TA : Rancang Bangun Robot Quadropod Pendeteksi Halangan dengan Menggunakan Logika Fuzzy.

(1)

RANCANG BANGUN ROBOT QUADROPOD PENDETEKSI

HALANGAN DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY

TUGAS AKHIR

Oleh :

Nama : Brahmanto Utama Atmaja NIM : 07.41020.0026

Program : S1 (Strata Satu) Jurusan : Sistem Komputer

SEKOLAH TINGGI

MANAJEMEN INFORMATIKA & TEKNIK KOMPUTER

SURABAYA

2012

STIKOM

(2)

vi

Banyak robot-robot yang telah dibuat oleh para ahli meniru bentuk anatomi makhluk hidup. Salah satu robot yang banyak digemari adalah robot berkaki. Pemanfaatan robot berkaki pada perindustrian adalah mampu melewati tempat-tempat yang tidak dimungkinkan menggunakan robot beroda, sebagai contoh kelebihan robot berkaki adalah menaiki dan menuruni anak tangga.

Untuk mendukung pengembangan dan penggunaan sistem kontrol yang lebih maju, maka penulis mengajukan pembuatan Robot Quadropod Pendeteksi Halangan Dengan Menggunakan Logika Fuzzy.

Logika fuzzy mempunyai sifat yang fleksibel, artinya mampu beradaptasi dengan perubahan-perubahan, dan ketidakpastian serta memiliki kelebihan dalam proses penalaran secara bahasa (linguistic reasoning) sehingga mudah dimengerti sekaligus menjadi alasan mengapa robot ini menggunakan logika fuzzy. Untuk mengatur kecepatan langkah kaki robot penggunaan logika fuzzy akan sangat membantu mencapai tujuannya yaitu mengatur pergerakan dan kecepatan empat kaki robot dengan bantuan dua buah motor servo disetiap kakinya serta data input berupa jarak halangan yang terdeteksi oleh sensor ultrasound.

Sebagai robot berkaki yang mempunyai sistem pergerakan 2 DOF pada kaki robot, robot ini dapat berjalan dengan baik serta mampu mendeteksi jarak halangan dengan menggunakan sensor ultrasound dan jarak halangan tersebut bisa ditampilkan dengan baik oleh LCD 2x16. Logika fuzzy mampu mengatur kecepatan langkah kaki robot sesuai dengan jarak halangan yang terdeteksi oleh sensor ultrasound, semakin dekat jarak halangan maka semakin pelan kecepatan langkah kaki robot, dan robot akan berhenti pada jarak ≤ 5cm.

Key words: Quadropod, Servo Motors, Fuzzy, Ultrasound Sensor.

STIKOM

(3)

ix DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN PENGESAHAN... v

ABSTRAKSI...vi

KATA PENGANTAR... vii

DAFTAR ISI...ix

DAFTAR TABEL... xiii

DAFTAR GAMBAR... xiv

DAFTAR LAMPIRAN... xvi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah... 1

1.2 Rumusan Masalah... 2

1.3 Batasan Masalah... 3

1.4 Tujuan... 3

1.5 Kontribusi... 4

1.6 Sistematika Penulisan... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sensor Ultrasound PING)))TM_...6

2.1.1 Prinsip kerja dan rangkaian sensor ultrasound ..……...7

2.1.2 Pemancar ultrasound (Transmitter)...9

2.1.3 Penerima ultrasound (Receiver)... 10

2.2 Sistem Fuzzy... 12

2.2.1 Himpunan Fuzzy... ..………... 14

2.2.2 Fungsi Keanggotaan... 16

STIKOM

(4)

x

2.2.3 Operator Dasar... 19

2.2.4 Penalaran Monoton...20

2.2.5 Fungsi Implikasi... 20

2.2.6 Metode Sugeno... 20

2.3 Microcontroller ATmega8535...21

2.3.1 Arsitektur ATMega8535L ..………... 23

2.3.2 Fitur ATMega8535L... 25

2.3.3 Konfigurasi Pin ATMega8535L... 25

2.6.4 Timer/Counter... 29

2.4 Mini-Servomotor... 33

2.5 LCD (Liquid Cell Display) 2 x 16... 35

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Perancangan Perangkat Keras...38

3.1.1 Rangkaian Microcontroller...………... 39

3.1.2 Rangkaian Sensor Parallax PING)))TM_{... 43}

3.1.3 Konfigurasi Mini-motorservo... 44

3.1.4 Rangkaian dan Konfigurasi LCD... 45

3.2 Peletakan Komponen Elektronika...46

3.3 Perancangan perangkat lunak……... 48

3.1.1 Membaca Jarak Halangan dan Menampilkan ke LCD... 50

3.1.2 Diagram alir program fuzzy... 51

BAB IV PENGUJIAN SISTEM 4.1 Pengujian Minimum System.... 60

4.1.1 Tujuan... 60

STIKOM

(5)

xi

4.1.2 Alat yang digunakan... 60

4.1.3 Prosedur Pengujian... 60

4.1.4 Hasil Pengujian... 61

4.2 Pengujian LCD... 62

4.2.1 Tujuan... 62

4.3 Pengujian Sensor Ultrasound... 63

4.3.1 Tujuan... 63

4.4 Pengujian Motor Servo ... 66

4.4.1 Tujuan... 66

4.4.2 Alat yang Digunakan... 66

4.5 Pengujian Logika Fuzzy... 68

4.5.1 Tujuan... 68

4.6 Pengujian Keseluruhan Sistem... 70

STIKOM

(6)

xii

4.6.1 Tujuan... 70

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 73

5.2 Saran... 74

DAFTAR PUSTAKA... 75

LAMPIRAN... 76

STIKOM

(7)

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Keterangan Port B ATMEGA8535... 26

Tabel 2.2 Keterangan Port D ATMEGA8535... 28

Tabel 2.3 Keterangan Port D ATMEGA8535... 28

Tabel 2.4 Konfigurasi Bit Clock Select………... 31

Tabel 2.5 Konfigurasi posisi servo………... 35

Tabel 2.6 Deskirpsi pin LCD ke port Microkontroller……... 36

Tabel 4.1 Hasil pengujian sensor ultrasound…………..... 65

Tabel 4.2 Hasil pengujian motor servo... 67

Tabel 4.3 Pengukuran dan perhitungan Fuzzy…... 69

STIKOM

(8)

xiv

Halaman

Gambar 2.1 Sensor Ultrasound PING)))™……... 7

Gambar 2.2 Prinsip kerja sensor ultrasound... 8

Gambar 2.3 Rangkaian Pemancar Gelombang Ultrasound... 9

Gambar 2.4 Rangkaian Penerima Gelombang Ultrasound...11

Gambar 2.5 Pemetaan Input Output………...13

Gambar 2.6 Kurva Segitiga…………...17

Gambar 2.7 Kurva Trapesium………...17

Gambar 2.8 Daerah ‘bahu’ pada variabel TEMPERATUR...18

Gambar 2.9 Arsitektur ATMega8535... 21

Gambar 2.10 Pin-pin ATMEGA8535...25

Gambar 2.11 Register TCCR0…….. …...30

Gambar 2.12 Register TCCR1B...…………... 31

Gambar 2.13 Register TCCR2...…... 31

Gambar 2.14 Register TIMSK ……... 32

Gambar 2.15 Register TIFR…... 32

Gambar 2.16 Mini – Servo…………...34

Gambar 2.17 LCD 2 x 16 ….…...36

Gambar 3.1 Blok diagram keseluruhan sistem... 38

Gambar 3.2 Rangkaian Mimimum sistem ATMega8535... 40

Gambar 3.3 Rangkaian Reset…………...... 41

Gambar 3.4 Rangkaian Oscillator …... 42

Gambar 3.5 Konfigurasi LCD pada Port C... 43

STIKOM

(9)

xv

Gambar 3.6 Rangkaian sensor ultrasound……….... 44

Gambar 3.7 Rangkaian motor servo... 45

Gambar 3.8 Rangkaian LCD 2 x 16... 46

Gambar 3.9 Penempatan sensor ultrasound... 47

Gambar 3.10 Penempatan motor servo... 47

Gambar 3.11 Penempatan LCD beserta minimum system...... 48

Gambar 3.12 Diagram alir program secara umum... 49

Gambar 3.13 Diagram alir pembacaan jarak halangan... 50

Gambar 3.14 Diagram alir proses fuzzifikasi... 52

Gambar 3.15 Diagram alir proses rule………... 53

Gambar 3.16 Diagram alir proses defuzzifikasi………... 54

Gambar 3.17 Diagram alir metode fuzzy……... 56

Gambar 3.18 Fungsi keanggotaan pada himpunan fuzzy pada sensor jarak... 58

Gambar 4.1 Tampilan Chip Signature... 61

Gambar 4.2 Tampilan Download Program...62

Gambar 4.3 Hasil pengujian LCD... 63

Gambar 4.4 Hasil pengujian servo dengan pwm 5………... 67

Gambar 4.5 Hasil pengujian servo dengan pwm 12... 68

Gambar 4.6 Tampilan LCD………... 71

Gambar 4.7 Posisi robot mulai keadaan off hingga jalan…... 72

STIKOM

(10)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1 Listing Program Keseluruhan Mikrokontroler...76

