PERANCANGAN SOFTWARE ROBOT AVOIDER MENGGUNAKAN SENSOR SHARP GP2D12 DAN INFRAMERAH BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
TUGAS AKHIR
SRI RAHAYU 052408108
PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
iii
PERNYATAAN
PERANCANGAN SOFTWARE ROBOT AVOIDER MENGGUNAKAN SENSOR SHARP GP2D12 DAN INFRAMERAH BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA8535
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2008
ii
PERSETUJUAN
Judul : PERANCANGAN SOFTWARE ROBOT AVOIDER MENGGUNAKAN SENSOR SHARP GP2D12 DAN INFRA MERAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : SRI RAHAYU
Nomor Induk Mahasiswa : 052408108
Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan,
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing, Ketua,
iv
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah kurnia-Nya kertas kajian ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimah kasih kepada: Bapak Drs. Ansharuddin,SST selaku dosen pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika Bapak DR. Marhaposan Situmorang dan Ibu Dra. Justinon, M,Si, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Semua dosen dan pegawai di FMIPA USU serta rekan – rekan FIN stambuk 2005, khususnya Afniza, Laidy, Piliyanti, Linda Romaito, Tuti dan Mas Puja yang telah membantu dan memberikan semangat pada penulis untuk menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
Ucapan terima kasih yang tidak terlupakan untuk kedua orang tua atas do’a, kasih sayang serta bantuan yang berupa materi maupun non materi yang telah diberikan pada penulis selama ini, serta seluruh anggota keluarga yang telah memberi dukungan kepada penulis dalam pnyelesainya tugas akhir ini. Serta orang – orang yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu, Semoga ALLAH SWT membalasnya.
v
ABSTRAK
Robot adalah suatu sistem yang memiliki kemampuan untuk mengindera lingkungan
sekitarnya dan melakukan tanggapan yang sesuai dengan tingkat kecerdasan buatan
yang ditanamkan kepadanya. Penginderaan pada robot ini membutuhkan
sensor/transducer untuk mengubah besaran fisis menjadi sinyal listrik.
Sensor/transducer ini terdiri dari berbagai jenis sesuai dengan fungsinya. Pada robot
avoider yang bersistem AMR (autonomous mobile robot) dibutuhkan sensor yang dapat mengindera besaran fisis yang ada, seperti jarak (halangan), infra merah dan
suara (sebagai sinyal start). Sensor yang ada bekerja menggunakan rangkaian penguat
dan pengkondisi sinyal yang sesuai dengan karakteristik dari masing-masing sensor
kemudian mengubahnya menjadi level tegangan digital ataupun analog yang stabil
vi
ABSTRACT
Robot is an integration of complex system that have capability to sense the
environment around and give the correct respond based on the implemented artificial
intelligence. The sensing capability of the robot need transducer/sensor to apply it, this
transducer/sensor is functioning as instrument that convert physical matter into
electrical signal. Sensor/transducer have many function depend on the kind. In this
firefighting robot which have AMR (autonomous mobile robot) system applied needs sensor/transducer which can sense any physical matter, like distance (proximity
sensing), infra-red. Every sensor/transducer work with amplifier circuit and signal
conditioning circuit wisely to the characteristics from every sensor to convert into
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Blok Diagram Fungsional ATMega8535 7
Gambar 2.2 Pin ATMega8535 9
Gambar 2.3 Arsitektur ATMega8535 11
Gambar 2.4 Konfigurasi Memori Data AVR ATMega8535 12
Gambar 2.5 Status Register ATMega8535 13
Gambar 2.6 General Purpose Register ATMega8535 15
Gambar 2.7 Optical Distance Sensing 22
Gambar 2.8 Rangkaian dasar photodiode 25
Gambar 2.9 Grafik hubungan kuat arus reverse
terhadap terang cahaya photodiode 26
Gambar 2.10 Feedback Control 28
Gambar 3.1 Blok diagram rancangan system 30
Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler
ATMega8535 31
Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Power Supply 32
Gambar 3.4 Prinsip triangulasi pada sensor SHARP GP2D12 34
Gambar 3.5 Bentuk fisik dari SHARP GP2D12 dengan kabel penghubungnya 35
Gambar 3.6 Karakteristik tegangan output dari SHARP GP2D12 35
xii
Gambar 3.8 Diagram Blok H-Bridge L298 37
Gambar 4.1 Flowchart Program 39
Gambar 4.2 Jendela BASCOM AVR 44
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Konfigurasi Setting untuk Port I/O 17
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1: Gambar Rangkaian Robot Avoider L-1
Lampiran 2: Program Lengkap L-2
Lampiran 3: Gambar Robot Avoider L-4
Lampiran 4: Data Output Sensor Inframerah L-6
Lampiran 5: Instruction Keyword L-7
Lampiran 6: Data Sheet ATmega8535 L-8
Lampiran 7: Data Sheet SHARP GP2D12 L-13
vii
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN ii
PERNYATAAN iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTARA LAMPIRAN xiii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar belakang 1
1.2 Tujuan Penulisan 3
1.3 Batasan Masalah 3
1.4 Sistematika Penulisan 4
BAB 2 LANDASAN TEORI 6
2.1 Pendahuluan 6
2.2 Pengolah Data Mikrokontroler ATMega8535 6
2.2.1 Arsitektur ATMega8535 7
2.2.2 Peta Memori ATMega8535 11
v iii
2.2.4 General Purpose Register (GPR) 14
2.2.5 Pengarah Assembler 15
2.2.6 Port I/O ATMega 8535 17
2.2.7 Instruksi Transfer Data 18
2.2.8 Instruksi Aritmatika dan Logika 19
2.2.9 Instruksi Percabangan 21
2.3 Sensor 22
2.3.1 Sensor Jarak Optik 22
2.3.2 Sensor Inframerah 23
2.4 Robot Bergerak Beroda 26
2.5 Sistem Kontrol Robot 27
2.5.1 Rutin Percepatan 28
BAB 3 RANCANGAN SISTEM 30
3.1 Blok Diagram Sistem 30
3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler
ATMega8535 31
3.3 Rangkaian Power Supply 32
3.4 Rangkaian Sensor Halangan/jarak 33
3.5 Rangkaian Sensor Inframerah 36
3.6 Modul H-Bridge 36
BAB 4 PENGUJIAN PROGRAM DAN ANALISA 39
4.1 Flowchart Program 39
4.2 Kode Program 40
4.3 Penjelasan Kode Program 42
4.4 BASCOM AVR 44
4.5 Pengujian Download Program ke Sistem Minimum 44
ix
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 46
5.1 Kesimpulan 46
5.2 Saran 47
DAFTAR PUSTAKA 48
v
ABSTRAK
Robot adalah suatu sistem yang memiliki kemampuan untuk mengindera lingkungan
sekitarnya dan melakukan tanggapan yang sesuai dengan tingkat kecerdasan buatan
yang ditanamkan kepadanya. Penginderaan pada robot ini membutuhkan
sensor/transducer untuk mengubah besaran fisis menjadi sinyal listrik.
