PEMBUATAN SISTEM PENGATURAN LAMPU LALU LINTAS MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16 SKRIPSI

(1)

1

PEMBUATAN SISTEM PENGATURAN LAMPU LALU LINTAS MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 16

SKRIPSI

AHMAD QADAR GINTING 160821016

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

MEDAN 2018

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PEMBUATAN SISTEM PENGATURAN LAMPU LALU LINTAS MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 16

SKRIPSI

Diajukan Untuk Melengkapai Tugas dan Memenuhi Syarat Mencapai Gelar Sarjana Sains

AHMAD QADAR GINTING 160821016

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

MEDAN 2018

(3)

i

PERSETUJUAN

(4)

PEMBUATAN SISTEM PENGATURAN LAMPU LALU LINTAS MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 16

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Agustus 2018

Ahmad Qadar Ginting 160821016

(5)

iii

PENGHARGAAN

Alhamdulillahirabbil‟alamiin, puji dan syukur kepada Allah SWT, atas segala nikmat, karunia, kesehatan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini dengan judul Pembuatan sistem lampu lalu lintas menggunakan sensor LDR berbasis mikrokontroler atmega 16

Shalawat dan salam kepada junjungan kita Rasulullah Muhammad SAW, semoga kita mendapatkan syafa‟atnya dikemudian hari kelak. Aamiin.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan rasa hormat maupun ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya skripsi ini. Terimakasih penulis ucapkan terkhusus untuk kedua orang tua tercinta Ayahanda Muhammad Beres Ginting yang telah membesarkan dan memberikan kasih sayang, dukungan secara moral dan materi kepada penulis hingga saat ini.. dan Ibunda saya Siti Zubaidah Tarigan, atas do‟a, kepercayaan, dukungan, semangat, dan materi yang telah diberikan kepada penulis selama penulis mengenyam pendidikan di bangku perkuliahan hingga terselesaikanya skripsi ini. Kepada adik tersayang ahmad Taufiq Ginting, atas do‟a, dukungan dan semangat yang telah diberikan kepada penulis selama penulis menyelesaikan skripsi ini. Kepada abang Tersayang Muhammad Barqah Ginting, atas do‟a, dukungan secara materi dan moral serta semangat dalam membantu untuk terselesaikan nya skripsi ini. Dan tak lupa pula penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, sebagai ketua Departemen Fisika FMIPA USU

2. Bapak Drs.Takdir Tamba, M.Eng.Sc sebagai pembimbing yang telah bekontribusi membantu penulis dalam memberikan ide, saran, kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini

3. Dosen-dosen di Departemen Fisika yang telah memberikan ilmu selama penulis mengenyam perkuliahan.

(6)

dalam penyelesaian skripsi ini.

5. Bang Fatur yang telah mengajari dan memberikan saran kepada penulis agar penulis memahami dan dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

6. Rekan eko sumantri yang berperan penting dalam memberikan masukan dan saran untuk penulis untuk penyelesaian skripsi yang baik.

7. Sahabat Penulis putri agustian, agus, sarah, lokot yang berperan penting dalam memberikan nasehat semangat untuk penulis.

8. Teman-teman sejawat dan seperjuangan fadlan muhammad, sahat ,eko sumantri, reihan,. Yang juga memebrikan nasehat dan motivasi kepada penulis dalam penulisan skripsi.

9. Adik saya teman serumah(coya) terimakasih atas semangat dan dukunganya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

10. Serta pihak-pihak lain yang telah ikut serta membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca.Semoga hasil skripsi ini menjadi Ibadah bagi penulis dan bermanfaat bagi pembaca. Aamiin Ya Rabbal‟alamin.

Medan, 26 Juli 2018

Ahmad Qadar Ginting

(7)

v

PEMBUATAN SISTEM PENGATURAN LAMPU LALU LINTAS MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS

MIKROKONTROLER ATMEGA 16

ABSTRAK

Ini telah membangun lampu lalu lintas simulator untuk mengatur lama waktu lampu hijau, kuning, dan merah pada dua arah jalan. Menyetel lama waktu pencahayaan dibuat pada daftar program bahasa C menggunakan perangkat lunak (perangkat lunak) proteus untuk memecahkan masalah manajemen lalu lintas. Dalam variabel output simulator kontrol lalu lintas adalah panjang waktu lampu hijau untuk dua lajur. Output yang diperoleh dari program listing menggunakan bahasa C.

perangkat lunak untuk digunakan sebagai data referensi dalam pembuatan program untuk menentukan durasi hijau cahaya. Program kemudian ditanamkan ke IC mikrokontroler Atmega16. Hasil desain simulator menunjukkan lampu lalu lintas, bahasa C dapat digunakan sebagai pembuat keputusan tentukan lama waktu lampu hijau tergantung pada mikrokontroler sebagai kontrol.

Kata kunci: TrafficLight, Microcontroler, Proterus

(8)

ATMEGA 16

ABSTRACT

It has built a simulator traffic lights to set the length of time the light is green, yellow, and red on a two-way street. Setting the length of time the lighting is made on the C language program listings using the software (software) proteus to solve traffic management problems. In traffic control simulator output variable is the length of time the green light for two lanes. The output obtained from the listing program using C language software to be used as reference data in the creation of programs to determine the duration of the green light. The program then implanted into the ATmega16 microcontroller IC. The results of the simulator design a traffic light shows, the C language can be used as decision-makers to determine the length of time the green light depending on the microcontroller as a control.

Keywords: TrafficLight, Microcontroler, Proterus

(9)

vii

DAFTAR ISI

Persetujuan i

Pernyataan ii

Penghargaan iii

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Lampiran xi

BAB I Pendahuluan

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 1

1.3 Tujuan Penulisan 2

1.4 Batasan Masalah 2

1.5 Sistematika Penulisan 2

BAB II Tinjauan Teoritis

2.1 Lalu lintas 4

2.2 Pengenalan Mikrokontroler 5

2.2.1 Sejarah mikrokontroler 6

2.2.2 Mikrokontroler Atmega 16 9

2.2.3 Konfigurasi Pin Atmega 16 10

2.3 Sensor LDR 13

2.3.1 Jenis Jenis Sensor Cahaya 14

2.4 Display LCD 14

2.4.1 Konfigurasi Pin LCD 18

2.5 LED (Light Emitting Diode) 19

2.6 Resistor 20

2.7 Relay 21

2.8 Adaptor 23

2.8.1 Bagian bagian adaptor 24

(10)

3.2 Perancangan Rangkaian Adaptor 27

3.3 Rangkaian Relay 28

3.4 Perancangan Rangkaian Atmega 16 29

3.5 Rangkaian Sensor LDR 30

3.6 Rangkaian Traffic light 31

3.7 Rangkaian Lampu Jalan 31

3.8 Rangkaian Lengkap 32

3.9 Flowchaet Sistem 33

3.10 Sketsa Persimpangan Beserta Peletakan Komponen 34

BAB IV Hasil Dan Analisis

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Atmega 16 35

4.2 Pengujian Sensor LDR 37

4.3 Pengujian LCD 38

4.4 Pengujian Modul Perangkat 40

4.5 Analisa Sistem Keseluruhan 42

BAB V Kesimpulan Dan Saran

5.1 Kesimpulan 43

5.2 Saran 43

Daftar Pustaka Lampiran

Lampiran 1 Program Keseluruhan Sistem Lampiran 2 Gambar Alat

Lampiran 3 Gambar Rangkaian Lengkap

Lampiran 4 Datasheet Mikrokontroler ATMega16

(11)