STIKOM

(11)

1 BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

Pekembangan robot pada saat ini semakin canggih dan bervariasi mulai dari robot beroda hingga berkaki bahkan sampai menggunakan lengan-lengan robot untuk melakukan pekerjaan tertentu, sehingga banyak bidang yang telah mengaplikasikan ilmu pengetahuan dan teknologiini kedalam dunia nyata.

Perkembangan di atas mulai terlihat di Indonesia, hal ini tercermin dengan sering diadakannya lomba robot baik tingkat SMP, SMA, perguruan tinggi hingga tingkat Nasional. Bahkan secara khusus diadakan lomba robot berkaki, seperti Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) divisi berkaki.

Banyak robot-robot yang telah dibuat oleh para ahli meniru bentuk anatomi makhluk hidup. Salah satu robot yang banyak digemari adalah robot berkaki. Berbeda dengan robot yang menggunakan roda pada umumnya, robot berkaki memerlukan perhitungan yang lebih kompleks untuk melakukan pergerakan (Mahendrayuda, 2010). Pemanfaaatan robot berkaki pada perindustrian adalah mampu melewati tempat-tempat yang tidak dimungkinkan menggunakan robot beroda, sebagai contoh kelebihan robot berkaki adalah menaiki dan menuruni anak tangga.

Robot hexapod (Mahendrayuda, 2010), robot tersebut menggunakan dua buah motor servo sebagai penggerak, padahal untuk robot hexapod setidaknya dibutuhkan minimal enam buah motor servo, oleh karena itu pergerakan tiap kaki

STIKOM

(12)

robot tersebut tidak bisa bergerak sendiri - sendiri tetapi secara bersamaan serta robot tersebut memiliki kecepatan langkah kaki yang konstan.

Pemanfaatan logika fuzzy banyak diaplikasikan pada industri yaitu penggunaan logika fuzzy pada mesin cuci, perencanaan produksi dan lain sebagainya. Bahkan pada biogenetika memanfaatkan algoritma ini.

Untuk mendukung pengembangan dan penggunaan sistem kontrol yang lebih maju, maka penulis mengajukan pembuatan Robot Quadropod Pendeteksi Halangan Dengan Menggunakan Logika Fuzzy. Robot ini merupakan pengembangan dari jenis robot berkaki sebelumnya (Mahendrayuda, 2010). Logika fuzzy mempunyai sifat yang fleksibel, artinya mampu beradaptasi dengan perubahan-perubahan, dan ketidakpastian serta memiliki kelebihan dalam proses penalaran secara bahasa (linguistic reasoning) sehingga mudah dimengerti sekaligus menjadi alasan mengapa robot ini menggunakan logika fuzzy. Untuk mengatur kecepatan langkah kaki robot penggunaan logika fuzzy akan sangat membantu mencapai tujuannya yaitu mengatur pergerakan empat kaki robot dengan bantuan dua buah motor servo disetiap kakinya serta data input berupa jarak halangan yang terdeteksi oleh sensor ultrasound.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang ada, maka diperoleh :

1. Bagaimana merancang pergerakan kaki robot berkaki empat agar dapat berjalan dengan baik.

STIKOM

(13)

3

2. Bagaimana merancang dan membuat sistem yang dapat mengatur kecepatan langkah kaki robot berdasarkan jarak halangan yang terdeteksi oleh sensor ultrasound.

1.3 Batasan Masalah

Dalam perancangan dan pembuatan alat ini, terdapat beberapa pembatasan masalah, antara lain:

1. Minimun system dari robot ini menggunakan microcontroller.

2. Sistem pergerakan kaki robot yang digunakan adalah 2 DOF (Degrees of freedom).

3. Robot ini menggunakan satu buah sensor ultrasound untuk mendeteksi jarak halangan.

4. Robot ini mampu mendeteksi halangan sejauh 3 meter , hal tersebut dikarenakan kinerja jangkuan sensor maximal sejauh 3 meter .

1.4 Tujuan

Dalam perancangan dan pembuatan aplikasi ini, terdapat beberapa tujuan penulis, antara lain:

1. Merancang pergerakan robot berkaki empat agar dapat berjalan dengan baik. 2. Merancang dan membuat sistem yang dapat digunakan untuk mengatur

kecepatan langkah empat kaki robot berdasarkan pada jarak halangan yang terdeteksi oleh sensor ultrasound.

STIKOM

(14)

1.5 Kontribusi

Robot berkaki empat atau robot quadropod merupakan jenis walking robot. Untuk menggerakan kaki-kaki robot quadropod dibutuhkan setidaknya empat buah motor servo dan mempunyai sistem pergerakan 1 DOF (Degrees of freedom).

Untuk membuat pergerakan kaki-kaki dan cara jalan robot menjadi lebih baik, dapat menambah jumlah penggunaan motor servo pada kaki-kaki robot. Maka dibuatlah robot quadropod dengan menggunakan delapan buah motor servo yang dipasangkan masing-masing dua buah pada setiap kaki-kaki robot. Sistem pergerakan kaki robot yang digunakan adalah 2 DOF (Degrees of freedom), sehingga robot diharapkan bisa berjalan dengan lebih baik. Penggunaan logika fuzzy diharapkan mampu untuk mengatur kecepatan langkah kaki-kaki robot. Berdasar pada jarak halangan yang terdeteksi oleh sensor ultrasound, semakin dekat jarak halangan yang terdeteksi maka akan semakin pelan langkah kaki-kaki robot. Sebaliknya, semakin jauh jarak halangan yang terdeteksi, maka akan semakin cepat langkah kaki robot.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan tugas akhir ini secara sistematis diatur dan disusun dalam lima bab yang di dalamnya terdapat beberapa sub bab. Secara ringkas uraian materi dari bab pertama hingga bab terakhir adalah sebagai berikut:

STIKOM

(15)

5

BAB I : Pendahuluan

Pada bab pendahuluan ini dibahas mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, kontribusi serta sistematika dari penulisan tugas akhir.

BAB II : Landasan Teori

Pada bab landasan teori ini dijelaskan tentang sensor ultrasound, mikrokontroler ATMega8535, mini – motor servo, LCD (Liquid Cell Display) dan Sistem Fuzzy.

BAB III : Metode Penelitian

Pada bab ini dibahas mengenai perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Hardware meliputi minimum system, motor servo, sensor ultrasound, dan LCD. Sedangkan untuk Software yang digunakan untuk menunjang minimum system adalah bahasa C yang dimana akan dimasukkan metode fuzzy Sugeno.

BAB IV : Pengujian Sistem

Pada bab ini dibahas tentang pengujian sistem baik hardware maupun software. Pengujian hardware meliputi modul sensor ultrasound, rangkaian minimum sistem ATMega8535, LCD (Liquid Cell Display) 2 x 16 , dan Mini – motor servo, sedangkan untuk software dilakukan secara keseluruhan.

