Robot penerima tamu

(1)

TUGAS AKHIR

ROBOT PENERIMA TAMU

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh: BERNADUS JUK

NIM: 085114017

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2013

(2)

FINAL PROJECT

ROBOT OF WELCOMING GUESTS

Presented as Partial Fullfillment of Requirements To Obtain the SarjanaTeknik Degree In Electrical Engineering Study Program

BERNADUS JUK NIM: 085114017

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2013

(3)

(4)

(5)

(6)

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO

Dimana Ada Kemauan Disitu Pasti Ada Jalan

Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk...

Yesus Kristus Pembimbingku yang setia,

Keluargaku tercinta,

Teman-teman seperjuanganku,

Dan semua orang yang mengasihiku

Terima Kasih untuk

semuanya...

(7)

(8)

INTISARI

Profesi penerima tamu adalah pekerjaan yang mudah, namun untuk mengucapkan

kata “selamat datang” secara berulang-ulang profesi ini menjadi pekerjaan yang sangat

membosankan. Teknologi robot pada masa kini sangat berkembang. Salah satu pengembangan fungsi robot adalah membantu aktivitas manusia. Robot penerima tamu memberikan solusi untuk menarik minat pengunjung dan mempermudah pekerjaan manusia.

Pada penelitian ini, robot penerima tamu menggunakan sensor PIR dalam mendeteksi gerakan manusia, sensor ultrasonik (PING) dalam mendeteksi jarak antara robot dengan manusia, motor servo sebagai penggerak tangan serta kepala robot dan mikrontroler ATmega8535 sebagai pengendali sensor dan pergerakan motor servo. Jika manusia berada di depan robot dengan jarak kurang dari 200cm, maka mikrokontroler akan mengaktifkan motor servo agar kepala robot menghadap ke arah manusia, kemudian robot akan menyapa manusia dengan suara “hallo selamat datang” dan melambaikan tangan sesuai pendeteksian robot terhadap manusia.

Robot penerima tamu telah berhasil dibuat dan dapat berfungsi dengan baik. Sensor dapat mendeteksi gerakan serta jarak antara robot dengan manusia dan motor servo mampu melakukan pergerakan tangan dan kepala. Tingkat keberhasilan robot dalam menyapa manusia mencapai 90%.

Kata kunci: robot penerima tamu, sensor PIR, sensor PING, motor servo, ATmega8535.

(9)

ABSTRACT

Welcoming guests is a easy job, but to enounce the word “selamat datang‟ repeatedly is a complicated job. This age robot technology has growing rapidly. For example the function of robot is for help to finish human activity. Robot of welcoming guests is a solution for welcoming guests job and for facilitate human activity.

Robot of welcoming guests in this research were use PIR censor for detection human movement, ultrasonic censor (PING) for detection the distance between robot and human, servo motor for mechanic hand and head movement, and ATmega8535 microcontroller for control censor and control mechanic servo motor. When human directly in front of robot with the distance less then 200 cm, the microcontroller will be activated servo motor so robot head can movement to contemplate human face. After that, the robot can wave own hand and giving greetings with say “halo selamat datang”.

Robot of welcoming guests successful be created and can function properly. Censor were able detection human movement, detection distance between robot and human, and hacking his hands and head. Robot can giving greetings with success rate realized 90 %. Keywords: Robot of welcoming guests, PIR censor, PING censor, servo motor,

ATmega8535.

(10)

(11)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

... i

HALAMAN PERSETUJUAN

... iii

HALAMAN PENGESAHAN

... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

... vii

INTISARI

... viii

ABSTRACT

... ix

KATA PENGANTAR

... x

DAFTAR ISI

... xi

DAFTAR GAMBAR

... xv

DAFTAR TABEL

... xviii

DAFTAR LAMPIRAN

... xx

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Metodologi Penelitian... 2

BAB II DASAR TEORI

2.1. Mikrokontroler ATmega8535 ... 5

2.1.1. Konstruksi ATmega8535 ... 5

2.1.2. Reset ... 8

2.1.3. Osilator Eksternal ... 8

2.1.4. Timer/Counter 0 ... 8

2.1.4.1. Register Pengendali Timer/Counter 0 ... 9

(12)

2.1.5. Timer/Counter 1 ... 13

2.1.5.1. Register Pengendali Timer/Counter 1 ... 13

2.1.6. Mode Operasi ... 18

2.2. Sensor Ultrasonik ... 19

2.3. Sensor PIR (Passive Infra Red Receiver) ... 21

2.4. Transistor Sebagai Saklar ... 22

2.5. Motor Servo ... 23

2.6. LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 ... 25

2.7. Relay ... 27

2.8. LED (Light Emitting Diode) ... 28

2.9. IC Regulator ... 29

2.10. Feedback Pair ... 30

2.11. Filter Kapasitor ... 31

BAB III PERANCANGAN

3.1. Proses Kerja Sistem ... 33

3.2. Perancangan Perangkat Keras ... 34

3.2.1. Desain Mekanik Robot... 34

3.2.2. Proses Pergerakan Tangan Kanan ... 36

3.2.3. Proses Pergerakan Tangan Kiri ... 37

3.2.4. Proses Pergerakan Tangan Kanan dan Kiri ... 38

3.2.5. Perancangan Rangkaian Penyearah ... 39

3.2.6. Perancangan Rangkaian LCD... 45

3.2.7. Perancangan Rangkaian Relay ... 46

3.2.8. Motor Servo ... 47

3.2.9. Sensor PIR ... 48

3.2.10. Sensor Ultrasonik ... 50

3.2.11. Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8535 ... 53

3.3. Perancangan Perangkat Lunak ... 55

3.3.1. Diagram Alir Utama ... 55

3.3.2. Diagram Alir Tangan Kanan dan Kepala ... 56

3.3.3. Diagram Alir Tangan Kiri dan Kepala ... 57

3.3.4. Diagram Alir Tangan Kanan dan Kiri ... 59

(13)

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Bentuk Fisik Robot dan Hardware Elektronik ... 60

4.1.1. Bentuk Fisik Robot ... 60

4.1.2. Hardware Elektronik ... 61

4.2. Pengujian Keberhasilan ... 64

4.2.1. Pengujian Robot Dalam Mendeteksi Manusia dengan Jarak 150cm ... 64

4.2.4. Pengujian Pergerakan Robot ... 67

4.2.4.1.Pergerakan Tangan Kanan dan Kepala ... 67

4.2.4.2. Pergerakan Tangan Kiri dan Kepala... 68

4.2.4.3. Pergerakan Tangan Kanan dan Kiri ... 69

4.3. Analisa Hasil Pengujian ... 70

4.4. Pengujian Sensor PIR ... 71

4.5. Pengujian Sensor Ultrasonik ... 71

4.6. Pengujian Pergerakan Motor Servo ... 73

4.7. Pengujian Rangkaian Penyearah ... 77

4.8. Pengujian Rangkaian Relay ... 79

4.9. Pembahasan Perangkat Lunak ... 80

4.9.1. Program Utama Mikrokontroler A ... 80

4.9.2. Program Sensor Ultrasonik ... 83

4.9.3. Program Utama Mikrokontroler B ... 84

4.9.4. Program Pengendali Motor Servo ... 85

4.9.5. Program Tangan Kanan dan Kepala ... 86

4.9.6. Program Tangan Kiri dan Kepala... 87

4.9.7. Program Tangan Kanan dan Kiri ... 88

4.9.8. Program Pengaturan Timer ... 88

4.9.9. Pengujian Program Tangan Kanan, Kiri dan Kepala ... 89

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 90

5.2. Saran ... 90

(14)

DAFTAR PUSTAKA

... 91

LAMPIRAN

...