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Konfigurasi Pin LCD 18

Tabel 2 Pengujian Pin Mikrokontroler Atmega 16 36

Tabel 3 Pengujian Sensor LDR 38

Tabel 4 Pengujian Pin Display LCD 39

Tabel 5 Pengujian Sistem Kerja Prototipe 37

(12)

Gambar 2.1 IC Mikrokontroler 6

Gambar 2.2 Mikrokontroler 7

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega16 12

Gambar 2.4 Sensor LDR 13

Gambar 2.5 LCD 16x2 16

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin LCD 18

Gambar 2.7 LED (light emitting diode) 19

Gambar 2.8 Resistor 20

Gambar 2.9 Bentuk Adaptor 24

Gambar 3.1 Blok Diagram 26

Gambar 3.2 Perancangan Rangkaian Adaptor 27

Gambar 3.3 Rangkaian Relay 28

Gambar 3.4 Rangkaian Atmega 16 30

Gambar 3.5 Sensor LDR 30

Gambar 3.6 Traffic light 31

Gambar 3.7 Lampu Jalan 31

Gambar 3.8 Rangkaian Lengkap 32

Gambar 3.9 FlowChart Sistem 33

Gambar 3.10 Sketsa Persimpangan Beserta Peletakan Komponen 34

Gambar 4.1 Pengujian Mikrokontroler Atmega 16 35

Gambar 4.2 Rangkaian Sensor LDR 37

(13)

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Program Keseluruhan Sistem Lampiran 2 Gambar Alat

Lampiran 3 Gambar Rangkaian Lengkap

Lampiran 4 Datasheet Mikrokontroler ATMega16

(14)

1.1.Latar Belakang Masalah

Pada era modern sekarang ini perkembangan teknologi transportasi yang semakin hari semakin pesat dan maju baik dari sisi kualitas dan kuantitas sarana transportasi kendaraan menyebabkan pengguna alat-alat transportasi bebas memilih alat transportasi yang sesuai kondisi dan kebutuhan. Salah satu sarana perkembangan teknologi transportasi kendaraan bermotor yaitu jalan raya.

Beberapa tahun belakangan ini sering terjadi kemacetan yang parah terutama di kota-kota besar ini disebabkan akibat jumlah kendaraan yang semakin tinggi dan jumlah jalan yang tidak memadai. Oleh karena itu fungsi lampu lalu lintas menjadi sangat penting. Untuk mengatur lalu lintas di setiap tempat seperti pertigaan, perempatan, maupun perlimaan yang padat laju lalu lintasnya diperlukan alat pengaturan lalu lintas yang sering disebut traffic light. Namun demikian kendati telah digunakan lampu lalu lintas tetapi ada kalanya arus lalu lintas tidak merata, artinya pada arah-arah tertentu terjadi kepadatan yang sangat tinggi, sedangkan tidak untuk arah yang lain. Walaupun demikian lamanya timer lampu lalu lintas seringkali sama saja sehingga pada arah yang padat akan semakin padat. Oleh karena itu diperlukan suatu alat yang dapat mendeteksi kepadatan lalu lintas untuk mengontrol timer lampu lalu lintas secara otomatis. Terpicu oleh masalah tersebut, dalam skripsi ini dilakukan pengaturan perangkat yang dapat mendeteksi kepadatan lalu lintas sekaligus mengatur timer lampu lalu lintas berdasarkan panjang antrian kendaraan.

1.2.Rumusan masalah

1. Menentukan mekanisme pengaturan timer yang akan dibuat sesuai dengan prosedur yang disepakati yang mengacu pada kepadatan jalan.

2. Menentukan sumber cahaya yang digunakan serta posisi peletakannya.

3. Menentukan mekanisme Mikrokontroller ATMEGA 16

(15)

2

1.3.Tujuan penulisan

Tujuan penyusunan skripsi ini adalah membuat suatu perangkat pengatur timer lampu lalu lintas berdasarkan antrian kendaraan dengan sensor LDR yang mampu mengatur durasi lampu lalu lintas secara otomatis

1.4.Batasan Masalah

Penulis membuat alat pembuatan system pengaturan lampu lalu lintas menggunakan sensor LDR berbasis mikrokontroler ATMEGA 16 8535 dengan batasan-batasan sebagai berikut:

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler ATmega 16

2. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi kemacetan menggunakan sensor cahaya

3. Menggunakan IC ULN 2003 untuk mengontrol lampu TRafic Line

1.5. Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisikan mengenai latar belakang , rumusan masalah, Tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini berisi tentang teori dasar yang digunakan sebagai bahan Acuan proyek tugas akhir, serta komponen yang perlu diketahui Untuk mempermudah dalam memahami sistem kerja alat ini.

(16)

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

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 ATmega 16

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

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 ke mikrokontroler ATmega 16

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan daripembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

(17)

4

BAB II

TINJAUAN TEORITIS 2.1. Lalu Lintas

Lalu Lintas di dalam Undang-undang no 22 Tahun 2009 tentang lalu lintas dan angkutan jalan didefinisikan sebagai gerak kendaraan dan orang di ruang lalu lintas jalan. Sedang ^ruang lalu lintas jalan adalah prasarana yang diperuntukkan bagi gerak pindah kendaraan, orang, dan/atau barang yang berupa jalan dan fasilitas pendukung. Untuk mengendalikan pergerakan orang dan atau kendaraan agar bisa berjalan dengan lancar dan aman diperlukan perangkat peraturan perundangan yang sebagai dasar dalam hal ini Undang- undang No 22 tahun 2009 tentang lalu lintas dan angkutan jalan [1].

Kemacetan lalu lintas biasanya meningkat sesuai dengan meningkatnya mobilitas manusia pengguna transportasi, terutama pada saat- saat sibuk. Kemacetan lalulintas terjadi karena berbagai sebab diantaranya disebabkan oleh kelemahan sistem pegaturan lampu lalulintas, banyaknya persimpangan jalan, banyaknya kendaraan yang turun ke jalan, musim, kondisi jalan, dan kapasitas jalan yang tidak memadai seiring dengan bertambahnya kendaraan secara signifikan.

Berbagai usaha untuk menanggulangi kemacetan lalulintas yang dilakukan adalah dengan penambahan sarana jalan, pembangunan jalan tol, jalan layang, terowongan, sistem pengaturan lampu ATCS (Area Traffic Control System), dan lain-lain. Maka untuk mengatur lalu lintas yang sangat padat dibutuhkan rambu-rambu dan petugas kepolisian yang berjaga. Lampu lalu lintas merupakan alat yang mengatur pergerakan lalu lintas di persimpangan jalan, melalui pemisah waktu berbagai arah pergerakan yang saling berpotongan.