Sensor/transducer ini terdiri dari berbagai jenis sesuai dengan fungsinya. Pada robot
avoider yang bersistem AMR (autonomous mobile robot) dibutuhkan sensor yang dapat mengindera besaran fisis yang ada, seperti jarak (halangan), infra merah dan
suara (sebagai sinyal start). Sensor yang ada bekerja menggunakan rangkaian penguat
dan pengkondisi sinyal yang sesuai dengan karakteristik dari masing-masing sensor
kemudian mengubahnya menjadi level tegangan digital ataupun analog yang stabil
vi
ABSTRACT
Robot is an integration of complex system that have capability to sense the
environment around and give the correct respond based on the implemented artificial
intelligence. The sensing capability of the robot need transducer/sensor to apply it, this
transducer/sensor is functioning as instrument that convert physical matter into
electrical signal. Sensor/transducer have many function depend on the kind. In this
firefighting robot which have AMR (autonomous mobile robot) system applied needs sensor/transducer which can sense any physical matter, like distance (proximity
sensing), infra-red. Every sensor/transducer work with amplifier circuit and signal
conditioning circuit wisely to the characteristics from every sensor to convert into
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Manusia membutuhkan bantuan dari sesuatu yang dapat bekerja cepat, teliti dan tidak
mengenal lelah, robot adalah jawaban dari keinginan tersebut. Robot diharapkan dapat
bekerja pada lingkungan yang berbahaya bagi kesehatan atau daerah yang harus
diamati dengan pengamatan lebih dari kemampuan panca indera manusia.
Robot yang dapat berpindah tempat tanpa campur tangan manusia disebut juga
Autonomous Mobile Robot (AMR) dan menjadi penelitian di berbagai universitas dan lembaga penelitian di seluruh dunia. Aplikasi AMR antara lain sebagi penyapu ranjau,
kurir, dan penelitian objek mineral batuan planet di luar angkasa.
Robot pada dasarnya memiliki CPU (Central Processing Unit). CPU pada robot dapat berupa mikroprosesor atau mikrokontroler. Mikrokontroler adalah sistem
komputer yang ringkas, dapat menggantikan fungsi komputer dalam pengendalian
kerja dan disain yang jauh lebih ringkas daripada komputer. Dengan ukurannya yang
2
Atmel sebagai suatu vendor yang mengembangkan dan memasarkan produk
mikrokontroler telah menjadi suatu teknologi standar bagi para desainer sistem
elektronika masa kini. Dengan perkembangan terakhir, yaitu generasi AVR (Alf and Vegard's Rise processor), para desainer sistem elektronika telah diberi suatu teknologi yang memiliki kapabilitas yang lebih maju, tetapi dengan nilai ekonomis yang cukup
minimal.
Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi
dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi
dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12
siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki
arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing),
sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing).
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny,
keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Pada dasarya yang
membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi
arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.
Mikrokontroler ATMega8535 digunakan sebagai pengendali pergerakan robot,
dengan mengolah sinyal dari transducer seperti modul sensor. Kemudian sinyal keluaran dari modul sensor akan diolah oleh pengkondisi sinyal. Data jadi yang keluar
dari pengkondisi sinyal akan dikirimkan ke mikrokontroler untuk diolah, yang
kemudian akan mengendalikan arah pergerakan robot. Pada penelitian ini dibangun
sebuah robot sederhana yang dapat bergerak di dalam sebuah ruangan yang dapat
3
1.2Tujuan Penulisan
Penulisan laporan proyek ini bertujuan untuk:
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga
(D-III) Fisika Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.
2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi
pengontrolan dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.
3. Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh dari perkuliahan
terhadap realita.
4. Membuat dan mengetahui aplikasi pemrograman berbasis mikrokontroler
ATMega8535.
1.3Batasan Masalah
Pembahasan masalah dalam laporan proyek ini hanya mencakup masalah-masalah
sebagai:
1. Mikrokontroler yang digunakan sebagai pengolah data otomatis.
2. Bahasa pemrograman menggunakan pemrograman BASIC, software yang
digunakan BASCOM AVR.
3. Pembahasan mikrokontroler hanya sebatas software robot.
4. Robot hanya dirancang untuk menghindari halangan/dinding yang dideteksi
4
1.4 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat
sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari Robot Avoider
menggunakan SHARP GP2D12 berbasis mikrokontroler ATMEGA8535, maka
penulis menulis laporan ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan,
batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB 2 LANDASAN TEORI
Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang
digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori
pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler ATMega8535
(hardware dan software), bahasa program yang dipergunakan, serta cara kerja dari robot avoiderdan komponen pendukung.
BAB 3 RANCANGAN SISTEM ALAT DAN PROGRAM
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok
dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram
alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler ATMega8535.
BAB 4 ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja
alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk
mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan
5
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi kesimpulan dari pembahasan
yang dilakukan dari laporan proyek ini serta saran apakah rangkaian ini
dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu
6
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1Pendahuluan
Robot yang dapat berpindah tempat tanpa campur tangan manusia (Autonomous
Mobile Robot - AMR) membutuhkan 3 komponen utama dalam sistemnya.
Komponen tersebut adalah pengolah data, sensor dan penggerak. Ketiga komponen
tersebut saling berkaitan dan membentuk suatu sistem kendali yang diatur oleh pusat
kendali pada robot.
2.2Pengolah Data Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) memiliki arsitektur RISC 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits words) dan sebagian
besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi
MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Ini terjadi karena AVR berteknologi
RISC (Reduced Instruction Set Computing) atau memiliki set instruksi yang lebih sederhana, sedangkan seri MCS-51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing) atau set instruksi yang kompleks.