BAB V : Penutup

Pada bab ini merupakan kesimpulan dari hasil pengujian sistem secara keseluruhan dan saran-saran yang diharapkan dalam pengembangan lebih lanjut dari tugas akhir ini.

STIKOM

(16)

6

LANDASAN TEORI

Teori-teori yang digunakan dalam perancangan perangkat keras dan

perangkat lunak adalah studi kepustakaan berupa data-data literatur dari

masing-masing komponen, informasi dari internet dan konsep-konsep teori dari buku-buku

penunjang, antara lain:

2.1 Sensor Ultrasound PING)))™

Paralax Inc (2005) menjelaskan bahwa PING)))™ dapat mengukur jarak dari 3 cm sampai 300 cm. Pada dasanya, PING))) ™ terdiri dari sebuah chip pembangkit

sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker

ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik

berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Pada modul PING))) ™ terdapat 3 pin

yang digunakan untuk jalur power supply (+5V), ground dan signal. Pin signal dapat

langsung dihubungkan dengan mikrokontroler tanpa tambahan komponen apapun.

PING)))™ mendeteksi objek dengan cara mengirimkan suara ultrasonik dan

kemudian “mendengarkan” pantulan suara tersebut. PING)))™ hanya akan

mengirimkan suara ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler (Pulsa high

selama 5µS). Suara ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40KHz akan dipancarkan

selama 200µS. Suara ini akan merambat di udara dengan kecepatan 344.424m/detik

(atau 1cm setiap 29.034µS), mengenai objek untuk kemudian terpantul kembali ke

PING)))™. Selama menunggu pantulan, PING)))™ akan menghasilkan sebuah pulsa.

STIKOM

(17)

7

Pulsa ini akan berhenti (low) ketika suara pantulan terdeteksi oleh PING)))™. Oleh

karena itulah lebar pulsa tersebut dapat merepresentasikan jarak antara PING)))™

dengan objek. Selanjutnya mikrokontroler cukup mengukur lebar pulsa tersebut dan

mengkonversinya dalam bentuk jarak.

Gambar 2.1 Sensor Ultrasound PING)))™ (Parallax Inc.2005)

Satu hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa PING)))™ tidak dapat

mengukur objek yang permukaannya dapat menyerap suara, seperti busa atau sound

damper lainnya. Pengukuran jarak juga akan kacau jika permukaan objek bergerigi

dengan sudut tajam (meruncing).

2.1.1 Prinsip kerja dan rangkaian sensor ultrasound

Gelombang ultrasound adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa

sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasound yang disebut transmitter

dan rangkaian penerima ultrasound yang disebut receiver. Sinyal ultrasound yang

dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasound. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver

STIKOM

(18)

ultrasound. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian

mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di

depannya (bidang pantul).

Prinsip kerja dari sensor ultrasound dapat ditunjukkan dalam gambar 2.2 dibawah ini:

Gambar 2.2. Prinsip kerja sensor ultrasound (Parallax Inc.2005)

Prinsip kerja dari sensor ultrasound adalah sebagai berikut :

1. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasound. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah

40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasound.

2. Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal /

gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal

tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian

penerima ultrasound.

3. Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasound, kemudian sinyal

tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan

rumus :

S = 340.t/2 (2.1)

STIKOM

(19)

9

dimana S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul, dan t adalah

selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh

bagian penerima ultrasonik.

2.1.2 Pemancar ultrasound (Transmitter)

Pemancar ultrasound ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal

sinusoidal berfrekuensi di atas 20 KHz menggunakan sebuah transducer transmitter

ultrasound.

Gambar 2.3. Rangkaian Pemancar Gelombang Ultrasound (Parallax Inc.2005)

Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasound tersebut adalah sebagai

berikut :

1. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.

2. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk

pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan

transistor.

STIKOM

(20)

3. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang

merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.

4. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati

dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1,

sehingga arus yang akan mengalir pada kolektor T1 akan besar sesuai dari

penguatan dari transistor.

5. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati

dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2,

sehingga arus yang akan mengalir pada kolektor T2 akan besar sesuai dari

penguatan dari transistor.

6. Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V.

Sehingga pemancar ultrasound akan menerima tegangan bolak – balik dengan

Vpeak-peak adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V).

2.1.3 Penerima Ultrasound (Receiver)

Penerima ultrasound ini akan menerima sinyal ultrasound yang dipancarkan

oleh pemancar ultrasound dengan karakteristik frekuensi yang sesuai. Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasi frekuensi dengan menggunakan

rangkaian band pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan dikuatkan dan

dilewatkan ke rangkaian komparator (pembanding) dengan tegangan referensi

ditentukan berdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat jarak antara sensor

STIKOM

(21)

11

dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak minimum. Dapat dianggap keluaran

komparator pada kondisi ini adalah high (logika ‘1’) sedangkan jarak yang lebih jauh

adalah low (logika’0’). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian pengendali (mikrokontroler).

Gambar 2.4. Rangkaian Penerima Gelombang Ultrasound (Parallax Inc.2005)

Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasound tersebut adalah sebagai

berikut :

1. Pertama–tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh

rangkaian transistor penguat Q2.

2. Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter pada

frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1.

3. Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan

disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2.

4. Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada

frekuensi < 40kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4.

5. Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3.

STIKOM

(22)

6. Jadi ketika ada sinyal ultrasound yang masuk ke rangkaian, maka pada

komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian akan

diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya.

(PARALLAX INC. 2006. PING)))TM Ultrasonic Distance Sensor)

2.2 Sistem Fuzzy

Orang yang belum pernah mengenal logika fuzzy pasti akan mengira bahwa

logika fuzzy adalah sesuatu yang amat rumit dan tidak menyenangkan. Namun, sekali

seseorang mulai mengenalnya, ia pasti akan sangat tertarik dan akan menjadi

pendatang baru untuk ikut serta mempelajari logika fuzzy. Logika fuzzy dikatakan

sebagai logika baru yang lama, sebab ilmu tentang logika fuzzy modern dan metodis

baru ditemukan beberapa tahun yang lalu, padahal sebenarnya konsep tentang logika

fuzzy itu sendiri sudah ada pada diri kita sejak lama.

Logika fuzzy adalah suatu cara yang tepat untuk memetakan suatu ruang input ke

dalam suatu ruang output. Sebagai contoh:

a. Manajer pergudangan mengatakan pada manajer produksi seberapa banyak

persediaan barang pada akhir minggu ini, kemudian manajer produksi akan

menetapkan jumlah barang yang harus diproduksi esok hari.

b. Pelayan restoran memberikan pelayanan terhadap tamu, kemudian tamu akan

memberikan tip yang sesuai atas baik tidaknya pelayan yang diberikan.

c. Anda mengatakan pada saya seberapa sejuk ruangan yang anda inginkan, saya akan

mengatur putaran kipas yang ada pada ruangan ini.

STIKOM

(23)

13

d. Penumpang taksi berkata pada sopir taksi seberapa cepat laju kendaraan yang

diinginkan, sopir taksi akan mengatur pijakan gas taksinya.

Contoh pemetaan suatu input-output dalam bentuk grafis seperti terlihat pada Gambar

2.5.

Gambar 2.5. Pemetaan Input Output (Sri Kusumadewi & Hari Purnomo, 2004)

Ada beberapa alasan mengapa orang menggunakan logika fuzzy, antara lain:

a. Konsep logika fuzzy mudah dimengerti. Konsep matematis yang mendasari

penalaran fuzzy sangat sederhana dan mudah dimengerti.

b. Logika fuzzy sangat fleksibel.

c. Logika fuzzy memiliki toleransi terhadap data-data yang tidak tepat.

d. Logika fuzzy mampu memodelkan fungsi-fungsi nonlinear yang sangat kompleks.

e. Logika fuzzy dapat membangun dan mengaplikasikan pengalamanpengalaman

para pakar secara langsung tanpa harus melalui proses pelatihan.

STIKOM

(24)

f. Logika fuzzy dapat bekerjasama dengan teknik-teknik kendali secara konvensional.

