3.2.5
35 Perancangan Lintasan Robot Line Follower
3.2.6
36 Perancangan Aktuator Robot
3.2.7
37 Perancangan Aktuator Servo
3.2.8
37 Perancangan Sirkuit Elektronik
3.2.8.1
37 Perancangan Rangkaian Sumber Tegangan
3.2.8.2
38 Perancangan Mikrokontroller ATMega32
3.2.8.3
40 Perancangan Push Button
3.2.8.4
41 Perancangan LCD Karakter 16x2
3.2.8.5
41 Perancangan Rangkaian Sensor Proximity
3.2.8.6
42 Perancangan Rangkaian Driver Motor DC
3.2.9
43 Perancangan Program Mikrokontroller
3.2.9.1
44 Perancangan Program Robot Line Follower
3.2.9.2
45 Perancangan Program Push Button
3.2.9.3
46 Perancangan Algoritma Fuzzy
Bab IV Implementasi dan Pengujian
4.1
47 Implementasi Sistem
4.1.1
47 Implementasi Kerangka Robot Line Follower
4.1.2
48 Implementasi Aktuator Robot
4.1.3
48 Implementasi Catu Daya
4.1.4
49 Implementasi Sensor Priximity
4.1.5
49 Implementasi Rangkaian Sirkuit Elektronik
4.1.6
55 Implementasi Lintasan Robot Line Follower
4.1.7
55 Implementasi Modul Program Mikrokontroller
4.1.7.1
56 Rutin Program Pushbutton
4.1.7.2
57 Rutin Program untuk Sensor Proximity
4.1.7.3
58 Rutin Program untuk Aktuator Robot Line Follower
4.2
58 Pengujian Sistem
4.2.1 Pengujian Input Robot
59
4.2.2 Pengujian Aktuator Robot
59
4.2.3 Pengujian Sensor Proxymity
60
4.2.4
62 Pengujian Pergerakan Robot
4.2.4.1
62 Pengujian Pergerakan Robot
4.2.4.2
63 Pengujian Pergerakan Robot
4.2.4.3
63 Pengujian Pergerakan Robot
4.2.4.4
64 Pengujian Waktu x Bab V Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
66
5.2 Saran
66 Daftar Pustaka
67 xi DAFTAR TABEL
Nomor Tabel
30
18
20
21
21
27
30
31
13
34
35
39
40
42
59
61
14
4.3 Konfigurasi Pin ATMega32 Koneksi Pin Port Paralel dan ATmega32 Logika Prinsip Kerja IC L298 Keterangan Pin LCD Karakter 16x2 Pengaturan Display LCD Pengaturan Display LCD Dokumentasi Naratif Use Case Sistem Peralatan yang digunakan Rincian Komponen Fisik Rincian Komponen Elektronik Hubungan Sensor Proximity dengan Sistem Minimum Keterangan Gambar 3.9 Rincian Komponen Mikrokontroller ATMega32 Hubungan Pushbutton dengan System Minimum Rincian Komponen Driver Motor IC L298D Pengujian Motor DC dengan PWM Pengujian Sensor Proximity Waktu yang ditempuh Sampai ke Meja Tujuan
Nama Tabel Halaman
3.2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
3.1
3.3
4.2
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4.1
64 xii DAFTAR GAMBAR
Nomor Gambar
17
28
27
25
23
22
20
19
19
18
17
33
16
16
13
12
10
9
Schematic rangkaian menggunakan ISIS Proteus 7.7 Pro Layout PCB dengan menggunakan ARES
Implementasi Kerangka Robot Line Follower Implementasi Aktuator Implementasi Catu Daya Implementasi Sensor Proximity Implementasi Rangkaian Sirkuit Elektronik
Flowchart robot line follower Flowchart Push Button Up Flowchart Push Button Down Flowchart Algoritma Fuzzy
29
33
Push Button
44
51
50
49
49
49
48
48
45
45
43
34
42
41
41
40
38
38
37
36
36
35
Rangkaian Minimum LCD Karakter 16x2 Perancangan Rangkaian Sensor Proximity Perancangan Rangkaian Driver Motor DC IC L298
Bentuk sinyal clock Perancangan Mikrokontroller ATMega32 Perancangan
Nama Gambar Halaman
2.12
3.7
3.6
3.5
3.4
3.3
3.2
3.1
2.14
2.13
2.11
3.9
2.10
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.4
2.3
2.2
2.1
3.8
3.10
Desain Rancangan Kerangka Robot Rancangan Sensor Proximity Robot Line Follower Rancangan Sensor Proximity Robot Line Follower Lintasan Robot Robot Line Follower Rancangan Aktuator Roda Line Follower Detail Rancangan Aktuator Robot Line Follower Rancangan Aktuator Servo Perancangan Rangkaian regulator IC 7805
4.1
Usecase Diagram User (Admin) Robot Line follower Activity Diagram Robot Line Follower Sequence Diagram Robot Line Follower
Diagram Pada Robot Line Follower
Ishikawa
4.7 Bentuk Fisik Mikrokontroller ATMega32 Arsitektur Mikrokontroller ATMega32 Konfigurasi Pin ATMega32 (a) Flash Program Memory, (b) Data Memory Prinsip Gaya Lorentz Arah Perputaran Motor DC Motor Servo dan Konfigurasi PIN Hubungan Lebar Pulsa PWM dengan Arah Putaran Motor Servo Penampang IC L298 Konfigurasi Keypad Matriks 4x4 Susunan Pin LCD Karakter 16x2 Hubungan Power Supply ke LCD Kode Karakter CGROM pada LCD Cara Kerja Sensor Pengikut Garis
4.6
4.5
4.4
4.3
4.2
3.22
3.11
3.21
3.20
3.19
3.18
3.17
3.16
3.15
3.14
3.13
3.12
51 xiii
4.8
52
63
62
61
60
56
55
54
54
53
53
52
52
4.9
4.21 Layout di Export kedalam Grafik Hasil Printing Layout pada Kertas Glossy Proses Penyablonan Layout pada PCB Proses Pelarutan Proses Pengeboran pada PCB Proses Penempatan dan Penyolderan Komponen pada PCB Proses pengecekan dan pengujian komponen pada PCB Implementasi Lintasan Robot Line Follower Proses Pembuatan Program Mikrokontroller Pengujian Aktuator Robot Pengujian Sensor Poximity Pengujian Pergerakan Robot Pengujian Pergerakan Robot Pengujian Pergerakan Robot
4.20
4.19
4.18
4.17
4.16
4.15
4.14
4.13
4.12
4.11
4.10
64 xiv DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
A. Listing Program A-1
B. Curiculum Vitae B-1