7
lengkap jika dibandingkan dari keluarga MCS-51 dan memiliki kesamaan arsitektur
dengan mikrokontroler PICmicro dari produsen Microchip yang juga memiliki
arsitektur RISC 8-bit.
Pemrograman AVR tergolong mudah karena pemrograman AVR
menggunakan teknik ISP (In-System Programming), yaitu kode hasil kompilasi berupa file HEX dapat langsung didownload pada mikrokontroler di dalam
rangkaian aplikasi.
2.2.1 Arsitektur ATMega8535
8
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian sebagai
berikut:
1. Saluran I/O sebanyak 32 saluran, yaitu Port A, Port B, Port C, dan PortD.
2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal.
6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
8. Unit interupsi internal dan eksternal.
9. Port antarmuka SPI.
10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
11. Antarmuka komparator analog.
12. Port USART (Universal Serial Asynchronous serial Receiver and Transmitter) untuk komunikasi serial.
Adapun kemampuan umum dari ATMega8535 adalah sebagai berikut:
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal
16 MHz.
2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM
(Electrically Erasable Programable Read Only Memory) sebesar 512 byte.
9
4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal
2,5 Mbps.
5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.
Gambar 2.2 Pin ATMega8535
Konfigurasi pin ATMega8535 bisa dilihat pada Gambar 2.2. Dari gambar
tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai
berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/0 dua arah dan pin masukan ADC.
4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.
5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
10
6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arch dan pin fungsi khusus,
yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
8. XTAL 1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
Mikrokontroler AVR memiliki model arsitektur Harvard, di mana memori
dan bus untuk program dan data dipisahkan. Dalam arsitektur AVR, seluruh 32
register umum yang ada terhubung langsung ke ALU prosesor. Hal inilah yang
membuat AVR begitu cepat dalam mengeksekusi instruksi. Dalam satu siklus
clock, terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh satu instruksi.
Teknik yang digunakan adalah fetch during execution atau memegang sambil mengerjakan. Hal ini berarti, dua operan dibaca dari dua register sekaligus, pertama
dilakukan eksekusi operasi, dan hasilnya disimpan kembali dalam salah satu
register, semuanya dilakukan hanya dalam satu siklus clock. Arsitektur AVR
11
Gambar 2.3 Arsitektur ATMega8535
2.2.2 Peta Memori ATMega8535
AVR ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori
program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register
umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum
menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu,
register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler
menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut
merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai
peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O,
12
pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data ditunjukkan pada
Gambar 2.4.
Register Umum Alamat
R0 $0000
R1 $0001
…. ….
R30 $001E
R31 $001F
Register I/O
$00 $0020
$01 $0021
…. ….
$3E $005E
$3F $005F
SRAM Internal $0060 $0061 …. $025E $025F (RAMEND)
Gambar 2.4 Konfigurasi Memori Data AVR ATMega8535
Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word
atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR
ATMega8535 memiliki 4Kbytex16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF sehingga mikrokontroler AVR tersebut memiliki 12-bit Program
Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi Flash. Selain itu, AVR
13
2.2.3 Status Register (SREG)
Status Register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setup operasi yang
dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU
mikrokontroler ATMega8535.
BIT 7 6 5 4 3 2 1 0
I T H S V N Z C SREG
Re a d / Write R/ W R/ W R/ W R/ W R/ W R/ W R/ W R/ W
Initia l Va lue 0 0 0 0 0 0 0 0
Gambar 2.5 Status Register ATMega8535
a. Bit 7 - I: Global Interrupt Enable
Bit harus diset untuk meng-enable interupsi. Setelah itu, Anda dapat
mengaktifkan interupsi mana yang akan Anda gunakan dengan cara
meng-enable bit kontrol register yang bersangkutan secara individu. Bit akan
di-clear apabila terjadi suatu interupsi yang dipicu oleh hardware, dan bit
tidak akan mengizinkan terjadinya interupsi, serta akan diset kembali oleh
instruksi RETI.
b. Bit 6 - T: Bit Copy Storage
Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan
dalam operasi bit. Suatu bit dalam satu register GPR dapat disalin ke bit T
menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali
14
c. Bit 5 - H: Half Carry Flag
d. Bit 4 - S: Sign Bit
Bit-S menimpakan hasil operasi EOR antara flag-N (negatif) dan flag V
(komplemen dua overflow).
e. Bit 3 - V: Two's Complement Overflow Flag
Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika.
f. Bit 2 - N: Negative Flag
Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, maka flag-N akan
diset.
g. Bit 1- Z: Zero Flag
Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol.
h. Bit 0 - C: Carry Flag
Apabila suatu operasi menghasilkan carry, maka bit akan diset.
2.2.4 General Purpose Register (GPR)
Seluruh instruksi operasi register dalam AVR memiliki akses langsung ke semua
register. Kecuali untuk lima instruksi aritmatika-logika yang mengoperasikan
register dengan konstanta (SBCI, SUBI, CPI, ANDI, dan ORI) dan LDI yang
mengoperasikan pemuatan data konstan langsung (immediate). Instruksi-instruksi tersebut dioperasikan hanya pada separo lokasi register terakhir GPR (R16 sampai
15
lainnya yang mengoperasikan dua register atau satu register dapat melakukan akses
terhadap seluruh register.
Alamat
R0 $0000
R1 $0001
R15 $000F
R16 $001F
R26 $1A register x byte bawah
R27 $1B register x byte atas
R28 R29 R30
[image:30.595.201.422.174.406.2]R31 $1F register Z byte atas
Gambar 2.6 General Purpose Register ATMega8535
2.2.5 Pengarah Assembler
Pengarah Assembler berguna untuk mengubah penunjuk kode assembly. Sebagai
contoh, kita dapat mengubah lokasi kode asm kits pada memori program, memberi
label pada SRAM, atau mendefinisikan suatu konstanta menggunakan sintaksis
pengarah assembler. Berikut beberapa sintaksis pengarah assembler yang terdapat
16
a. .cseg (code segment); pengarah ini berguna sebagai penunjuk bahwa kode
atau ekspresi di bawahnya diletakkan pada memori program. Pengarah ini
biasanya digunakan setelah pengarah.dseg
b. .db (data byte); pengarah ini memungkinkan kita dapat meletakkan
konstanta, seperti serial number dan look-up table di memori program
pada alamat tertentu.
c. .dw (data word); pengarah ini sama seperti data byte, tetapi dalam ukuran
word
d. org; digunakan untuk mengeset program counter pada alamat tertentu.