(15)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Diagram blok perancangan ... 3

Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATmega8535 ... 6

Gambar 2.2. Rangkaian reset ... 8

Gambar 2.3. Bentuk fisik sensor ultrasonik ... 19

Gambar 2.4. Timing diagram sensor PING ... 20

Gambar 2.5. Sensor PIR ... 21

Gambar 2.6. Blok diagram sensor PIR... 21

Gambar 2.7. Konfigurasi transistor sebagai saklar ... 23

Gambar 2.8. Motor servo ... 23

Gambar 2.9. Sinyal untuk mengendalikan motor servo ... 24

Gambar 2.10. Lebar pulsa dan posisi servo... 24

Gambar 2.11. Konstruksi LCD ... 25

Gambar 2.12. LCD 2x16 ... 26

Gambar 2.13. Bentuk fisik relay... 27

Gambar 2.14. Bentuk schematic relay ... 28

Gambar 2.15. Konfigurasi LED... 29

Gambar 2.16. Rangkaian indikator LED ... 29

Gambar 2.17. Rangkaian dasar regulator 78xx ... 30

Gambar 2.18. Konfigurasi feedback pair ... 31

Gambar 3.1. Diagram blok perancangan ... 33

Gambar 3.2. Robot tampak depan ... 34

Gambar 3.3. Robot tampak belakang ... 34

Gambar 3.4. Robot tampak atas ... 35

Gambar 3.5. Robot tampak samping kanan ... 35

Gambar 3.6. Robot tampak samping kiri ... 35

Gambar 3.7. Proses pergerakan tangan kanan ... 36

Gambar 3.8. Proses pergerakan tangan kiri ... 37

Gambar 3.9. Proses pergerakan tangan kanan dan kiri ... 38

Gambar 3.10. Rangkaian catu daya 12 dan 5 volt ... 39

(16)

Gambar 3.11. Rangkaian catu daya 6 volt ... 43

Gambar 3.12. Rangkaian LCD ... 45

Gambar 3.13. Rangkaian relay ... 46

Gambar 3.14. Skematik motor servo ... 47

Gambar 3.15. Skematik sensor PIR ... 49

Gambar 3.16. Pola radiasi sensor PIR... 49

Gambar 3.17. Skematik sensor ultrasonik ... 51

Gambar 3.18. Pola radiasi sensor ultrasonik ... 52

Gambar 3.19. Rangkaian osilator ATmega8535 ... 53

Gambar 3.20. Rangkaian reset ATmega8535 ... 53

Gambar 3.21. Rangkaian sistem minimum ATmega8535 ... 55

Gambar 3.22. Diagram alir utama ... 56

Gambar 3.23. Diagram alir tangan kanan dan kepala ... 57

Gambar 3.24. Diagram alir tangan kiri dan kepala ... 58

Gambar 3.25. Diagram alir tangan kanan dan kiri ... 59

Gambar 4.1. Tampak depan... 60

Gambar 4.2. Tampak samping kanan... 60

Gambar 4.3. Tampak samping kiri ... 60

Gambar 4.4. Hardware elektronik ... 61

Gambar 4.5. Penyearah 6 volt ... 61

Gambar 4.7. Penyearah 5 volt ... 62

Gambar 4.8. Penyearah 12 volt... 62

Gambar 4.9. Mikrokontroler A ... 62

Gambar 4.10. Mikrokontroler B ... 62

Gambar 4.11. Pergerakan tangan kanan dan kepala ... 67

Gambar 4.12. Pergerakan tangan kiri dan kepala ... 68

Gambar 4.13. Pergerakan tangan kanan dan kiri ... 69

Gambar 4.14. Pengujian sudut putar motor servo 1 ... 73

(17)

Gambar 4.22. Rangkaian penyearah ... 78

Gambar 4.24. Listing program utama mikrokontroler A ... 81

Gambar 4.25. Listing program sensor ultrasonik... 83

Gambar 4.26. Listing program utama mikrokontroler B... 84

Gambar 4.27. Listing program pengendali motor servo ... 85

Gambar 4.28. Listing program tangan kanan dan kepala ... 86

Gambar 4.29. Listing program tangan kiri dan kepala ... 87

Gambar 4.30. Listing program tangan kanan dan kiri ... 88

Gambar 4.31. Listing program timer... 89

(18)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Fungsi khusus portB ... 6

Tabel 2.2. Fungsi khusus portC ... 7

Tabel 2.3. Fungsi khusus portD ... 7

Tabel 2.4. Tegangan dan frekuensi kerja ... 8

Tabel 2.5. Register TCCR0 ... 9

Tabel 2.6. Prescaler timer/counter 0 ... 9

Tabel 2.7. Mode operasi ... 10

Tabel 2.8. Mode normal dan CTC ... 10

Tabel 2.9. Mode fast PWM ... 10

Tabel 2.10. Mode phase correct PWM ... 11

Tabel 2.11. Register TCNT0 ... 11

Tabel 2.12. Register OCR0 ... 11

Tabel 2.13. Register TIMSK ... 12

Tabel 2.14. Register TIFR ... 12

Tabel 2.15. Register TCCR1A ... 13

Tabel 2.16. Mode normal dan CTC ... 13

Tabel 2.17. Mode fast PWM ... 14

Tabel 2.18. Mode phase correct dan phase & frekuensi correct PWM ... 14

Tabel 2.19. Mode operasi ... 15

Tabel 2.20. Register TCCR1B ... 15

Tabel 2.21. Prescaler timer/counter ... 16

Tabel 2.22. Register 1A ... 16

Tabel 2.23. Register 1B ... 16

Tabel 2.24. Register 1 ... 17

Tabel 2.25. Register TIMSK ... 17

Tabel 2.26. Register TIFR ... 18

Tabel 2.27. Fungsi pin-pin LCD ... 26

Tabel 2.28. Nilai tegangan IC78xx ... 30

Tabel 3.1. Perhitungan sudut putar motor servo ... 48

Tabel 3.2. Data percobaan sensor PIR ... 49

Tabel 3.3. Data percobaan sensor ultrasonik ... 52

(19)

Tabel 3.4. Penggunaan port-port pada mikrokontroler... 54

Tabel 4.1. Hasil perbandingan persentase pengukuran sensor ultrasonik dengan menggunakan 1 dan 2 buah mikrokontroler ... 63

Tabel 4.2. Hasil pengujian waktu respon robot dalam mendeteksi manusia ... 64

Tabel 4.3. Hasil rata-rata pengujian sensor ultrasonik dalam mendeteksi manusia dengan jarak 150cm ... 65

Tabel 4.6. Persentase keberhasilan robot ... 70

Tabel 4.7. Hasil pengujian sensor PIR ... 71

Tabel 4.8. Hasil persentase pengujian sensor ultrasonik ... 72

Tabel 4.9. Hasil pengujian arus total dan tegangan output penyearah... 78

Tabel 4.10. Hasil pengujian relay ... 80

Tabel 4.11. Perbandingan program utama dengan I/O yang digunakan ... 82

Tabel 4.12. Pengujian program utama dengan robot mendeteksi 2 orang manusia ... 82

Tabel 4.13. Perbandingan program utama dengan pengukuran I/O ... 85

Tabel 4.14. Hasil pengujian program tangan kanan, kiri dan kepala robot ... 89

(20)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman L1. Hasil Pengujian Robot ... L1 L14. Hasil Pengujian Sensor PIR ... L7 L41. Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik ... L20 L65. Listing Program Mikrokontroler A ... L31 L66. Listing Program Mikrokontroler B ... L36 L67. Rangkaian Keseluruhan Mikrokontroler A ... L44 L68. Rangkaian Keseluruhan Mikrokontroler B ... L45

(21)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia ataupun mengggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dahulu (kecerdasan buatan). Istilah robot berasal dari bahasa

Ceko yaitu “robota” yang berarti pekerja atau kuli yang tidak mengenal lelah atau bosan.