2.2.1 Himpunan Fuzzy

Pada himpunan tegas (crisp), nilai keanggotan suatu item x dalam

suatu himpunan A yang sering ditulis dengan µA[x], memiliki 2

kemungkinan yaitu:

1. Satu (1), yang berarti bahwa suatu item menjadi anggota dalam suatu

himpunan.

2. Nol (0), yang berarti bahwa suatu item tidak menjadi anggota dalam suatu

himpunan.

Nilai-nilai µA[x] menyatakan derajat keanggotaan x di dalam A, contoh:

Jika diketahui:

S = {1, 2, 3, 4, 5, 6} adalah semesta pembicaraan.

A = {1, 2, 3}

B = {3, 4, 5}

bisa dikatakan bahwa:

Nilai keanggotaan 2 pada himpunan A, µA[2]=1, karena 2∈A.

Nilai keanggotaan 3 pada himpunan A, µA[3]=1, karena 3∈A.

Nilai keanggotaan 4 pada himpunan A, µA[4]=0, karena 4∉A.

Nilai keanggotaan 2 pada himpunan B, µB[2]=0, karena 2∉B.

Nilai keanggotaan 3 pada himpunan B, µB[3]=1, karena 3∈B.

STIKOM

(25)

15

A. Himpunan fuzzy memiliki 2 atribut, yaitu:

1. Linguistik, yaitu penamaan suatu grup yang mewakili suatu keadaan atau kondisi

tertentu dengan menggunakan bahasa alami, seperti: MUDA, PAROBAYA, TUA.

2. Numeris, yaitu suatu nilai (angka) yang menunjukkan ukuran dari suatu variabel

seperti: 40, 25, 50, dsb.

B. Ada beberapa hal yang perlu diketahui dalam memahami sistem fuzzy, yaitu:

1. Variabel fuzzy

Variabel fuzzy merupakan variabel yang hendak dibahas dalam suatu sistem fuzzy.

Contoh: umur, temperatur, permintaan, dsb.

2. Himpunan fuzzy

Himpunan fuzzy merupakan suatu grup yang mewakili suatu kondisi atau keadaan

tertentu dalam suatu variabel fuzzy.

3. Semesta Pembicaraan

Semesta pembicaraan adalah keseluruhan nilai yang diperbolehkan untuk

dioperasikan dalam suatu variabel fuzzy. Semesta pembicaraan merupakan himpunan

bilangan real yang senantiasa naik (bertambah) secara monoton dari kiri ke kanan.

Nilai semesta pembicaraan dapat berupa bilangan positif maupun negatif. Adakalanya

nilai semesta pembicaraan ini tidak dibatasi batas atasnya.

4. Domain

Domain himpunan fuzzy adalah keseluruhan nilai yang diijinkan dalam semesta

pembicaraan dan boleh dioperasikan dalam suatu himpunan fuzzy. Seperti halnya

semesta pembicaraan, domain merupakan himpunan bilangan real yang senantiasa

STIKOM

(26)

naik (bertambah) secara monoton dari kiri ke kanan. Nilai domain dapat berupa

bilangan positif maupun negatif.

2.2.2 Fungsi Keanggotaan

Fungsi keanggotaan adalah suatu kurva yang menunjukan pemetaan titik –

titik input data kedalam nilai keanggotaannya (derajat keanggotaan) yang memiliki

interval antara 0 sampai 1. Ada beberapa fungsi yang bisa digunakan:

A. Representasi Linear

Pada representasi linear, pemetaan input ke derajat keanggotannya digambarkan

sebagai suatu garis lurus. Bentuk ini paling sederhana dan menjadi pilihan yang baik

untuk mendekati suatu konsep yang kurang jelas. Ada 2 kemungkinan himpunan

fuzzy linear yaitu:

1. Kenaikan himpunan dimulai pada nilai domain yang memiliki derajat keanggotaan

nol[0] bergerak kekanan menuju nilai domain yang memiliki derajat keanggotaan

lebih tinggi

2. Garis lurus dimulai dari nilai domain dengan derajat keanggotaan tertinggi pada

sisi kiri, kemudian bergerak menurun kenilai domain yang memiliki derajat

keanggotaan lebih rendah

B. Representasi Kurva Segitiga

Kurva segitiga pada dasarnya merupakan gabungan antara 2 garis, seperti terlihat

pada gambar 2.6. berikut.

STIKOM

(27)

17

Gambar 2.6. Kurva Segitiga

Fungsi keanggotaan:

(2.2)

C. Representasi Kurva Trapesium

Kurva trapesium pada dasarnya seperti bentuk segitiga, hanya saja ada beberapa titik

yang memiliki nilai keanggotaan 1.

Gambar 2.7. Kurva Trapesium

Fungsi keanggotaan:

(2.3)

STIKOM

(28)

D. Representasi Kurva bentuk Bahu

Daerah yang terletak di tengah-tengah suatu variabel yang direpresentasikan dalam

bentuk segitiga, pada sisi kanan dan kirinya akan naik dan turun (misalkan: DINGIN

bergerak ke SEJUK bergerak ke HANGAT dan bergerak ke PANAS). Tetapi

terkadang salah satu sisi dari variabel tersebut tidak mengalami perubahan. Sebagai

contoh, apabila telah mencapai kondisi PANAS, kenaikan temperatur akan tetap

berada pada kondisi PANAS. Himpunan fuzzy ‘bahu’, bukan segitiga, digunakan

untuk mengakhiri variabel suatu daerah fuzzy. Bahu kiri bergerak dari benar ke salah,

demikian juga bahu kanan bergerak dari salah ke benar. Gambar 2.8. menunjukkan

variabel TEMPERATUR dengan daerah bahunya.

Gambar 2.8. Daerah ‘bahu’ pada variabel TEMPERATUR

STIKOM

(29)

19

2.2.3 Operator Dasar

Seperti halnya himpunan konvensional, ada beberapa operasi yang

didefinisikan secara khusus untuk mengkombinasi dan memodifikasi himpunan

fuzzy.

a. Operator AND

Operator ini berhubungan dengan operasi interseksi pada himpunan. α

-predikat sebagai hasil operasi dengan operator AND diperoleh dengan

mengambil nilai keanggotaan terkecil antar elemen pada himpunan –

himpunan yang bersangkutan.

μA∩B = min(μA[x], μB[y]) (2.4)

b. Operator OR

Operator ini berhubungan dengan operasi union pada himpunan. α-predikat

sebagai hasil operasi dengan operator OR diperoleh dengan mengambil nilai

keanggotaan terkecil antar elemen pada himpunan – himpunan yang

bersangkutan.

µAUB = max(µA[x], µB[y]) (2.5)

c. Operator NOT

Operator ini berhubungan dengan operasi komplemen pada himpunan. α

-predikat sebagai hasil operasi dengan operator NOT diperoleh dengan

mengambil nilai keanggotaan terkecil antar elemen pada himpunan –

himpunan yang bersangkutan.

µA’= 1-µA[x] (2.6)

STIKOM

(30)

2.2.4 Penalaran Monoton

Metode ini digunakan sebagai dasar untuk teknik implikasi fuzzy. Jika 2

daerah fuzzy direalisasikan dengan implikasi sederhana sebagai berikut:

IF x is A THEN y is B (2.7)

transfer fungsi:

Y = f ((x, A), B) (2.8)

Maka system fuzzy dapat berjalan tanpa harus melalui komposisi dan dekomposisi

fuzzy. Nilai output dapat diestimasi secara langsung dari nilai keanggotaan yang

berhubungandengan antesedennya.

2.2.5 Fungsi Implikasi

Bentuk umum aturan yang digunakan dalam fungsi implikasi:

IF x is A THEN y is B (2.9)

Dengan x dan y adalah skalar, A dan B adalah himpunan fuzzy. Proposisi yang

mengikuti IF disebut anteseden, sedangkan proposisi yang mengikuti THEN disebut

konsekuen. Secara umum, ada dua fungsi implikasi, yaitu:

1. Min (minimum), fungsi ini akan memotong output himpunan fuzzy

2. Dot (product), fungsi ini akan menskala output himpunan fuzzy

2.2.6 Metode Sugeno

Penalaran dengan metode SUGENO hampir sama dengan penalaran

MAMDANI, hanya saja output (konsekuen) sistem tidak berupa himpunan fuzzy,

melainkan berupa konstanta atau persamaan linear. Metode ini diperkenalkan oleh

STIKOM

(31)

21

Takagi-Sugeno Kang pada tahun 1985.