Digunakan pada awal program org 0x0000 atau pengarah pada vektor
interupsi, misalnya vektor interupsi untuk interupsi eksternal 1, maka
alamat vektor interupsinya org 0x0002.
e. .byte; digunakan untuk inisilisasi besar byte yang digunakan pada SRAM
untuk label tertentu.
f. .dseg (data segmen); pengarah ini berguna sebagai penunjuk bahwa kode
di bawahnya berfungsi untuk melakukan setting SRAM.
g. .def (define); pengarah ini memungkinkan suatu register dapat
didefinisikan. Contoh:.def temp = r16
h. .equ; berguna untuk memberi nama suatu konstanta yang tidak dapat
berubah. Contoh:.equ max = 19200
i. .set; sama seperti equ, tetapi konstantanya dapat diubah. Contoh: set baud
17
2.2.6 Port I/O ATMega8535
Port I/O pada mikrokontroler ATmega8535 dapat difungsikan sebagai input
ataupun output dengan keluaran high atau low. Untuk mengatur fungsi port I/O
[image:32.595.187.443.268.369.2]sebagai input ataupun output, perlu dilakukan setting pada DDR dan Port. Berikut
tabel pengaturan port I/O:
Tabel 2.1 Konfigurasi setting untuk Port I/O
DDR bit = 1 DDR bit = 0
Port bit = 1 Output High Input Pull-Up
Port bit = 0 Output Low Input Floating
Dari tabel di atas, menyetting input/output adalah:
a. Sebagai Input; DDR bit 0 (Low) dan Port bit 1 (High)
b. Untuk Output High; DDR bit 1 (High) dan Port bit 1 (Low)
c. Untuk Output Low; DDR bit 1 (High) dan Port bit 0 (Low)
Contohnya dalam kode program untuk mengeset setiap Port I/O:
ldi R16, 0xff ;Isi register dengan nilai High semua
ldi R17, 0x00 ;Isi register dengan nilai Low semua
out DDRA, R17 ;input ;Input ADC
out PORTA, R17 ;floating ;Tanpa pull-up
out DDRB, R16 ;output ;Output sensor
out PORTB, R17 ;low ;Aktif High
out DDRC, R16 ;output ;Output ke Motor dan Pompa
out PORTC, R17 ;low ;Aktif High
out DDRD, R17 ;input ;Input sensor
[image:32.595.142.480.560.724.2]18
Logika port I/O dapat diubah-ubah dalam program secara byte atau hanya bit
tertentu. Mengubah sebuah keluaran bit I/O dapat dilakukan menggunakan perintah
cbi (clear bit I/O) untuk menghasilkan output low atau perintah sbi (set bit I/O) untuk
menghasilkan output high. Perubahan secara byte dilakukan dengan perintah in atau
out yang menggunakan register bantu.
Port I/O sebagai output hanya memberikan arus sourcing sebesar 20mA sehingga untuk menggerakkan motor atau kendali alat elektronis yang lain, perlu
diberikan penguat tambahan atau dapat juga dengan konfigurasi port sebagai sinking current, seperti pada port yang digunakan untuk menyalakan LED, yang akan menyala saat port diberikan logika low dan mati saat port logika high.
2.2.7 Instruksi Transfer Data
Instruksi transfer data digunakan untuk memindahkan data antar register, antara port
dan register, juga antara GPR (General Purpose Register) dengan internal pheripheral register (register inti AVR). Beberapa contoh instruksi transfer data.
a. in; membaca data I/O Port atau internal peripheral register (Timers, UART, dsb) ke dalam register.
contoh: in r16, PinA
b. out; menulis data sebuah register ke I/O Port atau internal peripheral register
19
contohl: ldi r16, 0b11111111 ; bentuk biner out PortD, r 16 ; portd high semua
contoh2: ldi r17, 0xff ; bentuk heksadesimal (0xff = 255) out PortD, r17 ; portd juga high semua
contoh3: Idi r18, 255 ; bentuk desimal out PortD, r18 ; portd juga high semua
d. sbi (set bit in I/O) ; untuk membuat logika high satu bit I/O register
contoh: sbi PortB,7 ; set bit ke-7 dari PortB e. cbi (clear bit in I/O) ; untuk membuat logika low satu bit I/O register
contoh: cbi PortC,5 ; clear bit ke-5 dari PortC
f. sbic (skip if bit in 110 is cleared); untuk mengecek apakah bit I/O register clear. Jika ya, skip satu perintah di bawahnya.
contoh: sbic PortA,3 ; skip perintah jika bit ke3 PortA clear g. sbis (skip if bit in I/O is set); untuk mengecek apakah bit I/O register set.
Jika ya, skip satu perintah di bawahnya.
contoh: sbis PortA,0 ; skip perintah jika bit ke-0 PortA set
2.2.8 Instruksi Aritmatika dan Logika
Data yang dipakai dalam mikrokontroler ATmega8535 direpresentasikan dalam
sistem bilangan biner (basis 2), desimal (basis 10), dan bilangan heksadesimal (basis
16). Data yang terdapat di mikrokontroler dapat diolah dengan berbagai operasi
aritmatik (penjumlahan, pengurangan, dan perkalian) maupun operasi logika {AND,
20
a. add; menambahkan isi dua register
contoh: add r15,r14 ; r15 =r15+r14 b. sub; mengurangi isi dua register
contoh: sub r19,r14 ; r19 = r19-r14
c. mul; mengalikan dua register. Perkalian 8 bit dengan 8 bit akan menghasilkan bilangan 16 bit yang disimpan pada r0 untuk byte rendah
dan r1 untuk byte tinggi. Untuk memindahkan bilangan 16 bit
antar-register, gunakan perintah movw (Copy Register Word).