Lampu lalu lintas dapat memberikan keuntungan bagi peningkatan keamanan lalu lintas, mengurangi kemacetan dan memberikan keamanan bagi pengguna penyeberang jalan. Setiap lampu lalu lintas terdiri dari 3 warna yaitu merah, kuning, dan hijau dengan perincian sebagai berikut:

(18)

1. Lampu menyala merah : waktu yang diperuntukkan bagi pergerakan kendaraan untuk berhenti dan diperuntukkan bagi pejalan kaki untuk menyeberang jalan.

2. Lampu menyala merah : waktu yang diperuntukkan bagi pergerakan kendaraan untuk berhenti dan diperuntukkan bagi pejalan kaki untuk menyeberang jalan Lampu menyala hijau: waktu yang di peruntukkan bagi pengendara untuk melewati persimpangan.

Tujuan diterapkannya pengaturan lampu lalu lintas adalah sebagai berikut:

1. Menciptakan pergerakan-pergerakan dan hak berjalan secara bergantian dan teratur, sehingga meningkatkan daya dukung pertemuan jalan dalam melayani arus lalu lintas.

2. Hirarki rute bisa dilaksanakan : rute utama diusahakan untuk mengalami kelambatan (delay) minimal.

3. Mengurangi terjadinya kecelakaan dan kelambatan lalu lintas.

4. Memberikan mekanisme pengaturan lalu lintas yang lebih efektif dan murah dibandingkan pengaturan manual.

Tujuan tersebut dapat terlaksana apabila realitanya di jalan terlaksana dengan baik tanpa hambatan. Tetapi kenyataannya bahwa sering terjadi arus lalu lintas yang tidak merata, disatu arah sangat padat dan arah lainnya kosong atau tidak padat. Oleh karena itu dipikirkan untuk mengatasi hal tersebut dengan melakukan rancang bangun perangkat yang dapat mengatur timer lampu lalu lintas berdasarkan panjang antrian kendaraan.

Timer inilah yang nanti akan dapat mengatur perubahan lampu lalu lintas dengan baik sesuai dengan kepadatan masing-masing jalan.

2.2 Pengenalan Mikrokontroller

Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil ("special purpose computers") di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi serial dan paralel, port input/output, dan Analog Digital Converter.

Mikrokontroller digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suatu program.

(19)

6

Gambar 2.1 IC Mikrokontroler

Mikrokontroller adalah ilmu terapan yang pengaplikasiaannya dapat kita temui di kehidupan sehari-hari seperti jam digital, televisi, sistem keamanan rumah, dan lain-lain. Mikrokontroller juga sangat banyak digunakan dalam penelitian dan pengembangan yang dilakukan oleh peneliti, dosen, guru, bahkan sekarang banyak

mahasiswa yang mengangkat judul tesis atau skripsi/tugas akhir dengan berbasiskan mikrokontroller.

Mikrokontroller adalah komponen yang sangat umum dalam sistem elektronika modern. Penggunaannya sangat luas, dalam kehidupan kita sehari-hari baik dirumah, kantor, rumah sakit, bank, sekolah, industri, dan lain-lain.

Mikrokontroller digunakan dalam sejumlah besar sistem elektronika seperti:

sistem manajemen mesin mobil, keyboard komputer, alat ukur elektronik multimeter digital, synthesizer frekuensi, dan osiloskop ), televisi, radio, telepon digital, mobile phone, microwave oven, printer, scanner, kulkas, pendingin ruangan, CD/DVD player, kamera, mesin cuci, PLC (programmable logic controller ), robot, sistem otomasi, sistem akuisisi data, sitem keamanan, sistem EDC ( Electronic Data Capture ), mesin ATM, modem, router, dan lain-lainnya.

2.2.1 Sejarah Mikrokontroler

Sejarah mikrokontroler tidak terlepas dari sejarah mikroprosesor dan komputer. Diawali dengan ditemukannya mikroprosesor, kemudian ditemukan komputer, setelah itu ditemukan mikrokontroller.berikut ini sejarah mikrokontroler:

 Tahun 1617, John Napier menemukan sistem untuk melakukan perkalian dan pembagian berdasarka logaritma.

(20)

 Tahun 1694, Gottfriend Wilhelm Leibniz membuat mesin mekanik yang dapat melakukan operasi +, -, * , / dan akar kuadrat.

 Tahun 1835, Charles Babbage mengusulkan komputer digital (Digital Computer ) pertama didunia menggunakan punched card untuk data dan instruksi, serta program control ( looping and branching ) dengan unit aritmatik dan unik penyimpanan.

Gambar 2.2 IC Mikrokontroler

 Tahun 1850, George Boole mengembangkan symbolic logic termasuk operasi binary ( AND, OR, dll ).

 Tahun 1946, Von Neumann menyarankan bahwa instruksi menjadi ko-de numerik yang disimpan pada memori. Komputer dan semua mikrokontroler didasarkan pada komputer Von Neumann.

 Tahun 1948, ditemukannya transistor, dengan dikembangkannya kon-sep sofware ,pada tahun 1948 mulai adanya perkembangan hardware penting seperti transistor.

 Tahun 1959, pertama kali dibuatnya IC ( Integrated Circuit).

 Tahun 1971 intel membuat mikroprosesor intel 4004 mikroprosesor ini merupakan mikroprosesor pertama yang dikembangkan oleh intel (Integrated Electronics). Mikroprosesor ini terdiri dari 2250 transitor.

Intel 4004 merupakan mikroprosesor 4 bit. kemudian pdan tahun 1974, intel membuat mikroprosesor generasi kedua ( intel 8008), intel 8008 merupakan mikroprosesor 8 bit.semakin besar ukuran bit berarti mikroprosesor dapat memproses lebih banyak data. IC mikroprosesor intel 4004 dan intel 8008 ini dikemas dalam bentuk DIP ( Dual Inline Package ) seperti pada gambar dibawah ini.

 Tahun 1972, mikrokontroler yang dibuat adalah TMS 1000. TMS 1000 merupakan mikrokontroler 4-bit buatan Texas Instrument (TI). Mik- rokontroler TMS 1000 dibuat oleh Gary Boone dari Texas Intrumen.

(21)

8

Boone merancang IC yang dapat menampumg hampir semua kompo-nen yang membentuk kalkulator, hanya layar dan keypad yang tidak dimasukkan. TI menawarkan mikrokontroler ini untuk dijual kepada industri elektronik pada tahun 1983, sebanyak 100 juta IC mikrokontroler TMS 1000 telah dijual.

 Tahun 1974, beberapa pabrikan IC menawarkan mikroprosesor dan pe- ngendali menggunakan mikroprosesor. Mikroprosesor yang ditawarkan pada saat itu yaitu Intel 8080, 8085, Motorola 6800, Signetics 6502, Zilog Z80, Texas Instrumen 9900 (16 bit)

 Tahun 1975, mikrokontroler PIC dikembangkan dan dibuat pertama kali di Universitas Harvard. PIC mulai diperkenalkan kepada publik oleh Microchip pada tahun 1985. PIC merupakan kependekan dari Peripheral Interface Controller atau bisa juga kependekan dari Programmable Intelligent Computer.

 Tahun 1976, dibuat Intel 8048, yang merupakan mikrokontroler intel pertama.