Oleh karena itu, robot terkadang digunakan untuk pekerjaan yang menghasilkan output yang sama ketika mengerjakan suatu pekerjaan secara berulang-ulang (cenderung membosankan bagi manusia) [1].

Di Indonesia, penggunaan robot untuk membantu aktivitas manusia belum begitu dimaksimalkan. Banyak hal yang masih dilakukan secara manual oleh manusia seperti profesi penerima tamu. Profesi penerima tamu seperti di restoran, hotel, stand pameran dan mall masih dilakukan oleh manusia. Profesi penerima tamu sebenarnya adalah pekerjaan

yang mudah, namun untuk mengucapkan kata “selamat datang” secara berulang-ulang profesi ini menjadi pekerjaan yang sangat membosankan. Pengunjung yang datang terkadang tidak menghiraukan kata salam dari seorang penerima tamu, hal tersebut dapat menimbulkan rasa kesal dari seorang penerima tamu dan akan mempengaruhi kinerja dari seorang penerima tamu.

Berdasarkan permasalahan di atas, penulis ingin membuat sebuah robot penerima tamu. Robot penerima tamu yang akan dibuat menggunakan sensor PIR (Passive Infrared Receiver) sebagai pengidentifikasi manusia, sensor ultrasonik sebagai pengidentifikasi

jarak robot dengan manusia, modul mp3 sebagai sistem suara robot, serta motor servo sebagai penggerak tangan dan kepala robot. Robot penerima tamu bekerja secara otomatis sesuai instruksi yang telah diprogram sebelumnya. Robot akan mengarahkan kepala ke arah sensor ultrasonik yang mendeteksi jarak manusia dengan robot. Jika sensor PIR mengidentifikasi adanya manusia, maka robot akan mengerakkan tangan dan memberi salam dengan suara.

(22)

1.2.

Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah menciptakan robot penerima tamu yang dapat menyapa manusia yang mendekati robot. Selain itu, dengan adanya robot penerima tamu diharapkan dapat menarik minat pengunjung seperti di restoran, hotel, stand pameran dan mall.

Manfaat dari penelitian ini adalah membantu memudahkan pekerjaan manusia (profesi penerima tamu) baik dari segi efisiensi waktu, tenaga, kualitas dan hasil yang didapat.

.

1.3.

Batasan Masalah

Penelitian ini memiliki batasan masalah sebagai berikut :

a. Menggunakan motor servo sebagai penggerak tangan dan kepala robot. b. Setiap penggerak tangan robot menggunakan 3 buah motor servo. c. Penggerak kepala robot menggunakan 1 buah motor servo. d. Menggunakan mikrokontroler ATmega8535.

e. Menggunakan bahasa pemrograman C (CodeVision AVR) untuk memprogram mikrokontroler.

f. Menggunakan sensor PIR sebagai pengidentifikasi manusia.

g. Menggunakan sensor ultrasonik (PING) sebagai penentu jarak manusia terhadap robot.

h. Tidak membahas modul mp3 dan modul amplifier.

1.4.

Metodologi Penelitian

Untuk dapat merealisasikan penelitian maka digunakan metode sebagai berikut : a. Mencari sumber informasi/ literatur.

Studi kepustakaan yang mencakup literatur-literatur mengenai sensor ultrasonik (PING), datasheet ATmega8535, motor servo, modul mp3 dan sensor PIR.

b. Perancangan hardware dan software.

Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dan menentukan komponen-komponen yang dibutuhkan dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan.

(23)

Berdasarkan gambar 1.1, dapat dijelaskan bahwa mikrokontroler mengendalikan sensor PIR dan sensor ultrasonik. Kemudian untuk mendeteksi manusia mikrokontroler mengolah data sensor PIR dan mengaktifkan sensor ultrasonik, kemudian membaca nilai tegangan sensor PIR dan jarak manusia yang terdeteksi oleh sensor ultrasonik. Setelah itu mikrokontroler akan mengaktifkan motor servo, relay dan modul mp3. Suara yang terdapat pada modul mp3 akan di kuatkan oleh modul amplifier, kemudian diteruskan ke speaker. Speaker berfungsi sebagai indikator ketika robot mendeteksi manusia.

Gambar 1.1 Diagram blok perancangan

d. Proses pengambilan data.

Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara mengubah-ubah jarak dan posisi manusia terhadap robot. Setelah itu dilakukan pengukuran pada sensor PIR dan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi manusia. Pengambilan data pada tangan dan kepala robot dilakukan dengan cara mengukur perubahan sudut pada motor servo.

e. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan.

(24)

(25)

BAB II

DASAR TEORI

2.1.

Mikrokontroler ATmega8535

Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprocessor yang di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai [2]. Sehingga pengguna tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya.

2.1.1.

Konstruksi ATmega8535

Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori flash, memori data dan memori EEPROM [2]. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah. a. Memori flash

ATmega8535 memiliki kapasitas memori flash sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh, masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.

b. Memori data

ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari

memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.

c. Memori EEPROM

ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk mengakses memori EEPROM

(26)

ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM.

Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATmega8535 [2]

Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.1. Dari gambar dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATmega8535 sebagai berikut [2]:

1) VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai input catu daya. 2) GND merukan pin Ground.

3) Port A (portA0…portA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin input ADC. 4) Port B (portB0…portB7) merupakan pin input/output dua arah dan dan pin fungsi

khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Fungsi khusus portB [2]

Pin Fungsi Khusus

PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB6 MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output)

PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input)

PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)

PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

INT2 (External Interrupt 2 Input)

PB1 T1 (Timer/ Counter1 External Counter Input)

PB0 T0 T1 (Timer/Counter External Counter Input)

(27)

5) Port C (portC0…portC7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Fungsi khusus portC [2]

Pin Fungsi khusus

PC7 TOSC2 ( Timer Oscillator Pin2)

PC6 TOSC1 ( Timer Oscillator Pin1)

PC5 Input/Output

PC4 Input/Output

PC3 Input/Output

PC2 Input/Output

PC1 SDA ( Two-wire Serial Buas Data Input/Output Line)

PC0 SCL ( Two-wire Serial Buas Clock Line)

6) Port D (portD0…portD7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti yang terlihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Fungsi khusus port D [3]

Pin Fungsi khusus

PD7 OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output)

PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output)

PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)

PD3 INT1 (External Interrupt1Input)

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD1 TXD (USART Output Pin)

PD0 RXD (USART Input Pin)

7) RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 8) XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin input clock eksternal.

(28)

2.1.2.

Reset

Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0 [2]. Jika

membutuhkan tombol reset, dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Rangkaian reset [2]

Tabel 2.4. Tegangan dan frekuensi kerja [2]

Tabel 2.4 menunjukkan tegangan dan frekuensi kerja pada mikroprosesor ATmega. Tegangan kerja chip tipe L dapat beroperasi 2,7 – 5,5V.

2.1.3.

Osilator Eksternal

Rangkaian osilator eksternal adalah rangkaian pembangkit frekuensi untuk menentukan besarnya waktu untuk tiap siklus pada mikrokontroler [2]. Waktu yang dibutuhkan tiap satu siklus dapat dilakukan dengan persamaan berikut:

Tcycle =

1

(2.1)

Dengan adalah frekuensi clock chip yang digunakan. Tcycle adalah waktu untuk tiap satu siklus mikrokontroler.

2.1.4.