contoh: mul r2 1,1-20 ; r1:r0 = r21 *r20 d. and; untuk operasi logika And dua register
contoh: and r23,r27
e. andi; untuk operasi logika And register dengan konstanta immediate
contoh: andi r25,0b11110000 ; konstanta biner f. or; untuk operasi logika or dua register
contoh: or r18,r17
g. ori; untuk operasi logika or dengan konstanta immediate
contoh: ori r24,0xfe ; konstanta heksadesimal h. inc; menaikkan 1 isi register
contoh: inc r0 i. dec; menurunkan I isi register
contoh: dec rl
j. clr; clear register, isi register menjadi 0
contoh: clr r16
k. ser; set all bits in register, isi register menjadi 1
21
2.2.9 Instruksi Percabangan
Dengan memperhatikan kondisi tertentu, perlu digunakan instruksi percabangan
bersyarat untuk melakukan percabangan. Instruksi percabangan bersyarat akan
melakukan lompatan menuju suatu rangkaian program (berlabel) bila suatu kondisi
dipenuhi atau suatu kondisi tidak dipenuhi
a. sbic (skip if bit in I/O is cleared); untuk mengecek apakah bit I/O register clear. Jika ya, skip satu perintah di bawahnya.
contoh: sbic PortA,3 ; skip perintah jika bit ke-3 PortA clear b. sbis (skip if bit in I/0 is set); untuk mengecek apakah bit I/O register set.
Jika ya, skip satu perintah di bawahnya.
contoh: sbis PortA,0 ; skip perintah jika bit ke-0 PortA c. sbrc (skip if bit in register is cleared); untuk mengecek apakah bit
register clear. Jika ya, skip satu perintah di bawahnya. sbrs (skip if bit in
register is set); untuk mengecek apakah bit register set. Jika ya, skip satu
perintah di bawahnya.
d. cp (compare); untuk membandingkan dua register. e. mov; mengopi dua register.
f. cpi (compare with immediate); untuk membandingkan register dengan konstanta immediate.
22
2.3Sensor
Terdapat berbagai macam sensor yang digunakan dalam penelitian ini, untuk itu akan
dipaparkan landasan teori singkat untuk masing-masing sensor yang digunakan.
2.3.1 Sensor Jarak Optik
Untuk bergerak dengan baik dan dapat memetakan sirkuit, maka robot harus mampu
mengukur dengan akurat jarak halangan(dinding) yang terdapat di depan atau
[image:37.595.186.453.436.664.2]disamping robot. Maka penulis mencoba menggunakan metode Optical Distance Sensing atau penginderaan jarak secara optik. Artinya sensor yang digunakan menggunakan prinsip pemantulan segitiga (triangulation).
Gambar 2.7 Optical Distance Sensing
80 cm
23
SHARP GP2D12 adalah sensor yang menggunakan metode pemantulan
segitiga ini, adapun jarak maksimum yang dapat dideteksi adalah ± 80 cm dan jarak
terdekat adalah 10 cm.
Sinar inframerah yang ditembakkan oleh pemancar sensor inframerah pada
sensor SHARP GP2D12 akan disejajarkan oleh lensa penyearah sehingga sinar
inframerah memancar ke satu arah saja. Kemudian sinar inframerah akan menumbuk
permukaan halangan (dinding) dan akan dipantulkan. Pantulan sinar inframerah ini
akan ditangkap oleh lensa pem-fokus yang diteruskan ke CCD-Array (Charged
Coupled Device) atau susunan piranti peka cahaya berupa susunan photodioda
(PSD/Position Sensitive Detector). Perkenaan pada setiap bagian dari array tergantung sudut tumbukan yang dihasilkan, semakin kecil sudut tumbukan berarti halangan
semakin jauh juga sebaliknya. Kemudian sebagian dari susunan yang terkena pantulan
akan memberikan output sinyal ke rangkaian processing-unit pada sensor, yang pada
akhirnya akan mengeluarkan output tegangan analog. Skema pantulan dapat dilihat
pada Gambar 2.7.
2.3.2 Sensor Inframerah
Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang dari
cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti
"bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"), merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan
24
Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang
mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah
panjang gelombang 0,75 1.000 nm atau pada Bilangan Gelombang 13.000 10 cm-1.
Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali oleh James Clark Maxwell, yang menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan gelombang elektromagnetik,
artinya mempunyai vektor listrik dan vektor magnetik yang keduanya saling tegak
lurus dengan arah rambatan.
LED inframerah adalah suatu komponen yang tersusun dari sambungan PN
yang akan memancarkan cahaya bila dialiri arus dengan bias maju. Proses pancaran
cahaya berdasarkan perubahan tingkat energi ketika elektron dan lubang bergabung
atau berekombinasi di daerah N pada saat LED dibias maju. Selama perubahan energi
ini, proton akan dibangkitkan, sebagian akan diserap oleh bahan semikonduktor dan
sebagian lagi akan dipancarkan sebagai energi cahaya.
Sensor inframerah yang digunakan pada robot ini adalah berupa photodioda.
Photodioda digunakan untuk mendeteksi inframerah yang dipancarkan oleh objek
yang hendak diukur. Photodioda memiliki lensa yang berfungsi untuk memfokuskan
sinar jatuh pada pertemuan pn. Konduktivitas dioda ditentukan langsung oleh
cahaya yang jatuh padanya. Energi pancaran cahaya yang jatuh pada pertemuan pn
menyebabkan sebuah elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi.
25
Rangkaian dasar photodioda ditunjukkan dengan gambar 2.8. Photodioda
dihubungkan seri dengan sebuah R dan dicatu dengan sumber tegangan DC. Arus
balik akan bertambah besar bila sebuah cahaya jatuh pada pertemuan pn
photodioda dan arus balik (Iλ) akan menjadi sangat kecil bila pada pertemuan pn
photodioda tidak terdapat cahaya yang jatuh padanya.
Arus yang mengalir pada kondisi gelap disebut "dark current" sedangkan resistansinya ditentukan dengan hukum Ohm sebagai berikut:
R R
V R
I
Gambar 2.9 menunjukkan kurva karakteristik photodioda. Arus reverse
ditentukan oleh tegangan balik. Arus balik ditunjukkan dengan sumbu Y dalam
satuan mA. Adapun kuat cahaya ditunjukkan pada sumbu X dengan satuan foot
[image:40.595.250.370.482.610.2]candles.