 Tahun 1978, mikroprosesor 16 bit menjadi lebih umum digunakan yaitu Intel 8086, Motorola 68000 dan Zilog Z8000. Sejak saat itu pabrikan mikroprosesor terus mengembangkan mikroprosesor dengan berbagai keistimewaan dan arsitektur. Mikroprosesor yang dikembangk-an termasuk mikroprosesor 32 bit seperti Intel Pentium, Motorola DragonBall, dan beberapa mikrokontroler yang menggunakan ARM

 Tahun 1980,Intel 8051 atau lebih dikenal dengan keluarga mikrokontroler yang paling populer. Vendor lain yang mengadopsi mikrokontro-ler Intel 8051 yaitu : Philips, Siemens, Atmel ATMEL juga membuat Mikrokontroler MCS 51 yaitu mikrokontroler Atmel seri AT89xxx, misalnya : AT89S51 dan AT89S52.

Tahun 1996, Atmel AVR adalah salah satu keluarga mikrokontroler pertama yang menggunakan on-chip ash memory untuk penyimpanan program.

(22)

2.2.2 Mikrokontroler Atmega16

Mikrokontroller merupakan keseluruhan sistem komputer yang dikemas menjadi sebuah chip dimana didalamnya sudah terdapat Mikroprosesor, I/O pendukung, memori bahkan ADC (Analog Digital Converter) yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang spesifik. Berbeda dengan mikroprosesor yang berfungsi sebagai pemroses data.

Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga Attiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx.Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, periperal, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama, secara internal mikrokontroler ATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit (ALU), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi, dan pewaktu beserta komponen kendali lainnya. Berbeda dengan mikroprosesor, mikrokontroler menyediakan memori dalam serpih yang sama dengen prosesornya (in chip). Oleh karena itu, pada alat ini akan digunakan salah satu dari vendor AVR produk Atmel yaitu Mikrokontroler ATMega16. ATMega16 merupakan mikrokontroller CMOS 8- bit buatan Atmel keluarga AVR. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter dengan metode compare, interrupt eksternal dan internal, serial UART, progammable Watchdog Timer, ADC dan PWM internal.

Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent).

Untuk seri AVR ini banyak jenisnya, yaitu ATMega8, ATMega 8535, ATMega16 dan lain-lain. Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :

1. Saluran Input/Output (I/O) ada 32 buah, yaitu PORTA, PORTB, PORTC, PORTD.

2. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16 Mhz.

3. ADC / Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 channel pada PORTA.

4. CPU yang terdiri dari 32 buah register.

(23)

10

5. Bandar antarmuka SPI dan USART sebagai komunikasi serial.

6. 2 buah timer/counter 8-bit dan 1 buah timer/counter 16-bit dengan prescalers dan kemampuan pembanding.

7. Watchdog timer dengan osilatorinternal.

8. Tegangan operasi 2,75 - 5,5 V pada ATMega16L dan 4,5 - 5,5 V pada ATMega16.

9. Memiliki kapasitas Flash Memory 16 Kbyte, SRAM 1 Kbyte dan EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

10. Antarmuka komparator analog.

11. 4 channel PWM

12. Kecepatan nilai (speed grades) 0 - 8 MHz untuk ATMega16L dan 0 - 16 MHz untuk ATMega16.

2.2.3 Konfigurasi Pin ATMega16

Secara fungsional, konfigurasi pin-pin ATMega16 dijelaskan sebagai berikut:

1. Pin 1 sampai 8 (PB0..PB7)

Port B pada Pin 1 sampai 8 adalah suatu pin I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port B outputbuffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, Port B yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan.

Port B

2. Pin 9 (Reset Input)

Merupakan pin yang digunakan untuk meng-clear/mengembalikan semua registrasi I/O ke nilai awalnya.

3. Pin 10 (VCC)

Sebagai Power Supply, sumber tegangan positif yang diberi simbol VCC.

4. Pin 11 dan Pin 31 (GND)

Merupakan ground sumber tegangan yang diberi simbol GND.

5. Pin 12 dan Pin 13 (XTAL2 dan XTAL1)

Jalur ini merupakan masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi.

Mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan

(24)

pada chip, kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator.

Oleh karena itu, pin 12 dan 13 diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal.

Pada XTAL1 juga dapat dipakai sebagai input untuk inverting oscillator amplifier dan input ke rangkaian internal clock, sedangkan XTAL2 merupakan output oscillator dari inverting oscillator amplifier.

6. Pin 14 sampai 21 (PD0..PD7)

Port D pada pin 14 sampai 21 adalah suatu pin I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sinktinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, port D yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan.Port D adalah tri- stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.Port D ini juga bisa digunakan untuk jalur komunikasi serial dengan perangkat luar.

7. Pin 22 sampai 29 (PC0..PC7)

Port C pada pin 22 sampai 29 adalah suatu pin I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, port C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Port C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

8. Pin 30 (AVCC)

Merupakan pin penyedia tegangan untuk Port A dan Konverter A/D.

9. 9. Pin 32 (AREF)

Merupakan pin referensi analog untuk konverter A/D.

10. 10. Pin 33 sampai 40 (PA7..PA0)

Port A pada Pin 33 sampai 40 berfungsi sebagai input analog pada konverter A/D. Port A juga sebagai suatu port I/O 8-bit dua arah, jika A/D konverter tidak digunakan. Pin-pin Port dapat menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit). PortAoutput buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan

(25)

12

sumber. Ketika pin PA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan secara eksternal ditarik rendah, pin–pin akan memungkinkan arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. PortA adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.Dalam Port A ini juga dapat digunakan sebagai ADC 8 channel berukuran 10 bit.

Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama, secara internal mikrokontroler ATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit (ALU), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi, dan pewaktu beserta komponen kendali lainnya. Berbeda dengan mikroprosesor, mikrokontroler menyediakan memori dalam serpih yang sama dengen prosesornya (in chip).

Oleh karena itu, pada alat ini akan digunakan salah satu dari vendor AVR produk Atmel yaitu Mikrokontroler ATMega16.

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega16

Sistem minimum mikrokontroller yaitu suatu rangkaian sederhana dari mikrokontroller supaya IC mikrokontroller dapat bekerja dan di program dengan baik. Dalam sistem minimum mikrokontroler ada beberapa rangkaian diantaranya yang menunjang diantaranya power supplay, regulator catu daya, rankaian reset isp .Power supplay digunakan untuk men-supplay tegangan yang beroperasi sebesar 5 volt, dan regulator untuk menstabilkan tegangan.

(26)

2.3. SENSOR LDR

Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan mengetahui magnitude tertentu. Sensor merupakan jenis transduser yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis,panas,sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor memegang peranan penting dalam mengendalikan proses pabrikasi modern. (Petruzella, 2001 : 157) Sensor yang sering digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik salah satunya adalah sensor cahaya (LDR).

Sensor cahaya adalah alat yang digunakan dalam bidang elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listrik.Sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor) merupakan suatu jenis resistor yang peka terhadap cahaya. Nilai resistansi LDR akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima. Jika LDR tidak terkena cahaya maka nilai tahanan akan menjadi besar (sekitar 10MΩ) dan jika terkena cahaya nilai tahanan akan menjadi kecil (sekitar 1kΩ). (Novianty,Lubis,& Tony, 2012 : 1).