Timer/Counter

0

Timer/counter 0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber

(29)

Dapat digunakan untuk : a. Timer/counter biasa

b. Clear Timer on Compare Match (selain ATmega8) c. Generator frekuensi (selain ATmega8)

d. Counter pulsa eksternal.

Mempunyai hingga 10-bit (1024) Clock Prescaler (pemilihan clock yang masuk ke timer/counter).

2.1.4.1.

Register

Pengendali

Timer

0

1. Timer/Counter Control Register – TCCR0

Tabel 2.5. Register TCCR0 [2]

Bit CS00 s.d. 02 bertugas untuk memilih (prescaler) atau mendefinisikan

pulsa/clock yang akan masuk ke dalam timer/counter0 [2]. Tabel 2.5 menunjukkan register pada TCCR0 dan Tabel 2.6 menunjukkan prescaler

timer/counter0.

Tabel 2.6. Prescaler timer/counter 0 [2]

(1 clk timer/counter0= 8 clk cpu) artinya tiap 8 clock CPU yang masuk ke dalam timer/counter0 dihitung satu oleh register pencacah TCNT0. Falling edge adalah

(30)

Bit 7 – F0C0 : Force Output Compare

Bit ini hanya dapat digunakan untuk metode pembanding . Jika bit – F0C0 di-set,

maka akan memaksa terjadinya compare-match (TCNT0==OCR0).

Bit 3, 6 – WGM01:0: Waveform Generation Mode

[image:30.595.75.523.204.749.2]

Kedua bit ini digunakan memilih mode yang digunakan, seperti yang terlihat pada Tabel 2.7.

Tabel 2.7. Mode operasi [2]

Bit 5:4 – COM01:0: Compare Match Output Mode

Kedua bit ini berfungsi mendefinisikan pin OC0 sebagai output timer0 (atau

sebagai saluran output PWM). Tabel 2.8 menunjukkan output pin OC0 pada

mode Normal dan CTC, Tabel 2.9 menunjukkan output pin OC0 pada mode Fast

PWM dan Tabel 2.10 menunjukkan output pin OC0 pada mode Phase Correct

PWM.

Tabel 2.8. Mode normal dan CTC [2]

(31)

Tabel 2.10. Modephase correct PWM [2]

2. Timer/Counter Register – TCNT0 [2]

Tabel 2.11. Register TCNT0 [2]

Register ini bertugas menghitung pulsa yang masuk ke dalam timer/counter,

seperti terlihat pada Tabel 2.11 [2]. Kapasitas register ini 8-bit atau 255 hitungan, setelah mencapai hitungan maksimal maka akan kembali ke nol (overflow/limpahan).

3. Output Compare Register – OCR0

Tabel 2.12. Register OCR0 [2]

Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan

besarnya sesuai dengan kebutuhan, seperti terlihat pada Tabel 2.12 [2]. Dalam praktiknya pada saat TCNT0 mencacah, maka otomatis oleh CPU akan

membandingkan dengan isi OCR0 secara kontinyu dan jika isi TCNT0 sama

dengan isi OCR0, maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan

untuk mode CTC dan PWM.

[image:31.595.68.525.86.628.2]

(32)

Tabel 2.13. Register TIMSK [2]

Tabel 2.13 menunjukkan register TIMSK [2]. Bit 0 – TOIE0: T/Co Overflow Interrupt Enable

Dalam register TIMSK timer/conter0 memiliki bit TOIE0 sebagai bit peng-aktif

interupsi timer/counter0 (TOIE0=1 enable, TOIE0=0 disable).

Bit 1 – OCIE0: T/Co Output Compare Match Interrupt Enable

Selain ATmega8, TIMSK timer/counter0 memiliki bit OCIE0 sebagai bit

peng-aktif interupsi compare match timer/counter0 (OCIE0=1 enable, OCIE0=0

disable).

5. Timer/Counter Interrupt Flag Register – TIFR

Tabel 2.14. Register TIFR [2]

Tabel 2.14 menunjukkan register TIFR [2]. Bit 1 – OCF0: Output Compare Flag 0

Flag OCF0 akan set sebagai indikator terjadinya compare match, dan akan clear

sendiri bersamaan eksekusi vektor interupsi timer0 compare match. Bit 0 – TOC0: Timer /Counter 0 Overflow flag

Bit status timer/counter0 dalam register TIFR, di mana bit-TOV0

(Timer/Counter0 overflow) akan set secara otomatis ketika terjadi limpahan/overflow pada register TCNT0 dan akan clear bersamaan dengan

eksekusi vektor interupsi.

Perhitungan overflow interupt sebagai pembangkit PWM ditunjukkan sebagai berikut [3]:

Timer overflow = 1 ( + 1) (2.2)

[image:32.595.71.532.256.684.2]

(33)

Dengan adalah frekuensi clock chip yang digunakan.

N adalah prescaler sumber clock yang digunakan (1, 8, 64, 256, 1024).

OCR adalah jumlah dari siklus clock pada saat periode PWM (output compare register).

TON adalah untuk mengatur lebar pulsa yang diinginkan.

2.1.5. Timer/Counter 1

Timer/Counter1 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi [2]. Fitur-fitur dari Timer/Counter1 pada ATmega8535 adalah sebagai berikut.

a. Counter 1 kanal.

b. Timer di-nolkan saat proses pembanding tercapai (compare match). c. Sebagai pembangkit gelombang PWM.

d. Sebagai pembangkit frekuensi. e. Clock prescaler 10 bit.

f. Sumber interupsi dari compare match (OCF0) dan overflow (TOV0).

2.1.5.1. Register Pengendali Timer/Counter 1

1. Timer /Counter 1 control register A-TCCR1A

Tabel 2.15. Register TCCR1A[2]

Bit 7:6 – COM1A1:0: Compare Output Mode for channel A

Bit 5:4 – COM1B1:0: Compare Output Mode for channel B

Bit-bit ini bertugas mengendalikan sifat/kelakuan pin OC1A atau OC1B yang

berhubungan dengan mode operasi yang digunakan.

[image:33.595.71.523.165.757.2]

(34)

Tabel 2.17. Modefast PWM [2]

Tabel 2.18. Modephase correct dan phase & frekuensi correct PWM [2]

Bit 3 – FOC1A: Force Output Compare for channel A

Bit 2 – FOC1B: Force Output Compare for channel B

Bit – FOC1A/FOC1B hanya dapat digunakan ketika menggunakan mode operasi

non-PWM. Jika bit-bit ini di-set, maka akan memaksa terjadinya compare

match.

Bit 1:0 – WGM11:0: Wafeform Generator Mode

Kedua bit ini bersamaan dengan bit WGM13:12 dalam register TCCR1B

[image:34.595.69.524.70.629.2]

(35)

Tabel 2.19. Mode operasi [2]

Tabel 2.20. Register TCCR1B [2]

Bit 7 – INC1: Input Capture Noise Canceler

Penge-set-an bit ini akan mengaktifkan Input Capture Noise Canceler pada saat menggunakan mode normal yang capture event [2]. Di mana noise canceler akan menyaring triger yang masuk ke pin ICP1 akan disaring selama 4 siklus

clock, jika selama 4 siklus clock tersebut trigernya berubah, maka akan

diabaikan.

Bit 6 – ICES1: Input Capture Edge Select

Bit ini mendefinisikan triger yang masuk ke pin ICP1 (PB0) yang digunakan

untuk menangkap kejadian (capture event). Jika ICES1=0, maka falling edge

(perpindahan dari 1 ke 0) digunakan sebagai triger dan jika ICES1=1, maka

rising edge (perpindahan dari 0 ke 1) digunakan sebagai triger.