26
Gambar 2.9 Grafik hubungan kuat arus reverse terhadap terang cahaya photodioda
2.4Robot Bergerak Beroda
Robot bergerak beroda (Wheeled Mobile Robot) didefinisikan sebagai “sebuah robot yang memiliki kemampuan untuk bergerak pada sebuah permukaan hanya melalui
pergerakan dari roda yang terpasang pada robot dan menyinggung permukaan
lantai”. Roda terpasang adalah sebuah alat yang memungkinkan pergerakan relatif
antara benda tempat roda terpasang dan permukaan yang menyinggung tepi roda
yang ditujukan untuk memiliki satu titik kontak gelinding.
Agar pada sebuah robot bergerak dapat diperlakukan perhitungan yang sesuai
diasumsikan:
a. Robot terbuat dari bahan yang rigid (tidak berubah bentuk).
b. Robot memiliki maksimum satu kemudi untuk setiap roda.
c. Sumbu kemudi tegak lurus terhadap lantai.
27
e. Tidak terjadi selip antara roda dengan lantai.
f. Gaya gesek putaran pada titik kontak cukup kecil untuk memutar roda.
2.5Sistem Kontrol Robot
Sistem pengendalian robot dapat digolongkan ke dalam closed-loop feedback control
(kendali terumpan putaran tertutup). Dalam feedback control, parameter yang dikendalikan diukur, dibandingkan dengan referensi, dan perbedaannya digunakan
untuk menentukan langkah selanjutnya yang diambil.
Contoh umumnya dapat dilihat pada pengendali motor. Pengendali digital
mengirimkan tegangan acuan ke penguat melalui DAC, yang digunakan untuk
menggerakkan motor.
Sinyal analog, seperti besar kecepatan dari tachometer, harus diubah lagi ke sinyal digital melalui ADC. Sinyal terukur kemudian dibandingkan dengan sinyal referensi
pada program/sinyal digital, sehingga didapat error/kesalahan
Error = acuan - umpan balik
Error ini diperkuat oleh fungsi kendali agar mendapatkan keluaran untuk menggerakkan penguat.
Input penguat = keluaran kontrol = fungsi (error)
28
pengendali. Control law menghitung besar energi yang harus diberikan untuk menghilangkan error.
2.5.1 Rutin Percepatan
Adalah subrutin perpindahan robot untuk bergerak dari kecepatan nol menuju
suatu kecepatan yang diinginkan. Kecepatan ini kemudian dibandingkan dengan
kecepatan referensi. Selisih yang diperoleh digunakan untuk mengatur duty cyle
[image:43.595.178.449.364.518.2]tegangan PWM yang diberikan ke motor. Prinsip ini ditunjukkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Diagram blok pengendalian kecepatan robot.
Dari Gambar 2.10 besarnya duty cyle (DC) yang diberikan ke masing-masing
motor adalah sesuai dengan persamaan :
Kdc ditentukan pada saat pengujian robot yaitu besarnya duty cyle PWM yang
29
ditentukan dengan mencari nilai sebesar mungkin namun sistem tetap stabil. Setelah
beberapa saat rutin percepatan dilaksanakan maka robot akan melaju dengan
kecepatan konstan sebesar Sd dan kemudian pergerakan robot diatur oleh sub rutin
30
BAB 3
RANCANGAN SISTEM
[image:45.595.179.498.273.730.2]3.1Blok Diagram Sistem
Gambar 3.1 Blok diagram rancangan sistem
SENSOR (Reflective Optosensor) Kiri dan Kanan Robot
PENGKONDISI SINYAL
ADC Internal ATMega8535
PORT C Mikrokontroler
ATMega8535
H--Bridge Sensor SHARP
GP2D12
Sistem Minimum ATMega8535
Motor Data (Halangan, Infra Merah)
Geared Motor DC Kiri
31
Robot terdiri dari beberapa sensor, yaitu sensor SHARP GP2D12 dan sensor
optocoupler yang berjenis reflective optosensor. Sensor SHARP GP2D12 ini
diguanakan untuk sensor depan robot dan sensor optocoupler digunakan untuk sensor
halangan kanan dan kiri robot. Mikrokontroler menggunakan ATMega 8535 dengan
clock speed 8 MHz. H-Bridge menggunakan IC L298. Motor DC menggunakan jenis
geared motor DC dengan gear ratio 120 : 1.
3.2Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535
Rangkaian skematik dan layout PCB sistem minimum mikrokontroler ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 3.2. di bawah ini:
[image:46.595.79.553.424.652.2]
32
Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 30 pF.
XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam
mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif
rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini.
Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai
konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel. Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan
Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi
keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa
merespon.
3.3Rangkaian Power Supply
[image:47.595.125.515.540.712.2]Rangkaian skematik power supply dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini:
33
Rangkaian power supply berfungsi untuk mensupplay arus dan tegangan ke
seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian power supply ini terdiri dari dua keluaran,
yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh
rangkaian kecuali rangkaian ADC, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk
mensupplay tegangan ke rangkaian ADC, karena rangkaian ADC memerlukan
tegangan input sebesar 12 volt agar tegangan referensinya stabil.
Trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan
dua dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 µF. Regulator
tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt
walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator
apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi sebagai penguat arus
apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan
(LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar.
Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda.
3.4Rangkaian Sensor Jarak
Modul sensor halangan/jarak berfungsi untuk menjaga jalan robot agar tidak
menabrak dinding dari arena sirkuit. Modul sensor ini menggunakan sensor SHARP
34
inframerah termodulasi yang dipancarkan ke objek yang hendak diukur jaraknya dan
array CCD yang berfungsi sebagai detektor inframerah yang akan menerima pantulan
cahaya inframerah dari objek yang diukur.
[image:49.595.176.462.214.434.2]
Gambar 3.4 Prinsip triangulasi pada sensor SHARP GP2D12
Beberapa karakteristik dari sensor jarak GP2D12 adalah :
1. Power supply 4,5 - 5,5 Volt.
2. Output berupa tegangan analog yang berkisar antara 0,4 - 2,5 Volt.
3. Pembacaan jarak tidak begitu dipengaruhi oleh warna objek yang diukur.
4. Dapat mendeteksi objek dengan jarak berkisar antara 8 cm - 80 cm
5. Tidak membutuhkan rangkaian kontrol eksternal.
35
[image:50.595.263.375.124.224.2]Paket sensor GP2D12 ditunjukkan pada gambar 3.5
Gambar 3.5 Bentuk fisik dari SHARP GP2D12 dengan kabel penghubungnya
Sensor GP2D12 memiliki tiga pin yaitu untuk Vcc, Ground dan Vo (tegangan output).