1. Model Fuzzy Sugeno Orde-Nol

Secara umum bentuk model fuzzy SUGENO Orde-Nol adalah:

IF (x1 is A1) • (x2 is A2) • (x3 is A3) • ... • (xN is AN) THEN z=k (2.10)

dengan Ai adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden, dan k adalah suatu

konstanta (tegas) sebagai konsekuen.

2. Model Fuzzy Sugeno Orde-Satu

Secara umum bentuk model fuzzy SUGENO Orde- Satu adalah:

IF (x1 is A1) • ... • (xN is AN) THEN z =p1 * x1 + … + pN * xN + q (2.11)

dengan Ai adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden, dan pi adalah suatu

konstanta (tegas) ke-i dan q juga merupakan konstanta dalam konsekuen.

Apabila komposisi aturan menggunakan metode SUGENO, maka deffuzifikasi

dilakukan dengan cara mencari nilai rata-ratanya.

(Sri Kusuma Dewi dan Hari Purnama. 2009)

2.3 Microcontroller ATMEGA8535

Microcontroller dan microprocessor mempunyai beberapa perbedaan. Microprocessor yang terdapat pada komputer seperti Intel Pentium, hanya dapat bekerja apabila terdapat komponen pendukung seperti RAM (Random Access

Memory), hard disk, motherboard, perangkat I/O, dll. Komponen-komponen tersebut diperlukan karena microprocessor hanya dapat melakukan pengolahan data, namun

tidak dapat menyimpan data, menyimpan program, menerima masukan dari user secara langsung, ataupun menyampaikan data hasil pemrosesan ke keluaran. Berbeda

STIKOM

(32)

dengan microprocessor, microcontroller sudah dilengkapi dengan

komponen-komponen yang dikemas dalam satu chip seperti memori, perangkat I/O, timer, ADC

(Analog to Digital Converter), dll. Hal ini membuat microcontroller lebih tepat untuk

digunakan pada aplikasi embedded system. (Husanto, 2008)

Microcontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 Bit, sehingga semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi

dieksekusi dalam satu siklus instruksi clock. Dan ini sangat membedakan sekali dengan instruksi MCS-51 (Berarsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12 clock. RISC adalah Reduced Instruction Set Computing sedangkan CISC adalah Complex

Instruction Set Computing (ATMEL.2011). Berikut istilah-istilah dalam microcontroler AVR:

a. Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil buatan manusia yang harus dijalankan oleh microcontroler.

b. RAM (Random Acces Memory) merupakan memori yang membantu CPU untuk

penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running

c. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) adalah

memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang

running.

d. Port I/O adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran

ataupun masukan bagi program.

e. Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung

waktu/pulsa.

STIKOM

(33)

23

f. UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) adalah jalur komunikasi data

khusus secara serial asynchronous.

g. PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa

h. ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal

analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu.

i. SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara

serial secara serial synchronous.

j. ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus microcontroler untuk

dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan

jumlah pin yang minimal.

2.3.1 Arsitektur ATMEGA8535

Arsitektur microcontroler AVR ATMega8535 dapat diperhatikan pada

Gambar 2.9.

STIKOM

(34)

Gambar 2.9. Arsitektur ATMega8535 (ATMEL.2011)

Berikut keterangan arsitektur ATMega8535:

a. Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D

b. ADC 10 bit sebanyak 8 Channel

c. Tiga buah timer atau counter dengan kemampuan pembanding

d. 32 register

e. Watchdog Timer dengan oscilator internal

f. SRAM sebanyak 512 byte

g. Memori Flash sebesar 8 kb

h. Sumber Interrupt internal dan eksternal

i. Port SPI (Serial Pheriperal Interface) j. EEPROM on board sebanyak 512 byte

k. Komparator analog

l. Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)

untuk komunikasi serial.

STIKOM

(35)

25

2.3.2 Fitur ATMEGA8535

a. Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

b. Ukuran memori flash 8KB, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512 byte.

c. ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel.

d. Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps

e. Mode Sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik f. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

2.3.3 Konfigurasi Pin ATMEGA8535

Pin-pin microcontroler ATMEGA8535 dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10. Pin-pin ATMEGA8535 (ATMEL.2011)

Berikut keterangan pin ATMEGA8535:

a. Port A (PA0 - PA7)

STIKOM

(36)

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan

internal pull-up resistor atau dapat diatur per bit. Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction

Register port A (DDRA) harus diatur atau disetting terlebih dahulu sebelum Port A

digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin

port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi ADC. b. Port B (PB0 - PB7)

internal pull-up resistor atau dapat diatur per bit. Output buffer Port B dapat memberi

arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction

Register port B (DDRB) harus diatur atau diatur terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga

memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam Tabel

2.1.

Tabel 2.1. Keterangan Port B ATMEGA8535

Port Pin Fungsi Khusus

PB0 T0 = timer/counter 0 external counter input PB1 T1 = timer/counter 0 external counter input PB2 AIN0 = analog comparator positive input PB3 AIN1 = analog comparator negative input PB4 SS = SPI slave select input

PB5 MOSI = SPI bus master output / slave input PB6 MISO = SPI bus master input / slave output PB7 SCK = SPI bus serial clock

Sumber : ATMEL.2011

STIKOM

(37)

27

c. Port C (PC0 - PC7)

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor atau dapat diatur per bit. Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction

Register port C (DDRC) harus diatur atau diatur terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang

bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C

(PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timer atau counter 2.

d. Port D (PD0 - PD1)

internal pull-up resistor atau dapat diatur per bit. Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus diatur atau diatur terlebih dahulu sebelum

Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin

port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam Tabel 2.2

STIKOM

(38)

[image:38.612.63.567.79.642.2]

Tabel 2.2. Keterangan Port D ATMEGA8535

Port Pin Fungsi Khusus PD0 RDX (UART input line)

PD1 TDX (UART output line)

PD2 INT0 (external interrupt 0 input) PD3 INT1 (external interrupt 1 input)

PD4 OC1B (timer/counter1 output compareB match output) PD5 OC1A (timer/counter1 output compareA match output)

Tabel 2.3. Keterangan Port D ATMEGA8535

Port Pin Fungsi Khusus PD6 ICP (timer/counter1 input capture pin)

PD7 OC2 (timer/counter2 output compare match output) Sumber : ATMEL.2011

e. RESET

RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan

low selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan direset.

f. XTAL1

XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit.

g. XTAL2

XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.

h. AVCC

Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.

i. AREF

AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk

operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus dibeikan

ke kaki ini.

STIKOM

(39)

29

j. AGND

AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah.

2.3.4 Timer / Counter

ATMega8535 mempunyai timer/counter yang berfungsi sebagai

pencacah/pewaktuan. Karena ATMega8535 mampu memakai crystal berfrekuensi sampai dengan 16 MHz maka mikrokontroler ini dapat mencapai 16MIPS (Million

Instruction per Second).