Ketika ada triger pada pin ICP1 (PB0), maka secara otomatis oleh CPU isi

register pencacah TCNT1 akan disalin ke register penangkap ICR1 dan juga

berkebalikan pada flag status ICF1 yang digunakan untuk interupsi capture

(36)

Bit 5 – Reserved Bit Tidak digunakan

Bit 4:3 – WGM13:2: Waveform Generator Mode Lihat tabel Mode Operasi.

Bit 2:0 – CS12:0: Clock Select

Bit-bit ini bertugas untuk memilih/mendefinisikan/prescaler pulsa/clock yang masuk ke dalam register TCNT1.

Tabel 2.21. Prescaler timer/counter1 [2]

2. Output Compare Register 1 A – OCR1AH and OCR1AL

Tabel 2.22. Register 1A [2]

3. Output Compare Register 1 B – OCR1BH and OCR1BL

Tabel 2.23. Register 1B [2]

Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan

besarnya sesuai dengan kebutuhan [2]. Dalam praktiknya pada saat TCNT1

(37)

dengan isi OCR1 (OCR1H:OCR1L) secara kontinyu dan jika isi TCNT1 sama

dengan isi OCR1 maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan

untuk mode CTC dan PWM.

4. Input Capture Register 1 –ICR1H and ICR1L

Tabel 2.24. Register 1 [2]

Register ICR1 (ICR1H:ICR1L) akan selau diperbarui dengan isi register

pencacah TCNT1 (pada saat tersebut) sewaktu terjadi triger (capture event) pada

pin ICP1 [2]. Register ICR1 juga mempunyai fungsi lain untuk mendefinisikan

TOP value pada mode tertentu (lihat tabel mode operasi).

5. Timer/Counter Interrupt Mask Register – TIMSK

Tabel 2.25. Register TIMSK [2]

Bit 5 – TICIE1: T/C1, Input Capture Interrupt Enable

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi input capture (penangkap kejadian pada pin ICP1/PB0) ketika bit di-set [2].

Bit 4 – OCIE1A: T/C1, Output Compare A Match Interrupt Enable

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi Output Compare A Match ketika

bit ini di-set.

Bit 3 – OCIE1B: T/C1, Output Compare B Match Interrupt Enable

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi Output Compare B Match ketika

bit ini di-set.

Bit 2 – TOIE1: Timer/Counter1, Overflow Interrupt Enable

Bit ini berguna untuk meng-aktifkan interupsi overflow TCNT1 ketika bit ini

(38)

6. Timer/Counter Interrupt Flag Register – TIFR

Tabel 2.26. Register TIFR [2]

Bit 5 – ICP1: T/C1, Input Capture Flag

Bit ini akan set secara otomatis ketika menagkap triger pada pin ICP [2]. Bit ini

akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi input capture. Untuk meng-clear secara manual bit ini maka bit ini harus di-set.

Bit 4 – OCF1A: T/C1, Output Compare A Match Flag

Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi compare match A. Bit ini akan

clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi output compare

A. Untuk meng-clear secara manual bit ini harus di-set.

Bit 3 – OCF1B: Timer/Counter1, Output Compare B Match Flag

Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi compare match B. Bit ini akan

clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi output compare

B. Untuk meng-clear secara manual bit ini maka bit ini harus di-set. Bit 2 – TOV1: Timer/Counter1, Overflow Flag

Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi overflow pada register pencacah

TCNT1. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor

overflow timer/counter 1. Untuk meng-clear secara manual bit ini maka bit ini

harus di-set.

2.1.6. Mode Operasi

1. Mode Normal Normal Overflow:

Dalam mode ini register pencacah TCNT1 bekerja secara normal selalu

mencacah/menghitung ke-atas atau counting-up hingga mencapai nilai maksimal 0xFFFF lalu 0x0000 lagi atau yang disebut overflow yang menyebabkan flag-TOV1

secara otomatis set yang menandakan terjadinya interupsi jika interupsi timer/counter1 overflow diaktifkan [2]. Nilai TCNT1 tidak harus selalu 0x0000

(39)

Normal compare match:

Dalam mode ini register TCNT1 bekerja seperti mode normal overflow, hanya jika

kita isi register OCR1x(x= A atau B), maka ketika TCNT1==OCR1x, maka akan

terjadi compare match yang menyebabkan flag OCF1x secara otomatis set yang

menandakan terjadinya interupsi jika interupsi timer1 compare match x diaktifkan [2]. Ketika compare match dalam mode ini TCNT1 akan terus menghitung hingga

overflow dan mulai dari nol lagi. Kita dapat mengaktifkan ketiga interupsi ini secara bersamaan (overflow, compare match A dan B).

2.2.

Sensor Ultrasonik

Ultrasonik sebutan untuk jenis suara diatas batas suara yang bisa didengar manusia [4]. Seperti diketahui, telinga manusia hanya bisa mendengar suara dengan frekuensi 20 Hz sampai 20KHz. Lebih dari itu hanya beberapa jenis binatang yang mampu mendengarnya, seperti kelelawar dan lumba-lumba. Lumba-lumba bahkan memanfaatkan ultrasonik untuk mengindera benda-benda di laut. Prinsip ini kemudian ditiru oleh sistem pengindera kapal selam. Dengan cara mengirimkan sebuah suara dan mengitung lamanya pantulan suara tersebut maka dapat diketahui jarak kapal selam dengan benda tersebut. Mula-mula suara dibunyikan, kemudian dihitung lama waktu sampai terdengar suara pantulan. Jarak dapat dihitung dengan mengalikan kecepatan suara dengan waktu pantulan. Kemudian hasilnya dibagi 2. Misalnya lama waktu pantulan adalah 1 detik, maka jaraknya adalah (344,424m/detik x 1 detik)/2 = 172m.

PING Ultrasonic Range Finder, adalah modul pengukur jarak dengan ultrasonik buatan Parallax yang didesain khusus untuk teknologi robotika. Dengan ukurannya yang cukup kecil (2,1cm x 4,5cm), sensor ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm (datasheet). Output dari PING berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Lebar pulsanya bervariasi dari 115 µs sampai 18,5 ms.

(40)

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, sedangkan 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. 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 dengan perhitungan sebagai berikut :

Jarak = ∗0.034442

2

(dalam cm) (2.4)

Atau

Jarak = 29 .034

2

(dalam cm) (2.5)

(41)

2.3.

Sensor PIR (

Passive Infa Red Receiver

)

Sensor PIR adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar.

Gambar 2.5. Sensor PIR [5]

Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.

Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu : a. Lensa Fresnel

b. Penyaring Infra Merah c. Sensor Pyroelektrik d. Amplifier

e. Komparator

(42)

Pancaran infra merah masuk melalui lensa fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Sensor pyroelektrik terbuat dari bahan galium nitrida (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium tantalate (LiTao3). Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu (keluaran berupa sinyal 1-bit). Sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1, 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Diluar panjang gelombang tersebut sensor tidak akan mendeteksinya. Manusia memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR.

2.4.

Transistor Sebagai Saklar

Untuk dapat menggunakan transistor sebagai saklar maka transistor dikonfigurasi sehingga bekerja di daerah cut-off dan saturasi [6]. Perubahan ini dapat digunakan untuk mengaktifkan relay atau sebagai input bagi mikrokontroler. Transistor yang berada dalam keadaan saturasi seperti sebuah saklar yang tertutup sedangkan transistor saat cutoff seperti sebuah saklar yang terbuka. Perhitungan besarnya arus basis pada konfigurasi gambar 2.7 adalah sebagai berikut :

� = − (2.6)

Beta DC

 

 sebuah transistor merupakan rasio arus kolektor DC dengan arus basis DC, dapat dihitung dengan persamaan berikut :

β = �

�

(2.7)

Sehingga diperoleh juga persamaan untuk IBmin sebagai berikut :

(43)

Arus ICsaturasi (ICsat) dapat diperoleh pada saat nilai VCE= 0, sehingga besarnya arus Ic saturasi dapat diperoleh dengan persamaan sebagai berikut :

�

=

(2.9)

Gambar 2.7. Konfigurasi transistor sebagai saklar

2.5.