Gambar 2.4 Sensor LDR

Cara kerja dari sensor ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron, umumnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron.Sensor ini mempunyai kegunaan yang sangat luas salah satu yaitu sebagai pendeteksi cahaya pada tirai otomatis.Beberapa komponen yang biasanya digunakan dalam rangkaian sensor cahaya adalah LDR (Light Dependent Resistor), Photodiode, dan Photo Transistor.

(27)

14

2.3.1 JENIS JENIS SENSOR CAHAYA

Ada Beberapa jenis sensor cahaya yang beredar pada umumnya dan sering di gunakan, di antara nya adalah sebagai berikut:

 LDR,Light Dependent Resistor, nilai tahanan resistor yang di pengaruhi oleh cahaya

 Photodioda,Sebuah Komponen semikonduktor yang merubah cahaya

menjadi arus listrik atau diode yang di pengaruhi oleh cahaya.

 Phototransistor,adalah transistor yang di pengaruhi oleh cahaya, yang mana

kaki basis di trigger oleh cahaya

Semua Jenis sensor di atas memiliki karateristik masing masing, tergantung penggunaan, contoh, LDR. LDR biasanya digunakan untuk sensor cahaya yang tidak terlalu membutuhkan kecepatan respon, jadi hanya di gunakan deteksi cahaya, apakah cahaya redup dan berapa intensitas nya.

Sementara Photodioda dan phototransistor memiliki respon yang cepat untuk deteksi cahaya infrared. Biasa di gunakan untuk mengukur kecepatan putaran motor, tachometer, menghitung barang, sensor line flower dan bisa juga menghitung tetes infus

.

2.4. Display (LCD)

LCD (Liquid Crystal Display) sering diartikan dalam bahasa indonesia sebagai tampilan kristal cair merupakan suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD dapat menampilkan karakter ASCI sehingga kita bisa menampilkan campuran huruf dan angka sekaligus bewarna ataupun tidak bewarna, hal ini disebabkan karena terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya namun kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya didalam sebuah perangkat LCD adalah lampu neon bewarna putih dibagian belakang susunan kristal cair tadi.

(28)

Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah karena pengaruhpolarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring.

Dalam menampilkan karakter untuk membantu menginformasikan proses dan kontrol yang terjadi dalam suatu program robot kita sering menggunakan LCD. Ada beberapa jenis LCD perbedaanya hanya terletak pada alamat menaruh karakternya.Salah satu LCD yang sering dipergunakan adalah LCD 16x2 artinya LCD tersebut terdiri dari 16 kolom dan 2 baris.LCD ini sering dipergunakan karena harganya relatif murah dan pemakaiannya yang mudah.LCD yang digunakan masih membutuhkan agar dapat dikoneksikan dengan sistem minimum dalam suatu mikrokontroller.Driver tersebut berisi rangkaian pengaman, pengatur tingkat kecerahan backlight maupun data serta untuk mempermudah pemasangan di mikrokontroller (portable-red). LCD (Liquid Cristal Display) dot matrik M1632 merupakan modul buatan hitachi. Modul LCD (LiquidCristal Display) dot matrik M1632 terdiri dari bagian penampil karakter (LCD) yang berfungsi menampilkan karakter dan bagian sistem prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroler yang diletakan dibagian belakan LCD tersebut yang berfungsi untuk mengatur tampilan LCD serta mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang menggunakan modul LCD tersebut. Modul prosesor M1632 pada LCD tersebut memiliki memori tersendiri sebagai berikut.

 CGROM (Character Generator Read Only Memory)

 CGRAM (Character Generator Random Access Memory)

 DDRAM (Display Data Random Access Memory)

Penulisan data ke Register Perintah dilakukan dengan tujuan mengatur tampilan LCD, inisialisasi dan mengatur Address Counter maupun Address Data.Kondisi RS berlogika 0 menunjukkan akses data ke Register Perintah. RW berlogika 0 yang menunjukkan proses penulisan data akan dilakukan. Nibble tinggi (bit 7 sampai bit 4) terlebih dahulu dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock. Kemudian Nibble rendah (bit 3 sampai bit 0) dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock lagi. Untuk mode 8 bit interface, proses

(29)

16

penulisan dapat langsung dilakukan secara 8 bit (bit 7 … bit 0) dan diawali sebuah pulsa logika 1 pada E Clock.Prosespembacaan data pada register perintah biasa digunakan untuk melihat status busy dari LCD atau membaca Address Counter. RS diatur pada logika 0 untuk akses ke Register Perintah, R/W diatur pada logika 1 yang menunjukkan proses pembacaan data. 4 bit nibble tinggi dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock dan kemudian 4 bit nibble rendah dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock. Untuk Mode 8 bit interface, pembacaan 8 bit (nibble tinggi dan rendah) dilakukan sekaligus dengan diawali sebuah pulsa logika 1 pada E Clock.

Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :

 Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

 Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.

 Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data sedangkan high baca data.,

 Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

 Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

Gambar 2.5 LCD 16 x 2

(30)

Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut:

1. Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.

2. Setiap terdiri dari 5 x 7 dot-matrix cursor.

3. Terdapat 192 macam karakter.

4. Terdapat 80 x 8 bit display RAM ( maksimal 80 karakter ).

5. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit.

6. Dibangun oleh osilator lokal.

7. Satu sumber tegangan 5 Volt.

8. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.

9. Bekerja pada suhu 0oC sampai 550C.

Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil.Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.Di bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan.Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, karena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan.

Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display.

Keuntungan dari LCD ini adalah :

1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.

2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan 3 bit control.

3. Ukuran modul yang proporsional.

4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.

(31)

18

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin LCD

Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan huruf 5 X 7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80 X 8 bit tampilan data.Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift.

2.4.1 Konfigurasi Pin LCD

Tabel 1. Konfigurasi Pin LCD

No Simbol Level Fungsi

1 Vss - 0 Volt

2 Vcc - 5+10 % Volt

3 Vee - Penggerak LCD

4 RS H/L H = Masukkan Data , L = Masukkan

Ins

5 R/W H/L H = Baca, L = Tulis

6 E H/L Enable Signal

7 DB0 H/L

Data Bus

8 DB1 H/L

9 DB2 H/L

10 DB3 H/L

11 DB4 H/L

12 DB5 H/L

13 DB6 H/L

(32)

14 DB7 H/L

15 V+ BL - Kecerahan Signal

16 V- BL -

2.5. LED( Light Emitting Diode )

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya

monokromatik (satu warna).

Gambar 2.7 LED ( Light Emitting Diode )

Untuk mengetahui polaritas terminal Anoda (+) dan Katoda (-) pada LED.

Kita dapat melihatnya secara fisik berdasarkan gambar diatas. Ciri-ciri Terminal Anoda pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead

(33)

20

Frame yang lebih kecil. Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah Kaki yang lebih pendek dengan Lead Frame yang besar serta terletak di sisi yang Flat.