Pada mikrokontroler ATMega 8535 perlu diperhatikan pemilihan sumber clock. Hal ini berhubungan dengan frekuensi yang kita inginkan. Jika kita ingin menggunakan

frekuensi 12MHz dengan sumber clock eksternal maka perlu dilakukan kalibrasi fuse

bit mikrokontroler dengan downloader, jika tidak maka mikrokontroler akan menggunakan frekuensi dengan sumber clock internal sekitar 4 MHz.

a. Prescaler

Timer pada dasarnya hanya menghitung pulsa clock. Frekuensi pulsa clock yang

dihitung tersebut bisa sama dengan frekuensi crystal yang dipasang atau dapat diperlambat menggunakan prescaler dengan faktor 8, 64, 256 atau 1024. Berikut

penjelasannya:

Sebuah AVR menggunakan crystal dengan frekuensi 8 MHz dan timer yang digunakan adalah timer 16 bit, maka maksimum waktu timer yang bisa dihasilkan

adalah:

STIKOM

(40)

TMAX = 1/fCLK x (FFFFh+1) = 0.125uS x 65536 = 0.008192 S (2.12) Untuk menghasilkan waktu timer yang lebih lama dapat digunakan prescaler, misalnya 1024, maka maksimum waktu timer yang bisa dihasilkan adalah :

TMAX = 1/fCLK x (FFFFh+1) x N = 0.125uS x 65536 x 1024 = 8.388608 S (2.13)

b. Macam - macam Timer / Counter

1. Timer / Counter 0

Merupakan 8 bit timer/counter, pengaturan timer/Counter 0 diatur oleh TCCR0

(Timer/Counter control register 0) seperti berikut ini:

Gambar 2.11. Register TCCR0

a. Bit 3 ~ 7 digunakan untuk setting PWM.

b. Bit 2, 1, 0 (CS02, CS01, CS00): Clock select. Ketiga bit tersebut memilih

sumber clock yang akan digunakan oleh timer/counter.

2. Timer/Counter 1

Merupakan 16-bit timer/counter sehingga terdapat perbedaan cara pengaksesannya

dengan 8-bit timer/counter. 16-bit (1 word) timer/counter harus diakses dengan 8 bit high dan 8 bit low.

Pengaturan Timer/Counter1 juga diatur oleh register TCCR1B.

STIKOM

(41)

31

Gambar 2.12. Register TCCR1B

Bit 2,1,0 (CS1 2:0): Clock Select. Ketiga bit tersebut (CS2/CS1/CS0) mengatur sumber clock yang digunakan untuk Timer/Counter1.

3. Timer/Counter 2

Timer/Counter 2 adalah 8-bit Timer/Counter, pengaturan pada Timer/Counter 2 diatur oleh TCCR2 (Timer/Counter Control Register 2).

Gambar 2.13. Register TCCR2

Bit 2,1,0 (CS22; CS21, CS20): Clock Select. Ketiga bit ini memilih sumber clock yang akan digunakan oleh Timer/Counter.

Berikut konfigurasi bit clock select untuk memilih sumber clock

Tabel 2.4. Konfigurasi Bit Clock Select

STIKOM

(42)

c. Register TIMSK dan TIFR

Selain register-register di atas, terdapat pula register TIMSK (Timer/Counter

Interrupt Mask Register) dan register TIFR (Timer/Counter Interrupt Flag Register).

Gambar 2.14. Register TIMSK

1. OCIEx: Output Compare Match Interrupt Enable. Jika bit tersebut diberi logika 1 dan bit I SREG juga berlogika 1, maka bisa dilakukan enable interupsi Output Compare Match Timer/Counter x.

2. TOIEx: Overflow Interrupt Enable. Jika diberi logika 1 dan bit I SREG juga berlogika 1, maka bisa dilakukan enable interupsi Overflow Timer/Counter x.

3. TCIE1: Timer/Counter 1, Input Capture Interrupt Enable

Gambar 2.15. Register TIFR

4. OCFx: Output Compare Flag. Bernilai 1 (set) jika terjadi compare match antara Timer/Counter x dan data di OCRx (Output Compare Register x). OCFx di-clear secara hardware ketika pengeksekusian corresponding

interrupt handling vector. Atau, jika diberi nilai 1 secara lagsung ke bit flag. Saat bit I SREG, OCIEx, dan OCFx set (berlogika 1), maka Timer/Counter x

Compare Match Interrupt dieksekusi.

STIKOM

(43)

33

5. TOVx: Timer/Counter x Overflow Flag. Bit ini akan set (bernilai 1) saat terjadi overflow di Timer/Counter x. TOVx akan clear (bernilai 0) secara hardware saat pengeksekusian corresponding interrupt handling vector. Atau, diberikan logika 1 ke bit flag. Saat bit i SREG, TOIEx (Timer/Counter x

Overflow Interrupt Enable), dan TOVx set, akan terjadi pengeksekusian Timer/Counter x Overflow Interrupt. Pada mode PWM, bit ini set ketika

Timer/Counter x mengubah arah perhitungan hingga menuju nilai 0×00.

e. Setting Timer

Sebelum kita melakukan setting timer maka kita tentukan dahulu nilai delay yang kita

inginkan lalu bisa kita dapatkan nilai TCNTnya

(2.14)

TCNT : Nilai timer (Hex)

fCLK : Frekuensi clock (crystal) yang digunakan (Hz) T timer : Waktu timer yang diinginkan (detik)

N : Prescaler (1, 8, 64, 256, 1024)

1+FFFFh : Nilai max timer adalah FFFFh dan overflow saat FFFFh ke 0000h

( ATMEL Corporation. 2011. ATMEGA8535 )

2.4 Mini - Servomotor

Pemilihan motor untuk pergerakan kaki adalah sangat penting dalam

menentukan unjuk kerja robot dalam melakukan pergerakan. Motor harus memiliki

daya dan torsi yang cukup besar untuk mengatasi berat total robot. Dalam

STIKOM

(44)

pembangunan robot ini jenis motor yang digunakan adalah motor servo, alasan

penggunaan motor ini dikarenakan penggunaan motor servo tidak memerlukan

gearbox serta rangkaian driver, hal ini disebabkan pada motor servo itu sendiri sudah

terdapat gearbox dan driver elektronik sehingga motor servo dapat langsung

dihubungkan dengan microcontroller. Selain itu untuk motor seukurannya motor

servo mempunyai daya torsi yang cukup besar sehingga cocok untuk pembuatan

robot berkaki.

Gambar 2.16. Mini – Servomotor (DIGIWARE.2011)

Untuk mengontrol pergerakan motor digunakan metoda PWM (Pulsa Width

Modulation). PWM adalah merupakan suatu metoda untuk mengatur pergerakan motor dengan cara mengatur prosentase lebar pulsa high terhadap perioda dari suatu

sinyal persegi dalam bentuk tegangan periodik yang diberikan ke motor.

Motor servo akan dapat menerima pulsa setiap 20 ms. Panjang dari pulsa akan

berpengaruh terhadap perputaran dari motor, sebagai contoh jika panjang pulsa 1,5

STIKOM

(45)

35

ms, akan membuat motor berputar sebanyak 90 derajat, jika lebar pulsa lebih besar

dari 1.5 ms, motor akan berputar mendekati 180 derajat sedangkan jika lebih kecil

dari 1,5 ms motor akan berputar mendekati 0 derajat. Motor servo dapat berputar

sebanyak 90 sampai 180 derajat, selain itu ada juga yang dapat berputar 360 derajat.

Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada tabel 2.5. (Widodo Budiharto. 2010 )

Tabel 2.5. Konfigurasi posisi servo

2.5 LCD (Liquid Cell Display) 2 x 16

LCD (Liquid Cell Display) merupakan suatu alat yang dapat menampilkan

karakter ASCI sehingga kita bisa menampilkan campuran huruf dan angka sekaligus.

LCD didalamnya terdapat sebuah mikroprosesor yang mengendalikan tampilan, kita

hanya perlu membuat program untuk berkomunikasi.

STIKOM

(46)

Gambar 2.17. LCD 2 x 16 (lcd-module.2011)

Untuk menampilkan data dari microcontroller ke LCD 2 x 16, kita

hubungkan kaki – kaki LCD 2 x 16 ke salah satu port pada microcontroller. Kita bisa

menghubungkan ke semua port baik port A, port B, port C, maupun port D. Setelah

terhubung kita hanya perlu membuat program.