Motor Servo

Motor servo biasanya digunakan untuk robot berkaki, lengan robot atau sebagai actuator pada mobil robot [7]. Motor servo adalah sebuah motor dengan system umpan

balik tertutup dimana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian control yang ada di dalam motor servo. Motor servo terdiri dari sebuah motor DC, beberapa gear, sebuah potensiometer, sebuah output shalf dan sebuah rangkaian control elektronik.

Gambar 2.8. Motor servo [7]

(44)

Ada dua jenis motor servo yaitu :

1. Motor servo standar, yaitu yang mampu bergerak CW (clockwise) dan CCW (counter clockwise) dengan sudut operasi tertentu, misalnya 600, 900, atau 1800.

2. Motor servo continous, yaitu motor servo yang mampu bergerak CW dan CCW tanpa batasan sudut operasi ( berputar secara kontinyu)

Motor servo biasanya menggunakan tegangan 4.8 volt hingga 7,2 volt. Motor servo dikendalikan dengan cara mengirimkan sebuah pulsa yang lebarnya bervariasi. Lebar pulsa antara 1 ms sampai 2 ms dengan perioda pulsa sebesar 20 ms.

Gambar 2.9. Sinyal untuk menggendalikan motor servo [7]

Lebar pulsa akan mengakibatkan perubahan posisi pada motor servo. Misalnya sebuah pulsa 1,5 ms akan memutar motor pada posisi 900 ( posisi netral). Agar posisi servo tetap pada posisi maka pulsa harus terus diberikan pada servo. Jadi meskipun ada gaya yang melawan, servo akan tetap bertahan pada posisinya. Gaya maksimum servo tergantung dari rentang torsi servo.

Gambar 2.10. Lebar pulsa dan posisi servo [7]

(45)

Gambar 2.10. Setiap servo memiliki spesifikasi lebar pulsa minimum dan maksimum sendiri-sendiri, tergantung jenis dan merk servo. Umumnya antara 1 ms sampai 2 ms. Parameter lain yang membedakan antara servo satu dengan servo lainnya adalah kecepatan servo untuk berubah dari posisi satu ke posisi lainnya ( operating speed).

2.6.

LCD (

Liquid Crystal Display

) 2x16

Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang berfungsi untuk menampilkan suatu karakter pada suatu tampilan (display) dengan bahan utama yang digunakan berupa Liquid Crystal [7]. Apabila diberi arus listrik sesuai dengan jalur yang telah dirancang pada konstruksi LCD, Liquid Crystal akan menghasilkan suatu cahaya dan cahaya tersebut akan membentuk suatu karakter tertentu. Konstruksi LCD disajikan pada gambar 2.11.

Gambar 2.11. Konstruksi LCD [7]

LCD yang sering digunakan adalah jenis LCD M1632. M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2 x 16 (2 baris, 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character General Read Only Memory), CGRAM (Character General Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). LCD

bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit, maka akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol &

(46)

Gambar 2.12. LCD 2 x 16 [7]

LCD jenis M1623 memiliki jumlah pin sebanyak 16 yang memiliki fungsi berbeda-beda. Fungsi pin-pin tersebut disajikan pada Tabel 2.27.

Tabel 2.27. Fungsi pin-pin LCD [7]

Pin No Keterangan Konfigurasi

1 GND Ground

2 VCC Tegangan +5VDC

3 VEE Ground

4 RS Kendali Rs

5 RW Ground

6 E Kendali E/Enable

7 D0 Bit 0

8 D1 Bit 1

9 D2 Bit 2

10 D3 Bit 3

11 D4 Bit 4

12 D5 Bit 5

13 D6 Bit 6

14 D7 Bit 7

15 A Anoda (+5VDC)

16 K Katoda (Ground)

Fungsi pin LCD pada Tabel 2.27 adalah :

VLCD merupakan pin yang digunakan untuk mengatur tebal tipisnya karakter yang

(47)

DB0 s/d DB7 merupakan jalur data yang dipakai untuk menyalurkan kode ASCII maupun perintah pengatur LCD.

Register Select (RS) merupakan pin yang dipakai untuk membedakan jenis data yang dikirim ke LCD. Jika RS berlogika „0‟, maka data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja LCD. Jika RS berlogika „1‟, maka data yang dikirimkan adalah kode ASCII yang ditampilkan.

Read/Write (R/W) merupakan pin yang digunakan untuk mengaktifkan pengiriman dan pengembalian data ke dan dari LCD. Jika R/W berlogika „1‟, maka akan diadakan pengambilan data dari LCD. Jika R/W berlogika „0‟, maka akan diadakan pengiriman data ke LCD.

Enable (E) merupakan sinyal sinkronisasi. Saat E berubah dari logika „1‟ ke „0‟, data di DB0 s/d DB7 akan diterima atau diambil dari port mikrokontroler.

Anoda (A) dan Katoda (K) merupakan pin yang digunakan untuk menyalakan backlight

dari layar LCD.

2.7.

Relay

Relay berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran listrik yang

dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya [8]. Ada 2 macam relay berdasarkan tegangan untuk menggerakkan koilnya, yaitu AC dan DC.

Gambar 2.13. Bentuk fisik relay [8]

Relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik, sehingga kumparan

(48)

Gambar 2.14. Bentuk schematicrelay [8]

Pada saat ada arus yang mengalir pada kaki 1 dan 2, maka inti besi lunak akan menjadi magnet. Kemudian inti besi itu akan menarik kontak yang ada pada kaki 3, sehingga kaki 3 yang pada mulanya terhubung ke kaki 5 berubah kedudukan , yaitu terhubung ke kaki 4. Hal tersebut dapat terjadi jika kaki 5 relay bersifat NC (Normally Close) dan kaki 4 bersifat NO (Normally Open).

2.8.

LED (

Light-Emitting Diode

)

LED adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya [9]. LED mampu menghasilkan cahaya yang berbeda menurut semi konduktor yang digunakan dan jenis bahan semi konduktor tersebut akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda sehingga cahaya yang dihasilkan berbeda pula.

LED adalah salah satu jenis dioda, maka LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju

katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya

(49)

Gambar 2.15. Konfigurasi LED [9]

Berdasarkan gambar 2.16, persamaan untuk mencari nilai tegangan menggunakan hukum ohm adalah V = �. Sehingga persamaan untuk mencari nilai resistor yang digunakan sebagai indikator adalah :

R = −

� (2.10)

Gambar 2.16. Rangkaian indikator LED

Dimana : V = Tegangan I = arus listrik R = Resistor

VS = Tegangan sumber

VD = Tegangan LED

2.9.

IC Regulator

IC 78xx adalah regulator tegangan positif dengan tiga terminal, masing-masing input, ground dan output [10]. IC 78xx tersedia untuk beberapa nilai tegangan keluaran

(50)

[image:50.595.67.521.67.549.2]

Tabel 2.28. Nilai tegangan IC 78xx [10]

Type Vout

(Volt)

Iout(A) Vin(Volt) 78xxC 78MLxx 78Mxx Min Maks

7805 5 1 0,1 0,5 7,5 20

7806 6 1 0,1 0,5 8,6 21

7808 8 1 0,1 0,5 10,5 23

7809 9 1 0,1 0,5 11,5 24

7810 10 1 0,1 0,5 12,5 25

7812 12 1 0,1 0,5 14,5 27

7815 15 1 0,1 0,5 17,5 30

7818 18 1 0,1 0,5 21 33

7824 24 1 0,1 0,5 27 38

Meskipun semula dirancang untuk regulator tegangan tetap, namun regulator ini dapat dikembangkan untuk tegangan dan arus yang dapat diatur. Rangkaian dasar 78xx ditunjukkan pada gambar 2.17, untuk tegangan dan arus output sesuai nilai nominalnya.