2.6 . Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang berfungsi membatasi arus yang mengalir pada suatu penghantar, yang mana paling sering dipakai dalam rangkaian-rangkaian elektronik (Pramoto, 2004:3). Resistor juga merupakan suatu komponen pengatur tegangan dan alat pendeteksi sinyal yang mengatur jalannya operasi rangkaian. Bentuk, ukuran, bahan dan resistansinya beragam tapi mudah dikenali. Dalam elektronik, resistor diproduksi juga sebagai beban pada rangkaian elektronik dimana terdapat tegangan beban yang makin lama makin besar.(Yohannes, 1979: 4) Resistor adalah komponen elektronika berjenis pasif yang mempunyai sifat menghambat arus listrik. Satuan nilai dari resistor adalah ohm(Ω).

berdasarkan hukum Ohm : 𝑉 =

𝐼𝑅...

..(2.1) 𝐼 = 𝑉 𝑅

...(2 .2) Keterangan : V : Tegangan listrik (volt) I : Arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar (ampere) R : Nilai hambatan listrik terdapat pada suatu penghantar (ohm). Gambar 2.11 Resistor

Gambar 2.8 Resistor

(34)

(sumber: http://komponenelektronika.biz/pengertian-resistor.html) Kerusakan yang dialami resistor pada umumnya berupa terbakar akibat dari besarnya daya listrik yang melebihi daya tahan resistor. Sehingga resistor tersebut putus atau terbakar dan ada juga yang harga (nilai) resistansinya membesar di atas harga resistansi yang sebenarnya. Pembesaran tersebut biasanya berkisar antara 1 sampai 5 Ohm. Resistor juga merupakan sarana untuk mengontrol arus dan tegangan yang bekerja dalam rangkaian–

rangkaian

2.7 Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:



Coil atau lilitan relay yang mendapatkan tegangan.



Common yaitu bagian induk kontak.



Kontak yang terdiri dari NO ( Normaly Open ) dan NC (Normaly Close ).

Membedakan NC dengan NO:



NC (Normally Closed) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay tidak diberitegangan) terhubung dengan common. NO (Normally Open) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay tidak diberi tegangan) tidak terhubung dengan common. Bagian-bagian relay dapat diketahui dengan 2 cara, antara lain: Dengan cara melihat isi dalam relay ter sebut dan dengan menggunakan multimeter (Ohm). Cara mengetahui relay tersebut masih berfungsi atau tidak dapat dilakukan dengan cara memberikan tegangan yang sesuai dengan relay tersebut pada bagian koilnya. Jika kontaknya masih bekerja NC-->NO atau NO-->NC, maka dapat dikatakan bahwa relay tersebut masih dalam keadaan baik.

(35)

22



NO (Normally Open) : jika menginginkan rangkaian ON ketika koil diberi tegangan. Pergunakan common dan NC jika menginginkan rangkaian ON ketika koil tidak diberi tegangan. Cara kerja relay dalah apabila coil diberi tegangan maka coil akan tealiri arus dan terjadi medan mangnet yang dapat menarik kontak.Jika pada saat normal atau tidak bertegangan yang tersambung dengan common adalah NC maka jika saat bekerja atau mendapatkan tegangan yang tersambung denga common adalah N.

Jadi secara sederhana dapat disimpulkan bahwa Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik.

Secara umum, relay digunakan untuk memenuhi fungsi – fungsi berikut :

 Remote control : dapat menyalakan atau mematikan alat dari jarak jauh

 Penguatan daya : menguatkan arus atau tegangan

Contact ada 2 jenis :

 Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkanopen)

 Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close)

Secara prinsip kerja dari relay: ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup. Seperti saklar, relay juga dibedakan berdasar pole dan throw yang dimilikinya. Pole merupakan banyaknya contact yang dimiliki oleh relay. Sedangkan Throw adalah banyaknya kondisi (state) yang mungkin dimiliki contact.

Berikut ini penggolongan relay berdasar jumlah pole dan throw :

• DPST (Double Pole Single Throw)

• SPST (Single Pole Single Throw)

• SPDT (Single Pole Double Throw)

• DPDT (Double Pole Double Throw)

• 3PDT (Three Pole Double Throw)

• 4PDT (Four Pole Double Throw)

(36)

2.8 ADAPTOR

Secara umum pengertian adaptor adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC (arus bolak-balik) yang tinggi menjadi tegangan DC (arus searah) yang lebih rendah.Seperti yang kita tahu bahwa arus listrik yang kita gunakan di rumah, kantor dll, adalah arus listrik dari PLN ( Perusahaan Listrik Negara ) yang didistribusikan dalam bentuk arus bolak-balik atau AC. Akan tetapi, peralatan elektronika yang kita gunakan hampir sebagian besar membutuhkan arus DC dengan tegangan yang lebih rendah untuk pengoperasiannya. Oleh karena itu diperlukan sebuah alat atau rangkaian elektronika yang bisa merubah arus dari AC menjadi DC serta menyediakan tegangan dengan besar tertentu sesuai yang dibutuhkan.Rangkaian yang berfungi untuk merubah arus AC menjadi DC tersebut disebut dengan istilah DC Power suply atau adaptor.Rangkaian adaptor ini ada yang dipasang atau dirakit langsung pada peralatan elektornikanya dan ada juga yang dirakit secara terpisah.

Untuk adaptor yang dirakit secara terpisah biasanya merupakan adaptor yang bersipat universal yang mempunyai tegangan output yang bisa diatur sesuai kebutuhan, misalnya 3 Volt, 4,5 Volt, 6 Volt, 9 Volt,12 Volt dan seterusnya.

Namun selain itu ada juga adaptor yang hanya menyediakan besar tegangan tertentu dan dipetuntukan untuk rangkaian elektronika tertentu misalnya adaptor laptop dan adaptor monitor.Untuk menghasilkan tegangan dan Arus DC yang tetap dan stabil , diperlukan bagian Voltage Regulator yang berfungsi untuk mengatur tegangan sehingga tegangan Output tidak dipengaruhi oleh suhu, arus beban dan juga tegangan input yang berasal Output Filter. Voltage Regulator pada umumnya terdiri dari Dioda Zener, Transistor atau IC .Pada DC Power Supply yang canggih, biasanya Voltage Regulator juga dilengkapi dengan Short Circuit Protection ( perlindungan atas hubung singkat ), Current Limiting ( Pembatas Arus ) ataupun Over Voltage Protection ( perlindungan atas kelebihan tegangan ).

