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