Gambar 2.17. Rangkaian dasar regulator 78xx [10]

Kapasitor C1 diperlukan jika regulator jauh dari kapasitor filter pencatu daya, sedangkan

C2 diperlukan untuk memperbaiki tanggapan kilasan dan penindasan kerut (trancient

response). Dalam penerpannya, tegangan masukan VIN harus lebih besar dari tegangan

keluaran (lihat tabel 2.28). Jika kurang, maka regulator tidak berfungsi tetapi bila melebihi VIN maksimumnya dapat merusak regulator.

2.10.

Feedback Pair

Feedback pair adalah rangkaian dua buah transistor yang beroperasi seperti

(51)

[image:51.595.70.532.74.662.2]

Gambar 2.18. Konfigurasi feedback pair [6]

Perhitungan gain :

� =�1�2 (2.11) arus basis :

IB1 =

(2.12)

arus kolektor dari Q1 :

IC1 =

�

₁

�

₁

=

�

₂

(2.13)

arus kolektor transistor Q2 :

IC2 =

�

₂

�

₂

=

�

₂

(2.14)

arus yang melalui RC:

IC =

�

1

+

�

2

=

�

1

+

�

2

=

�

2

(2.15)

2.11.

Filter

Kapasitor

Filter dalam rangkaian penyearah digunakan untuk memperkecil tegangan ripple,

(52)

pengisian dan pengosongan muatan kapasitor [6]. Harga kapasitansi kapasitor ditentukan dengan persamaan berikut :

Vr(rms) =

( )

2 3

=

�

4∗ ∗ ∗ 3 (2.16)

Vr(PP) = − _� (2.17)

Dengan IDC adalah arus maksimal penyearah (ampere), C adalah kapasitor yang digunakan

sebagai filter (Farad). VM adalah tegangan arus bolak balik, Vr(PP) tegangan ripple puncak

ke puncak dan Vr(rms) adalah tegangan ripple efektif. VDC MIN adalah tegangan minimal yang

(53)

BAB III

PERANCANGAN

3.1.

Proses Kerja Sistem

[image:53.595.77.517.321.717.2]

Konfigurasi sistem perancangan ini ditunjukkan pada gambar 3.1. Bagian-bagian perancangan meliputi sistem minimum mikrokontroler ATmega8535, penyearah, sensor ultrasonik, sensor PIR, motor servo, relay, modul mp3, modul amplifier dan LCD. Perubahan output sensor PIR akan diolah oleh mikrokontroler ATmega8535. Jika sensor PIR mendeteksi manusia, maka mikrokontroler akan mengaktifkan sensor ultrasonik untuk mengetahui posisi dan jarak manusia terhadap robot dan ditampilkan pada LCD. Setelah itu mikrokontroler akan mengaktifkan motor servo agar kepala robot mengarah ke manusia dan menggerakkan tangan robot. Selain itu mikrokontroler juga akan mengaktifkan relay. Relay digunakan untuk mengaktifkan modul mp3, suara yang terdapat pada modul mp3 akan dikuatkan oleh modul amplifier kemudian diteruskan ke speaker.

Gambar 3.1. Diagram blok perancangan

(54)

3.2.

Perancangan Perangkat Keras

3.2.1.

Desain Mekanik Robot

[image:54.595.70.522.168.721.2]

Perancangan kerangka robot ditunjukkan pada gambar 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 dan 3.6. Bahan yang digunakan adalah acrylic. Dimensi robot yang akan didesain adalah 30cm x 20cm x 60cm.

Gambar 3.2. Robot tampak depan

(55)

[image:55.595.74.521.67.705.2]

Gambar 3.4. Robot tampak atas

Gambar 3.5. Robot tampak samping kanan

(56)

3.2.2.

Proses Pergerakan Tangan Kanan

Proses pergerakan tangan kanan ditunjukkan pada gambar 3.7. Gambar 3.7 (a) menunjukkan kondisi tangan kanan robot sebelum melakukan pergerakan. Kondisi ini merupakan kondisi awal sebelum robot mendeteksi keberadaan manusia. Setelah sensor PIR mendeteksi keberadaan manusia dan sensor ultrasonik bagian kiri mendeteksi jarak kurang dari 2 meter, motor servo1 akan bergerak dengan sudut 450 atau kepala robot bergerak ke kiri. Selanjutnya lengan kanan2 akan terangkat dengan sudut 900 oleh motor servo6 seperti pada gambar 3.7 (b).

Gambar 3.7 (c) menunjukkan pergerakan lengan kanan1 dengan sudut 900 oleh motor servo5. Pada kondisi ini, robot telah siap melambaikan telapak tangan kanan. Proses selanjutnya robot akan melambaikan telapak tangan kanan dengan perubahan sudut 450 ke arah kanan dan kiri. Proses melambaikan telapak tangan kanan robot ditunjukkan pada gambar 3.7 (d) dan (e). Selama proses melambaikan tangan modul mp3 akan aktif dan

mengeluarkan suara “hallo selamat datang” melalui speaker.

(a) (b)

(c) (d) (e)

[image:56.595.73.523.291.736.2]

(57)

3.2.3.

Proses Pergerakan Tangan Kiri

Proses pergerakan tangan kiri ditunjukkan pada gambar 3.8. Prinsip kerja dari proses pergerakan tangan kiri pada dasarnya sama dengan proses pergerakan tangan kanan. Hal yang membedakan kedua proses tersebut adalah pada proses pergerakan tangan kiri, kepala robot akan bergerak ke arah kanan. Pada proses ini, tangan robot akan mulai bekerja setelah sensor PIR mendeteksi keberadaan manusia dan sensor ultrasonik bagian kanan mendeteksi jarak kurang dari 2 meter. Hal lain yang membedakan kedua proses tersebut adalah peletakan, penamaan dan motor servo yang digunakan.

(a) (b)

[image:57.595.72.522.229.713.2]

(c) (d) (e)

(58)

3.2.4.

Proses Pergerakan Tangan Kanan dan Kiri

Proses pergerakan tangan kanan dan kiri ditunjukkan pada gambar 3.9. Prinsip kerja dari proses pergerakan kedua tangan tersebut akan dilakukan pada saat sensor PIR mendeteksi keberadaan manusia dan sensor ultrasonik bagian tengah mendeteksi jarak kurang dari 2 meter. Pada proses ini, pergerakan tangan kanan dan kiri dilakukan secara bersamaan dan motor servo1 pada bagian kepala tidak melakukan pergerakan sehingga kepala robot tetap menghadap kedepan.

(a) (b)

[image:58.595.70.522.204.680.2]

(c) (d) (f)

(59)

3.2.5.

Perancangan Rangkaian Penyearah

Rangkaian penyearah ini berfungsi untuk menghasilkan tegangan catu arus searah sebesar 5VDC, 6VDC dan 12VDC. Rangkaian catu daya memperoleh catu atau sumber

tegangan dari jala-jala listrik PLN. Tegangan AC 220 volt diturunkan terlebih dahulu melalui trafo 3A, penurunan tegangan menjadi 18VAC dan 12 VAC. Tegangan 18VAC dan

12VAC tersebut kemudian diserahkan oleh dioda bridge, sehingga menghasilkan

gelombang penuh.