(37)

24

Gambar 2.9 Bentuk Adaptor 2.8.1 Bagian-bagian adaptor

Pada sebuah adaptor terdapat beberapa bagian atau blok yaitu rectifier (penyearah), filter dan trafo (transformator)

Rectifier (Penyearah ) dalam rankaian adaptor atau catu daya, tegangan yang sudah di turunkan oleh trafo, arusnya masih berupa arus bolak-balik atau AC. Karena arus yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika adalah arus DC, sehingga harus disearahkan terlebih dahulu. Bagian yang berfungsi untuk menyearahkan arus AC menjadi DC pada adaptor yang disebut dengan istilah rectifier atau penyearah suatu gelombang .Pada rangkaian Rectifier biasanya terdiri dari komponen Dioda.Filter (Penyaring) filter adalah bagian yang berfungsi untuk menyaring atau meratakan sinyal arus yang keluar dari bagian rectifier. Filter ini biasanya terdiri dari komponen Kapasitor (Kondensator) yang berjenis Elektrolit atau ELCO ( Electrolyte Capacitor ). Sebenarnya dengan adanya bagian trafo, rectifier dan filter syarat dari sebuah adaptor sudah terpenuhi, namun terkadang tegangan yang dihasilkan biasanya tidak stabil sehingga diperlukan bagian lain yaitu yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan dan mendapatkan tegangan yang akurat. Bagian tersebut adalah bagian.regulator atau pengatur tegangan. Trafo ( Transformator )adalah sebuah komponen yang berfungsi untuk menurunkan atau menaikan tegangan AC sesuai kebutuhan. Pada sebuah adaptor, trafo yang digunakan adalah trafo jenis step down atau trafo penurun tegangan. Trafo tediri dari 2 bagian yaitu bagian

(38)

primer dan bagian sekunder, pada masing-masing bagian terdapat lilitan kawat email yang jumlahnya berbeda. Untuk trafo step-down, jumlah lilitan primer akan lebih banyak dari jumlah sekunder. Lilitan Primer merupakan input dari pada Transformator sedangkan Output-nya adalah pada lilitan sekunder.

Meskipun tegangan telah diturunkan, output dari.Transformator masih berbentuk arus bolak-balik (arus AC) yang harus diproses selanjutnya.

Pada adaptor atau catu daya konvensional, tegangan AC ini lebih dahulu diturunkan melalui sebuah transformator step-down kemudian disearahkan dengan dioda (rectifier) dan diratakan dengan kapasitor elektrolit. Prinsip adaptor jenis ini masih menerapkan mode pengubahan tegangan ac ke dc menggunakan transformator step-down sebagai komponen utama penurunan tegangan. Pada adaptor ini besarnya arus yang dihasilkan bertumpu pada arus yang dihasilkan oleh trafo penurun tegangan Jenis adaptor ini adalah jenis adaptor sudah dijelaskan pada pembahasan di atas. Peralatan yang masih menggunakan adaptor konvensional diantarany adalah radio tape, amplifier dan sebagainya.

(39)

26

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1 Perancangan Blok Diagram

Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum.

Blok diagram juga merupakan sebuah sistem dimana bagian utama atau fungsi yang diwakili oleh blok dihubungkan dengan garis, yang menunjukkan hubungan dari blok. Dalam rangkaian ini blok diagram dibuat agar mempermudah pembaca untuk memahami rangkaian yang terkait secara garis besar.

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang seperti berikut:

Gambar 3.1 Blok Diagram

LDR JALAN

ATmega 16 LCD 16X2

LAMPU JALAN LDR 1

LDR 2

LDR 3

LDR 4

TRAFFIC LIGHT 4 RELAY

TRAFFIC LIGHT 1

TRAFFIC LIGHT 2

TRAFFIC LIGHT 3

ADAPTOR

(40)

Fungsi dari masing-masing blok diagram adalah sebagai berikut : 1. Adaptor berfungsi sebagai sumber tegangan

2. Relay berfungsi sebagai saklar otomatis on/off untuk output

3. ATMega16 berfungsi sebagai pemroses, penerima dan pengirim data 4. Sensor LDR berfungsi sebagai mendeteksi dan mengetahui magnitude tertentu

5. Lcd berfungsi untuk menampilkan output data

6. Traffic light berfungsi untuk mengatur persimpangan lalu lintas 7. Lampu jalan berfungsi untuk menerangi jalan

3.2. Perancangan rangkaian adaptor

Gambar 3.2 rangkaian adaptor

Rangkaian adaptor dapat ditunjukkan pada gambar 3.2 seperti di atas. Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian adaptor juga berfungsi untuk mengubah dari listrik PLN 220 Volt (arus AC) menjadi tegangan listrik lebih kecil (arus DC) yaitu menjadi 5 volt DC, 12 volt DC, 19 volt DC, 24 volt DC dan sebagainya tergantung keperluan perangkat apa yang digunakan.

(41)

28

3.3 Rangkaian Relay

Gambar 3.3 Relay

Pada rangkaian menyerupai sirkuit diatas, dapat dilihat untuk mengoperasikan transistor sebagai saklar transistor dalam keadaan sepenuhnya "OFF" (cut-off) atau dalam keadaan "ON" (saturasi)..

Namun, ketika dinyalakan dalam kondisi ON (saturasi) , maka aliran arus maksimum. Dalam prakteknya ketika transistor diaktifkan "OFF", arus kebocoran akan kecil ketika mengalir melalui transistor dan ketika diaktifkan "ON" maka rangkaian tersebut akan memiliki tegangan saturasi kecil (V CE) Meskipun transistor tidak dalam saklar yang sempurna, baik di cut-off dan daerah saturasi. Agar arus Basis mengalir, terminal input Basis harus dibuat lebih positif daripada Emitter dengan meningkatkan itu di atas 0,7 volt yang dibutuhkan untuk perangkat silikon.

Dengan memvariasikan Base-Emitter ini tegangan VBE arus basis juga mengontrol jumlah arus kolektor yang mengalir melalui transistor.

(42)

3.4 Perancangan Rangkaian Atmega 16

Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :

 Saluran Input/Output (I/O) ada 32 buah, yaitu PORTA, PORTB, PORTC, PORTD.

 Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16 Mhz.

 ADC / Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 channel pada PORTA.

 CPU yang terdiri dari 32 buah register.

 Bandar antarmuka SPI dan USART sebagai komunikasi serial.

 2 buah timer/counter 8-bit dan 1 buah timer/counter 16-bit dengan prescalers dan kemampuan pembanding.

 Watchdog timer dengan osilatorinternal.

 Tegangan operasi 2,75 - 5,5 V pada ATMega16L dan 4,5 - 5,5 V pada ATMega16.

 Memiliki kapasitas Flash Memory 16 Kbyte, SRAM 1 Kbyte dan EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

 Antarmuka komparator analog.

 4 channel PWM

 Kecepatan nilai (speed grades) 0 - 8 MHz untuk ATMega16L dan 0 - 16 MHz untuk ATMega16.

Skema rangkaian sistem minimum mikrokontroller ATmega 16 dapat dilihat pada gambar berikut :

(43)

30

Gambar 3.4. Rangkaian ATmega 16

3.5 Rangkaian sensor LDR

Gambar 3.5 sensor LDR

Sensor LDR adalah salah satu jenis resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan cahaya.

Besarnya nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light Dependent

(44)

Resistor) tergantung pada besar kecilnya cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa sensor dirangkai paralel dan terhubung ke mikrokontroler yang berfungsi untuk mengirikan data hasil pengukuran dari sensor ke mikrokontroler. Dalam mikrokontoler tersebut data akan diolah dan kemudian di tampilkan pada LCD.