Karakteristik tegangan output dari sensor ditunjukkan pada gambar 3.6
Gambar 3.6 Karakteristik tegangan output dari SHARP GP2D12
Karena tegangan output sensor untuk pembacaan jarak yang valid berkisar antara 0,4 -
2,5 Volt maka sensor ini tidak lagi membutuhkan rangkaian pengkondisi sinyal.
Masing -masing output dari sensor jarak dapat langsung dihubungkan ke ADC yang
[image:50.595.220.429.372.571.2]36
3.5 Rangkaian Sensor Inframerah
Sensor inframerah terdiri dari photo dioda dan LED infra merah. Sensor dirangkai
[image:51.595.251.383.196.344.2]dengan rangkaian seperti berikut :
Gambar 3.7 Rangkaian pengkondisi sinyal infra merah
Rangkain sensor inframerah untuk kiri dan kanan robot mengalami perubahan desain
dari rancangan awal. Hal ini disebabkan penggunaan komparator dalam rangkaian
robot membuat robot kurang fleksibel dalam logika pemrograman sehinga robot lebih
kaku dalam pergerakannya. Oleh sebab itu penulis menggunakan rangkaian seperti di
atas agar data dapat diolah di ADC yang terdapat pada mikrokontroler ATMega8535.
3.6Modul H-Bridge
Modul bridge menggunakan IC L298, yang di dalamnya sudah terdiri dari dua
H-Bridge. Susunan H-bridge tersebut sudah diberi pengaman dengan menggunakan
37
Keterangan :
+VS adalah sebagai suplly tegangan untuk motor
+VSS adalah sebagai suplly tegangan untuk IC L298
Out 1 dan out 2 dihubungkan ke motor 2
En A merupakan sinyal enable yang berfungsi untuk mengaktifkan H-Bridge.
Berikut adalah penjelasan untuk 1 blok H-Bridge
Pada saat In-1 dan In-2 bernilai x (don’t care) dan En A adalah 0, maka Out 1 dan
Out 2 adalah 0. Apabila En A=1 dan In-1 dan In-2 = 0 maka gerbang A (0,0), gerbang
B (1,1), gerbang C (0,0) dan gerdang D (1,1) sehingga Out1 dan Out2 akan menuju
Ground yang diaktifkan gerbang B dan D. Apabila En A=1, In-1 = 1 dan In 2 = 0
maka gerbang A dan gerbang D akan aktif , maka arus mengalir dari Out 1 ke Out 2.
Apabila En A = 1, In-1 = 0 dan In-2 =1 maka gerbang B dan C akan aktif sehingga
arus mengalir dari Out-2 ke Out-1. Apabila En A=1, In-1 = 1 dan In-2 = 1 maka
gerbang C dan A akan aktif sehingga antara Out 1 dan Out 2 tidak terjadi beda
[image:52.595.131.501.523.719.2]potensial. Berikut tabel kebenarannya.
38
Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Diagram Blok H-Bridge L298 Input 1 Input 2 Enable A Output 1 Output 2
X x 0 0 0
0 0 1 0 0
1 0 1 1 0
0 1 1 0 1
39
BAB 4
PENGUJIAN PROGRAM DAN ANALISA
[image:54.595.194.455.230.698.2]4.1Flowchart Program
Gambar 4.1 Flowchart Program Penjelasan Flowchart Program :
S t a r t
S u d a h d e k a t
K ir i > K a n a n
K a n a n > K i r i D e t e k s i S e n s o r D e p a n
D e t e k s i k e d u a s e n s o r
D e t e k s i k e d u a s e n s o r
M a j u
B e lo k K a n a n
B e l o k K ir i T i d a k
Y a
T id a k
Y a
Y a
D e t e k s i k e d u a s e n s o r
K a n a n < > K ir i T id a k
M u n d u r Y a
D e t e k s i k e d u a s e n s o r
40
1.Robot pertama kali akan mendeteksi sensor SHARP GP2D12 yang mendeteksi
halangan di depan, apabila halangan masi jauh maka robot akan teru maju dan
apabila robot sudah dekat maka robot akan medeteksi sensor kiri dan kanan.
2.Setelah sensor kiri dan kanan dideteksi dan sensor kiri > kanan maka robot akan
belok ke kanan dan apabila tidak, robot akan mendeteksi lagi.
3.Apabila sensor kanan > kiri maka robot akan belok ke kiri dan apabila tidak
robot akan mendeteksi lagi.
4.Apabila sensor kiri = kanan, maka robot akan mundur.
5.Apabila robot mendeteksi sensor kiri <> kanan maka robot akan mundur.
6.Rutin dikerjakan berulang-ulang.
4.2Kode Program
Program untuk robot ini menggunakan bahasa BASIC dengan software BASCOM
AVR. Penulis menggunakan bahasa basic dikarenakan mudah dalam
pemrogramannya. Berikut adalah listing programnya.
$regfile = "m8535.dat" $crystal = 8000000 $hwstack = 32 $swstack = 10 $framesize = 40
Config Portc = Output Config Porta = Input
Dim Sdepan As Word , Skanan As Word , Skiri As Word , Hmc1 As Word , Hmc2 As Word
Dim Pos_awal1 As Word , Pos_awal2 As Word Dim I As Integer
41
Call Jalan Loop
Sub Jalan Start Adc
Sdepan = Getadc(0) Skanan = Getadc(1) Skiri = Getadc(2)
If Sdepan < 475 And Skanan < 495 Then Call Straight If Sdepan < 475 And Skiri < 495 Then Call Straight If Sdepan > 450 And Skiri = Skanan Then Call Backward If Sdepan > 450 And Skiri <> Skanan Then Call Backward If Sdepan > 450 And Skanan > Skiri Then Call Lefted If Sdepan > 450 And Skiri > Skanan Then Call Righted If Sdepan < 450 And Skanan > 495 Then Call Lefted If Sdepan < 450 And Skiri > 495 Then Call Righted End Sub
Sub Straight Portc = Maju End Sub Sub Lefted Portc = Kiri Waitms 25 End Sub Sub Righted Portc = Kanan Waitms 25 End Sub Sub Freeze Portc = Diam End Sub Sub Backward Portc = Mundur Waitms 50 End Sub
End
4.3Penjelasan Kode Program
Inisiasi Sistem :
42
Config Portc = Output Config Porta = Input
Pada baris inisiasi sistem ini kita dapat menentukan jenis mikrokontroler yang
digunakan, kristal yang digunakan, dan konfigurasi port sebagai input atau output.