Tabel 2.6. Deskirpsi pin LCD ke port Microkontroller

Pin Deskripsi

1 GND (GND)

2 VCC (VCC)

3 Tegangan kontras LCD (GND)

4 Register select, 0 = Register Command, 1 = Register Data (PortC.0)

5 1 = Read, 0 = Write (PortC.1)

6 Enable Clock LCD (PortC.2)

7 Data Bus 0 (tidak dipakai)

11 Data Bus 4 (PortC.4)

15 Tegangan positif backlight (VCC)

16 Tegangan negatif backlight (Gnd)

LCD 2 x 16 mempunyai 16 pin. Seluruh pin tesebut tersambung ke microcontroller

pada port C. Pada portC.4 sampai portC.7 merupakan pin data bit LCD DB4 sampai

dengan DB7, sedangkan pada pin 2 dan pin 3 terhubung dengan ground. Pin 1 tersambung dengan 5 volt. Pin RS ( Register Select ) tehubung pada portC.0.

STIKOM

(47)

37

Jika RS = 0 maka data pada DB4 sampai dengan DB7 akan dianggap sebagai

instruksi, sedangkan jika RS = 1 maka data pada DB4 sampai dengan DB7 akan

dianggap sebagai karakter.

RW ( Read / Write ) berfungsi sebagai mode tulis dan mode baca. Jika RW (Read /

Write) = 1 maka mode yang akan dijalankan adalah mode baca begitu pula sebaliknya. PortC.2 disambungkan ke pin E (Enable) yang berfungsi sebagai clock.

Jika Enable diberikan sinyal hi-lo maka data karakter maupun intruksi yang akan dijalankan akan diterima pada LCD.

( LCD-Module. 2011 )

STIKOM

(48)

60

PENGUJIAN SISTEM

Pengujian sistem yang dilakukan penulis merupakan pengujian terhadap perangkat keras dan perangkat lunak dari sistem secara keseluruhan yang telah selesai dibuat untuk mengetahui komponen-komponen sistem apakah berjalan dengan baik.

4.1 Pengujian Minimum System 4.1.1 Tujuan

Pengujian minimum system bertujuan untuk mengetahui apakah minimum system dapat melakukan proses signature dan download program ke mikrokontroler dengan baik.

4.1.2 Alat yang digunakan

1. Rangkaian minimum system ATMega8535. 3. Downloader.

4. PC

5. Program CodeVisionAVR. 6. Power supply 1000mA - 12V.

7. Regulator +5V.

4.1.3 Prosedur pengujian

1. Aktifkan power supply dan hubungkan dengan regulator serta minimum system. 2. Sambungkan minimum system dengan kabel downloader pada port parallel.

STIKOM

(49)

61

3. Selanjutnya aktifkan PC dan jalankan program CodeVisionAVR.

4. Untuk download program yang telah dibuat kedalam minimum system maka yang harus dilakukan adalah menjalankan menu Chip Signature programmer pada CodeVisionAVR.

5. Setelah proses signature selesai maka selanjutnya proses compile project dengan menekan F9 pada keyboard kemudian proses download program ke mikrokontrolermasuk ke menu  make project pada CodeVisionAVR.

4.1.4 Hasil pengujian

[image:49.612.48.566.116.680.2]

Dari percobaan diatas apabila menu chip signature programmer, download program dapat berhasil dikerjakan maka minimum system dapat dikatakan bekerja dengan baik. Tampilan dari program chip signature pada CodeVisionAVR yang akan digunakan untuk menuliskan program dan melakukan percobaan terhadap minimum system. Hasil program chip signature dapat di lihat pada Gambar 4.1. berikut:

Gambar 4.1. Tampilan Chip Signature

STIKOM

(50)

Pada Gambar 4.2. menunjukan bahwa minimum system telah berhasil men-download program ke mikrokontrolersehingga program telah berhasil dijalankan.

Gambar 4.2. Tampilan Download Program

4.2 Pengujian LCD 4.2.1 Tujuan

Pengujian LCD display ini dilakukan untuk memilih menu dan mengetahui posisi halaman lalu untuk ditampilkan. Pengujian LCD juga dilakukan bertujuan untuk mengetahui apakah LCD sudah bekerja sehingga dapat menampilkan karakter sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian LCD dilakukan dengan memprogram karakter atau tulisan yang ingin ditampilkan dan kemudian dicocokan dengan tampilan yang ada pada layar LCD tersebut.

1. Rangkaian minimum system ATMega8535. 2. Power supply 1000mA - 12V.

3. Regulator +5V. 4. LCD 16x2.

4.2.3 Prosedur pengujian

1. Hubungkan LCD dengan minimum system.

2. Aktifkan power supply dan hubungkan dengan regulator serta minimum system.

STIKOM

(51)

63

3. Download program untuk pengujian LCDke dalam mikrokontroler. 4. Amati data yang tertampil pada LCD.

4.2.4 Hasil pengujian

Pengujian LCD merupakan pemrograman dari mikrokontroler di tampilkan ke LCD. Hasil capture pengujian LCD dapat dilihat pada Gambar 4.3. berikut:

Gambar 4.3. Hasil pengujian LCD

Dari hasil pengujian diatas menunjukkan bahwa LCD dapat menampilkan output sensor ultrasound.

4.3 Pengujian Sensor Ultrasound 4.3.1 Tujuan

Pengujian sensor ultrasound dilakukan untuk mengetahui informasi jarak dari suatu halangan yang berada di depan robot, dan akan di tampilkan ke LCD.

4.3.2 Alat yang digunakan

1. Rangkaian minimum system ATMega8535

STIKOM

(52)

2. Power supply 1000mA - 12V 3. Regulator +5V

4. Sensor ultrasound 5. LCD

4.3.3 Prosedur pengujian

1. Hubungkan Sensor ultrasound, LCD dengan minimum system.

3. Amati data yang tertampil pada LCD.

4. Lakukan percobaan beberapa kali untuk mengetahui error sensitifnya sensor, error dalam hal ini adalah akurasi sensor dalam mendeteksi jarak dari suatu halangan.

4.3.4 Hasil pengujian

Hasil percobaan sensor ultrasound setelah melalui fungsi ini, dengan cuplikan program :

unsigned int ultrasonic()

{

unsigned int count=0;

unsigned int jarak;

ARAH=OUT;//mengatur PIN I/O sebagai output

PULSE=1;//memberikan tanda ke PING untuk memancarkan ultrasonic burst

delay_us(5);//waktu tunggu sebelum pengukuran min. 2us biasanya 5us

PULSE=0;//menberikan sinyal low ke PING

ARAH=INP;//arah PIN I/O diatur sebagai input

PULSE=1;//mengatur PIN I/O sebagai pill-up

STIKOM

(53)

65

while (ECHO==0) {};//menunggu sinyal ECHO high

while (ECHO==1)

{

count++; //menghitung lebar sinyal ECHO high

}

jarak=(unsigned int)(((float)count)/7.2);//nilai pembagi dikalibrasi sampai

sesuai dengan satuan yang diinginkan

return(jarak);//mengembalikan jarak ke fungsi ultrasonic dengan tipe data

unsigned int

}

Hasil dari pada sensor dapat dilihat pada Tabel 4.1. berikut: Tabel 4.1. Hasil pengujian sensor ultrasound

No

Jarak Sebenarnya (cm )

Jarak Terdet eksi (cm )

1 7 7.1

2 10 10

3 15 15.4

4 20 20.3

5 26 26

6 30 30.4

7 34 34

8 40 40.8

9 43 43.8

10 50 50.2

11 55 55.3

12 60 60

13 65.5 65.8

14 70 70

15 77 77.2

16 82.5 82.7

17 90 90

18 96 96.5

19 98 98.2

20 100 100

STIKOM

(54)

Pada Tabel 4.1 didapatkan hasil pengukuran jarak sebenarnya dengan jarak yang terdeteksi oleh sensor tidak terlalu berbeda. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa sensor ultrasound mampu bekerja dengan baik.

4.4 Pengujian Motor Servo 4.4.1 Tujuan

Pengujian ini dilakukan untuk menguji apakah motor servo dapat bergerak sesuai dengan program dan pwm yang telah ditentukan.