3.6 Rangkaian Traffic light

Gambar 3.6 Traffic light

Traffic light adalah lampu yang digunakan untuk mengatur kelancaran lalu lintas di suatu persimpangan jalan dengan cara member ikesempatan pengguna jalan dari masing -masing arah untuk berjalan secara bergantian.Dari rangkaian gambar di atas 3.6 Traffic light dijelaskan bahwa traffic light disambungkan secara paralel ke mikrokontroler atmega 16 dan di proses dan keluaran output di LCD

3.7 Rangkaian Lampu Jalan

Gambar 3.7 lampu jalan

Lampu jalan automatis menggunakan sensor LDR pada rangkaian di atas menunjukkan lampu penerangan jalan di proses dari sensor LDR dan di olah ke mikrokontroler atmega 16 output hasil display LCD

(45)

32

3.8 Rangkaian Lengkap

Gambar 3.8 Rangkaian Lengkap

(46)

3.9 Flowchart Sistem

GAMBAR 3.9 Flowchart Sistem

CEK SENSOR LDR

Mulai

Selesai

PERSIAPAN MIKROKONTROLER ATMEGA 16

APAKAH KONDISI KENDARAAN NORMAL ATAU

PADAT ?

TUTUP SENSOR A

TUTUP SENSOR A DAN B DAN C TUTUP SENSOR

A DAN B

TRAFIC LIGHT NORMAL TRAFIC LIGHT NORMAL TRAFIC LIGHT HIJAU

PADAT

(47)

34

3.10 Sketsa Persimpangan beserta peletakan komponen

Gambar 3.10 Sketsa Persimpangan beserta peletakan komponen 3.10 Penjelasan komponen

Lampu jalan

Traffic light Sensor LDR

A

B

C

A B C

B A C

A B C

1

4 3

2

B

(48)

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATmega16

Rangkaian ini merupakan otak dari seluruh rangkaian. Semua rangkaian yang ada pada alat ini dikendalikan input outputnya oleh rangkaian mikrokontroler ini. Mini sistem menggunakan IC ATMega16 dengan alasan program bisa dihapus secara berulang- ulang.

Pemrograman 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 yaitu ATMega8.

Pengujian ATMega 16.

Gambar 4.1 Pengujian Mikrokontroller AT Mega16

ATMega16 menggunakan kristal dengan frekuensi 8 MHz, apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP- nya.

(49)

36

Pengujian pin ATmega 16 dengan mengukur tegangan tertera pada tabel 7.

Tabel 2. Pengujian Pin Mikrokontroler AT mega16

Pin Tengagan Keluaran (V)

1 4,98

2 1,37

3 4,98

4 0,003

5 4,98

6 0,050

7 4,98

8 0

9 2,5

10 2,5

11 4,95

12 0,004

13 1,38

14 4,97

15 4,95

16 4,96

17 4,95

18 0,004

19 0,017

20 4,98

21 4,98

22 0

23 0,001

24 0,001

25 0,001

26 0,001

(50)

27 4,98

28 4,98

4.2 Pengujian sensor LDR

Pengujian sensor LDR ini digunakan sebagai alat pendeteksi kepadatan/antrian kendaraan karena sensor ini memiliki kepekaan terhadap cahaya yang sangat sehingga dapat dimanfaatkan sebagai sensor kepadatan. LDR akan mengeluarkan tegangan ketika terkena cahaya laser sehingga akan didapatkan suatu tegangan yang berubah antar “high” dan “low”. High saat tegangannya ± 4.95 V dan low saat tegangan nya ± 117 mV. Karena sensor LDR sangat sensitif terhadap cahaya maka pengujian dilakukan dua kali yaitu saat tanpa pelindung dari cahaya luar dan saat dengan pelindung yang mencegah cahaya mengenai sensor LDR secara langsung.

Dalam sebuah aplikasi mikrokontroler atau Arduino, kadang kita membutuhkan sensor untuk mendeteksi cahaya. Umumnya sih aplikasi di robotika, untuk deteksi lampu (light follower robot) atau ada juga yang dipakai untuk mendeteksi garis (line follower robot).

Terkadang juga dipakai untuk mengetahui apakah lampu yang dikontrol sudah benar – benar hidup atau belum. Nah kali ini kita

akan membahas tentang L DR, salah satu sensor cahaya.

LDR (Light Dependent Resisitors) yaitu resistor yang nilai hambatannya tergantung dari perubahan cahaya. Semakin terang cahayanya yang mengenai LDR maka nilai resistansi-nya semakin kecil, sebaliknya jika cahayanya semakin redup/gelap maka nilai

(51)

38

resistansinya semakin besar.

Gambar 4.2 rangkaian sensor LDR

Tampak pada gambar diatas tampilan fisik dari LDR. Kakinya 2, persis seperti resistor (memang resistor .. � ). Trus lambang atau simbol LDR juga persis seperti simbol resistor yang dikasih „cahaya‟

. Untuk nilai resistansi (R) berbanding terbalik dengan intensitas cahaya. Jika ada cahaya terang maka nilai resistansi menjasi rendah.

Pengujian Sensor LDR:

Dengan menggunakan Ohm meter skala ohm meter menggunakan 2K ohm / 2M ohm. Berikutnya pada kaki LDR 1 dihubungkan dengan probe merah (+) sedangkan probe hitam (-) dengan kaki ke- 2. Saat LDR diberi cahaya maka nilai hambatan akan berubah semakin kecil, sebaliknya saat cahaya berkurang maka nilai hambatanya semakin besar. Setiap LDR kepekaannya belum tentu sama.

Tabel 3 Pengujian sensor LDR

Komponen Sebelum terhalang Setelah terhalang

LDR 100 Ω 1 MΩ

Untuk menguji LDR dapat juga dengan mengukur tegangannya.

Sebelumnya kita buat dulu rangkaian pembagi tegangan (voltage devider) dari LDR ditambah satu resistor

(52)

4.3 Pengujian LCD

Rangkaian LCD dihubungkan ke PB.0 sampai PB7, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai timer/counter, komperator analog dan mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh mikrokontroller ATMega16.

Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan huruf 5 X 7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80 X 8 bit tampilan data.Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift.

Cara kerja dari LCD ini adalah :

1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.

2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan 3 bit control.

3. Ukuran modul yang proporsional.

4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.

Pada bagian ini, mikrokontroller dapat memberi data langsung ke LCD.

Pada LCD sudah terdapat driver untuk mengubah ASCII output mikrokontroller menjadi tampilan karakter.

Tabel 4. Pengujian Pin Display LCD

Pin Tegangan Keluaran (V)

1 0,001

2 4,98

3 0,69

4 4,93

(53)

40

5 0,7

6 0,52

7 0

8 0

9 0

10 0

11 4,97

12 0,65

13 4,94

14 0,003

15 4,94

16 0,003

17 4,97

18 0,009

Tabel 4.3 Pengujian Pin Display LCD

Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada display LCD, pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah LCD bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur dengan program maupun data sheet.

Berikut program yang digunakan untuk menguji cara kerja LCD :

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(8, 6, 5, 4, 3, 2);

void setup() { lcd.begin(16, 2);

}

void loop() {

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Tes LCD"); // carakter yang tampil }

Program di atas akan menampilkan kata “Tes LCD” di baris pertama pada display LCD 2x16. Pada alat dalam penelitian ini, Saat keseluruhan rangkaian diaktifkan. Hasil gambar pengujian tertera pada lampiran.