Inisiasi Variabel dan Konstanta
Dim Sdepan As Word , Skanan As Word , Skiri As Word , Hmc1 As Word , Hmc2 As Word
Dim Pos_awal1 As Word , Pos_awal2 As Word Dim I As Integer
Const Maju = &B01010000 Const Kiri = &B01100000 Const Kanan = &B10010000 Const Mundur = &B10100000 Const Diam = &B00000000 Const Rsthmc = &B11111111 Const Sethmc = &B00000000
Penggalan program di atas ialah baris variabel dan konstanta yang akan digunakan
pada pemrograman selanjutnya.
Program pengendali robot :
Do
Call Jalan ‘Rutin Utama Loop
Sub Jalan Start Adc
Sdepan = Getadc(0) ‘Perintah memanggil ADC channel 0
Skanan = Getadc(1) ‘Perintah memanggil ADC channel 0
Skiri = Getadc(2) ‘Perintah memanggil ADC channel 0
If Sdepan < 475 And Skanan < 495 Then Call Straight If Sdepan < 475 And Skiri < 495 Then Call Straight If Sdepan > 450 And Skiri = Skanan Then Call Backward If Sdepan > 450 And Skiri <> Skanan Then Call Backward If Sdepan > 450 And Skanan > Skiri Then Call Lefted If Sdepan > 450 And Skiri > Skanan Then Call Righted If Sdepan < 450 And Skanan > 495 Then Call Lefted If Sdepan < 450 And Skiri > 495 Then Call Righted End Sub
43
Portc = Kiri Waitms 25 End Sub Sub Righted Portc = Kanan Waitms 25 End Sub Sub Freeze Portc = Diam End Sub Sub Backward Portc = Mundur Waitms 50 End Sub End
Penggunaan ADC pada mikrkontroler AVR ATMega sangat baik karena memiliki
resolusi 10 bit dengan tegangan referensi 5 Volt. Dengan resolusi tersebut maka
ketelitian kenaikan level tegangannya adalah :
10 bit = 210 = 1024, tegangan referensinya adalah 5V maka resolusi per-bitnya
adalah : 0048 . 0 1024 5 V
Volt / bit.
4.4BASCOM AVR
Bascom AVR memiliki jendela kerja yang mudah dimengerti dan sangat sederhana.
44
Gambar 4.2 Jendela BASCOM-AVR
4.5Pengujian Download Program ke Sistem Minimum
Karena pemrograman robot menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian
mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader. Pada pengujian ini
berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader
45
Gambar 4.3 Informasi Signature Mikrokontroler
4.6Pengujian Program pada Robot
Setelah program di compile dan di download ke mikrokontroler ATMega8535,
kemudian robot diaktifkan, setelah itu robot mengidentifikasi halangan dengan
mengukur jarak halangan dengan robot melalui tegangan keluaran sensor dan
mengirimkannya ke ADC dan diterjemahkan ke digital dan dibandingkan dengan nilai
yang telah ditetapkan pada program, kemudian robot merespon setiap syarat yang
telah ditentukan. Robot dengan sukses mengidentifikasi halangan yang
menghalanginya baik di depan kiri maupun kanan. Dengan begitu program telah
46
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari evaluasi hasil kerja alat dapat diambil beberapa kesimpulan dalam penelitian ini.
Kesimpulan yang diambil oleh penulis adalah :
1. Penggunaan Sensor SHARP GP2D12 sangat baik penggunaannya
dikarenakan sensor tidak terpengaruh dengan inframerah yang berasal dari
alam dan presisi pengukurannya sangat baik.
2. Penggunaan sensor inframerah yang menggunakan prinsip reflective
optosensor cukup baik dalam pengaplikasiannya tetapi memiliki
kelemahan yang cukup fatal apabila sensor terkena dengan radiasi
inframerah alam, seperti matahari, lampu pijar dll.
3. Mikrokontroler sebagai pusat kendali dapat diatur sedemikian rupa dengan
memprogram mikrokontroler tersebut sehingga hasil dari rancangan cukup
memuaskan.
4. Mikrokontroler ATMega8535 dengan fitur ADC internal yang telah
terintegrasi membuat rangkaian lebih sederhana dan efisien.
5. Semakin jauh jarak antara sensor inframerah dengan objek yang disensing,
47
6. Penambahan sensor SHARP GP2D12 pada robot avoider dapat membuat
robot bekerja lebih sempurna untuk menghindari daerah kosong pada
daerah yang dideteksi.
5.2 Saran
1. Dengan beberapa pengembangan dan penyempurnaan sistem dari robot
avoider ini maka akan lebih baik lagi hasilnya.
2. Dengan menambah sensor kita dapat mencakup daerah yang lebih luas dan
membuat robot lebih presisi.
3. Penggunaan Sensor SHARP GP2D12 memerlukan kalibrasi lagi agar kita
dapat memprogram robot berdasarkan data ril, hal ini disebabkan output
dari sensor SHARP GP2D12 tidak linear.
4. Penggunaan sensor inframerah hendaknya memerlukan gelombang
inframerah termodulasi sehingga dapat meminimalisir gangguan infra
48
DAFTAR PUSTAKA
Budiharto, Widodo. 2006. Belajar Sendiri Membuat Robot Cerdas. Jakarta: Elex Media Komputindo.
Malvino, Albert Paul. 2004. Prinsip - Prinsip Elektronika. Jilid 1 & 2 Edisi 4. Jakarta: Salemba Teknika.
Panduan Tatacara Penulisan Tugas Akhir. 2005. Dokumen Nomor: Akad/05/2005. Medan: FMIPA, Universitas Sumatera Utara.
Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535. Yogyakarta: Penerbit ANDI.
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2502. Diakses mulai Juni 2007 sampai Januari 2008.