1. Rangkaian minimum system ATMega8535 2. Power supply 1000mA - 12V

3. Regulator +5V 4. Motor servo 5. Kabel downloader

4.4.3 Prosedur pengujian

1. Hubungkan kabel downloader dengan minimum system.

3. Download program tesservo ke mikrokontrol.

4. Hubungkan motor servo dengan minimum system yaitu pada PORT A.

STIKOM

(55)

67

4.4.4 Hasil pengujian

Minimum system langsung menjalankan program yang telah didownload dan motor servo langsung menyala dan bergerak sesuai dengan program yang dibuat. Pada pengujian ini didapat hasil seperti pada table 4.2

Tabel 4.2. Hasil pengujian motor servo

No Input PWM Posisi Servo 1 Posisi Servo 2 Posisi Servo 3 Posisi Servo 4 Posisi Servo 5 Posisi Servo 6 Posisi Servo 7 Posisi Servo 8 1 5 -90° -90° -90° -90° -90° -90° -90° -90° 2 10 -45° -45° -45° -45° -45° -45° -45° -45° 3 12 -42° -42° -42° -42° -42° -42° -42° -42°

4 15 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0° 0°

5 18 42° 42° 42° 42° 42° 42° 42° 42°

6 20 45° 45° 45° 45° 45° 45° 45° 45°

7 25 90° 90° 90° 90° 90° 90° 90° 90°

Dari hasil pengujian ini didapatkan bahwa motor servo mampu bergerak sesuai dengan pwm dan program yang telah dibuat. Hasil capture pengujian motor servo dapat dilihat pada gambar 4.4 dan gambar 4.5.

Gambar 4.4. Hasil pengujian servo dengan pwm 5

STIKOM

(56)

Gambar 4.5. Hasil pengujian servo dengan pwm 12

4.5 Pengujian Logika Fuzzy 4.5.1 Tujuan

Pengujian ini dilakukan untuk menguji apakah program fuzzy yang dibuat telah berjalan sesuai dengan keinginan dan kebutuhan tugas akhir ini.

4.5.2 Alat yang digunakan

3. Regulator +5V. 4. Motor servo. 5. Sensor ultrasound. 6. LCD.

STIKOM

(57)

69

4.5.3 Prosedur pengujian

1. Hubungkan sensor ultrasound, motor servo, dan LCD dengan minimum system.

3. Amati data yang tertampil pada LCD

4. Lakukan percobaan beberapa kali untuk mengetahui keluaran sensor ultrasound dan program fuzzy.

4.5.4 Hasil pengujian

Hasil pengujian dilakukan secara bertahap dengan posisi jarak yang presisi dengan bantuan LCD sebagai informasi jarak sensor dengan halangan, dapat dilihat pada tabel 4.7. Pengukuran dan perhitungan Fuzzy.

Tabel 4.3. Pengukuran dan perhitungan Fuzzy

Kondisi

Sensor

Ultrasound Dekat

Agak

Sedang Sedang

Agak

Jauh Jauh z = (zd+zas+zs+zaj+zj)

/ (d+as+s+aj+j)

Nilai Delay

(ms)

(mm) zd = d * 2000

zas = as * 1400

zs = s * 700

zaj = aj * 350

zj = j * 200

100 2000 0 0 0 0 2000 2000

200 1332 466 0 0 0 1800 1800

300 666 932 0 0 0 1600 1600

400 0 1400 0 0 0 1400 1400

500 0 932 233 0 0 1166 1166

600 0 466 467 0 0 933 933

700 0 0 700 0 0 700 700

800 0 0 462 117 0 580 580

STIKOM

(58)

900 0 0 233 233 0 466 466

1000 0 0 0 350 0 350 350

1100 0 0 0 315 180 275 275

1200 0 0 0 280 160 275 275

1300 0 0 0 245 140 275 275

1400 0 0 0 210 120 275 275

1500 0 0 0 175 100 275 275

1600 0 0 0 140 80 275 275

1700 0 0 0 105 60 275 275

1800 0 0 0 70 40 275 275

1900 0 0 0 35 20 275 275

2000 0 0 0 0 0 200 200

4.6 Pengujian Keseluruhan Sistem 4.6.1 Tujuan

Pengujian keseluruhan sistem bertujuan untuk mengetahui apakah sistem yang dirancang dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan yang diharapkan.

4.6.2 Alat yang digunakan

3. Regulator +5V. 4. Motor servo. 5. Sensor ultrasound. 6. LCD.

4.6.3 Prosedur pengujian

1. Hubungkan sensor ultrasound, motor servo, dan LCD dengan minimum system.

STIKOM

(59)

71

3. Amati jalan nya proses eksekusi program pada alat dan yang tertampil pada LCD.

4.6.4 Hasil pengujian

Pengujian keseluruhan sistem dilakukan dengan melakukan pengamatan terhadap cara jalan robot, dan mengamati kecepatan langkah kaki robot berdasarkan jarak halangan yang dibaca oleh sensor ultrasound dan tertampil pada LCD.

a. LCD dapat menampilkan jarak halangan serta output dari program fuzzy.

Gambar 4.6. Tampilan LCD.

STIKOM

(60)

b. Sensor ultrasound berjalan dengan baik dalam mendeteksi halangan.

c. Motor servo mampu bergerak dengan baik sesuai dengan nilai pwm dan program yang telah dibuat.

[image:60.612.44.565.145.675.2]

d. Robot dapat berjalan maju dengan baik sesuai dengan keinginan dan program yang telah dibuat, yaitu: langkah pertama adalah kaki kanan depan dan kaki kiri belakang diangkat dan maju secara bersamaan kemudian dimundurkan, langkah kedua adalah kaki kiri depan dan kaki kanan belakang diangkat dan maju secara bersamaan kemudian dimundurkan. Langkah-langkah robot berjalan terlihat pada gambar 4.7.

Gambar 4.7. Langkah-langkah robot.

STIKOM

(61)

73 BAB V PENUTUP

Berdasarkan pengujian pada perangkat keras dan perangkat lunak yang dipergunakan dalam tugas akhir ini, maka dapat diambil kesimpulan dan saran-saran dari hasil yang diperoleh.

5.1. Kesimpulan

Setelah melakukan penelitian ini, penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Motor servo yang diberi nilai masukkan pwm 5,10,12,18, dan 20, dapat bergerak sesuai dengan ketentuan.

2. Program robot quadropod yang dibuat mampu mengendalikan pergerakan robot.

3. Algoritma fuzzy yang dibuat mampu mengambil keputusan terhadap jarak, sehingga kecepatan langkah kaki robot bisa diatur, apabila robot semakin mendekati halangan maka akan semakin pelan pula kecepatan langkah kaki robot tersebut.

5.2. Saran

Sebagai pengembangan dari penelitian yang telah dilakukan, penulis memberikan saran sebagai berikut:

1. Menggunakan sistem pergerakan 3 DOF (Degree Of Freedom) untuk memperhalus gerakan kaki robot.

STIKOM

(62)

2. Penambahan jumlah motor sehingga robot dapat berjalan dengan beberapa variasi gerakkan.

3. Peningkatan sensor baik penambahan jumlah sensor yang digunakan atau mengimplementasikan webcam pada robot sehingga robot dapat melakukan tugas yang lebih kompleks.

STIKOM

(63)

75

DAFTAR PUSTAKA

Andrianto, Heri, 2008. ”Pemprograman Mikrokontroler AVR ATMEGA16 Menggunakan

Bahasa C (CodeVision AVR)”. Informatika. Bandung.

ATMEL Corporation. 2005, ATmega8535, (Online) (http://www.atmel.com , diakses 20 Juli

2011 )

Budiharto, Widodo. 2010, Robotika Teori + Implementasi. Yogyakarta : Penerbit Andi Offset.

LCD-MODULES, (Online) ( www.lcd-modules.com.tw , diakses 15 November 2011)

Mengukur Jarak Dengan Sensor Ultrasound , (Online)

(

http://blog.indorobotika.com/arduino/mengukur-jarak-dengan-sensor-ultrasonik-dan-arduino.html , diakses pada 5 Januari 2012)

PARALLAX INC. 2006, PING)))TM Ultrasonic Distance Sensor, (Online ) (www.parallax.com,

diakses 17 Oktober 2011 )

Sri Kusumadewi, Hari Purnomo, 2010. Aplikasi Logika Fuzzy edisi 2,

Graha Ilmu, Yogyakarta.