Komponen pengatur tegangan 12VDC yaitu LM7812T, dengan nilai arus maksimal

sebesar 1A. Tegangan output 12VDC akan digunakan untuk catu daya relay dan modul

mp3. Rangkaian catu daya 12VDC ditunjukkan pada gambar 3.10a. Sedangkan pengaturan

nilai tegangan 5VDC menggunakan komponen LM7805T, dengan arus maksimal sebesar

1A. Tegangan output 5VDC akan digunakan untuk catu daya mikrokontroler, sensor

ultrasonik, LCD dan sensor PIR. Rangkaian catu daya 5VDC ditunjukkan pada gambar

[image:59.595.73.521.241.648.2]

3.10b.

Gambar 3.10. Rangkaian catu daya 12 dan 5 volt

Perhitungan nilai kapasitor untuk penyearah 12VDC, dilakukan seperti persamaan

(60)

diinginkan sebesar 1A dan tegangan input minimal IC regulator sebesar 14,5VDC (VMIN),

sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C1 sebagai berikut :

VM = (18 2)−1,4 = 24,05V

Vr (PP) = − _� = 24,05−14,5 = 9,55V

Vr (rms) = �

4∗ ∗ 1∗ 3

= ( )

3 =

( )

2 3 = 9,55

2 3 = 2,756V

Vr (rms) = �

4∗ ∗ 1∗ 3

2,756 = 1

4∗50∗ 1∗ 3

2,756 = 1

346 ,41∗ 1

346,41∗ 1 ∗ 2,756 = 1

954,70∗ ₁ = 1

1 = 1 954,70

= 1,047 10−3

1 = 1047µ

Pada perhitungan nilai minimal C1 diperoleh sebesar 1047µF, nilai tersebut tidak

terdapat di pasaran sehingga digunakan nilai kapasitor C1 sebesar 2200µF yang mendekati

nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Pemilihan nilai C1 sebesar 2200µF akan

berdampak memperkecil ripple. Jika menggunakan C1 sebesar 2200µ F, maka diperoleh

nilai ripple sebesar 1,312V. Penentuan nilai kapasitor C2 yang digunakan adalah 100nF

disesuaikan berdasarkan datasheet IC regulator LM7812T.

Pada penyearah 12VDC, digunakan indikator LED sebagai penanda bahwa

(61)

1 =

− �

� �

1=

12−1,5

10 10−3 = 1050 Ω

Dengan nilai tegangan output regulator sebesar 12VDC (VOUT), tegangan minimal

LED sebesar 1,5VDC (VMIN LED) dan arus minimal LED sebesar 10m (� _� ).

Berdasarkan perhitungan diperoleh nilai resistor (R1) sebesar 1050Ω. Pada perancangan

indikator LED digunakan resistor (R1) sebesar 1000Ω, sehingga diperoleh nilai arus yang

mengalir pada LED sebesar 10,5 . LED akan menyala karena arus minimal yang dibutuhkan LED adalah 10mA.

2.16 dengan nilai tegangan output trafo diketahui sebesar 12VAC (VM), arus maksimal yang

diinginkan sebesar 1A dan tegangan input minimal IC regulator sebesar 7,5VDC (VMIN),

VM = (12 2)−1,4 = 15,57V

Vr (PP) = − _� = 15,57−7,5 = 8,07V

Vr (rms) = �

4∗ ∗ 3∗ 3

= ( )

3 =

( )

2 3 = 8,07

2 3 = 2,329V

Vr (rms) = �

4∗ ∗ 3∗ 3

2,329 = 1

4∗50∗ 3∗ 3

2,329 = 1

346,41∗ 3

346,41∗ ₃ ∗ 2,329 = 1

806,78∗ 3 = 1

3 = 1 806 ,78

(62)

3 = 1239µ

Pada penyearah 5VDC, digunakan indikator LED sebagai penanda bahwa rangkaian

penyearah telah bekerja. Berdasarkan persamaan 2.10 diperoleh nilai resistor (R2) sebagai

berikut :

2 =

− �

� �

2 =

5−1,5

10 10−3 = 350 Ω

Pada penyearah 6VDC, tegangan AC 220 volt diturunkan terlebih dahulu melalui

trafo 5A menjadi 15VAC. Tegangan 15VAC tersebut kemudian diserahkan oleh dioda

bridge, sehingga menghasilkan gelombang penuh. Penyearah 6VDC menggunakan

rangkaian current booster dengan konfigurasi feedback pair yang berfungsi untuk memperbesar arus output, tegangan output 6VDC akan digunakan untuk mencatu motor

servo. Pada rangkaian ini digunakan transistor TIP2955 dan TIP3055 sebagai penguat arus dan regulator LM7806T sebagai penurun tegangan menjadi 6VDC. Rangkaian catu daya

(63)

[image:63.595.73.526.113.611.2]

Gambar 3.11. Rangkaian catu daya 6 volt

Pada perancangan ini, arus regulator LM7806T dibatasi sebesar 100mA. Satu buah motor servo membutuhkan arus 410mA. Rangkaian current booster dengan konfigurasi feedback pair akan mendrive 7 buah motor servo, dengan demikian arus yang harus di drive sebesar 7x410mA=2870mA. Berdasarkan persamaan 2.12 dapat diketahui nilai resistor R1 yangdibutuhkan, berikut perhitungannya :

VR1 = = 0,7

R1 =

0,7

100 10−3= 7Ω

IC = 2870 −100 = 2770mA

IC = �+ 1 ∗ � 2

IBq2 = �

(�+1) = 2770

(35+1) = 76mA

ICq2 = � 2= � ∗ � 1

IBq1 =

� 2

� =

76

35 = 2,17mA

Pada perhitungan nilai resistor R1diperoleh sebesar 7Ω, nilai tersebut tidak terdapat

di pasaran sehingga digunakan nilai resistor R1 sebesar 7,5Ω yang mendekati nilai

perhitungan dan terdapat di pasaran.

(64)

diinginkan sebesar 2,87A dan tegangan input minimal IC regulator sebesar 8,6VDC (VMIN),

VM = (15 2)−1,4 = 19,81V

Vr (PP) = − _� = 19,81−8,6 = 11,21V

Vr(rms) = �

4∗ ∗ 1∗ 3

= ( )

3 =

( )

2 3 = 6,97

2 3 = 3,23V

Vr(rms) = �

4∗ ∗ 1∗ 3

3,23 = 2,87

4∗50∗ 1∗ 3

3, 23 = 2,87

346 ,41∗ 1

346,41∗ 1 ∗ 3,23 = 2,87

1118,90∗ 1 = 2,87

1 = 2,87 1118 ,90

= 2,565 10−3

1 = 2565µ

Pada penyearah 6VDC, digunakan indikator LED sebagai penanda bahwa rangkaian

penyearah telah bekerja. Berdasarkan persamaan 2.10 diperoleh nilai resistor (R2) sebagai

(65)

2 =

− �

� �

2 =

6−1,5

10 10−3 = 450 Ω

3.2.6.

Perancangan Rangkaian LCD

LCD digunakan untuk menampilkan data output dari sensor PIR dan ultrasonik. LCD yang digunakan adalah LCD 16x2 yang memiliki tipe LMB162A. LCD 16x2 bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Dalam perancangan ini mode yang digunakan untuk menuliskan data ke LCD

digunakan sebanyak 4 bit (mode nibble). Port B.0, port B.1, port B.2 dan port B.3 digunakan sebagai port data, sedangkan port B.4, port B.5 dan port B.6 digunakan sebagai port pengatur interface LCD.

Berdasarkan datasheet tegangan kontras (Vcc L