PADA SISTEM PRIORITAS
LAMPU LALU LINTAS
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Disusun oleh:
DAVID KURNIAWAN
NIM : 005114016
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2007
TRAFFIC LIGHT PRIORITY SYSTEM
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Electrical Engineering
By :
DAVID KURNIAWAN
Student ID Number : 005114016
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
ENGINEERING FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2007
Pernyataan Keaslian Karya
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam
kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, Januari 2007
Penulis
David Kurniawan
Katakanlah pada dirimu apa yang akan kamu raih…..
Lakukan apa yang harus kamu lakukan….
Dan percayalah pada dirimu sendiri karena sebenarnya
di dalam dirimu tersimpan kekuatan yang mungkin
dirimu sendiri tidak mengetahuinya……
Karya ini kupersembahkan untuk:
ALLAH SWT. dan Rosul-Nya
(Atas rahmat dan hidayah-Nya)
Kedua orang tuaku tercinta, Bapak Pardiyono & Ibu Sutinah yang
selalu memberikan doa, dukungan, dan motivasi……..
Yang selalu membimbingku dengan penuh cinta kasih….
Kakakku dan Adikku serta orang-orang yang dekat di hatiku sebagai
tanda cinta dan baktiku…….
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, oleh
karena kasih dan penyertaan-Nya sehingga penulis dapat meyelesaikan Tugas Akhir
yang berjudul “Deteksi Kepadatan Arus Kendaraan Pada Sistem Prioritas
Lampu Lalu Lintas”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana pada jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas
Sanatha Dharma Yogyakarta.
Tersusunya tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai
pihak. Pada kesempatan ini tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih yang dalam
kepada :
1. Bapak Ir. Iswanjono, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak
memberikan bimbingan dan pengarahan hingga tugas akhir ini dapat tersusun.
2. Semua dosen jurusan teknik elektro, terima kasih atas bimbingan dan
kerjasamanya selama ini.
3. Bapak dan Ibuku atas doa, dukungan dan cinta yang besar yang telah diberikan
dengan segenap kasih sayang.
4. Kakakku Lina Budiarti atas yang selalu memberikan dukungan moril dan materiil
serta semangatnya.
5. Saudara-saudaraku yang selalu mendukungku, Yuli, Mba’ Maya, dan semuanya.
Terima kasih.
6. Teman-teman seperjuangan: Joko, Bowo, Danang, terima kasih atas
kerjasamanya.
7. Teman-teman TE 2000 : Irwan, , Aas, Wisnu, Koko, Sigit, Agung, Harry, Wahyu,
Marchel, dan semua saja yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
8. Teman-temanku : Samsul, Yoyok, Wiratno, Angga “Bebek”, Santo, Roni, kalian
adalah sahabat-sahabat terbaikku.
9. Dewi, Dissa, Mitha, Chandra, terima kasih atas pertemanannya selama ini.
Semoga kita tetap berteman.
10.Semua orang yang pernah membantuku disaat aku butuh bantuan, terima kasih
atas bantuannya.
pembuatan dan penyusunan Tugas Akhir ini, maka dari itu segala saran dan kritik
yang bersifat membangun sangat diharapkan penulis.
Yogyakarta, Januari 2007
Penulis
SISTEM PRIORITAS LAMPU LALU LINTAS
Oleh :
Nama : DAVID KURNIAWAN
NIM : 005114016
INTISARI
Kepadatan arus kendaraan pada suatu persimpangan saat lampu lalu lintas
menyala merah sering menyebabkan terjadinya kemacetan. Untuk mengurangi kemacetan tersebut diperlukan suatu alat yang dapat mendeteksi terjadinya kepadatan arus kendaraan. Apabila sensor mendeteksi terjadinya kemacetan maka sistem akan memberikan tambahan waktu nyala lampu hijau lebih lama dari waktu normalnya (saat tidak terjadi kemacetan).
Pendeteksi kepadatan arus kendaraan terdiri dari sensor (infra merah sebagai pemancar dan foto transistor sebagai penerima), schmit trigger sebagai pemantap tegangan, dan multiplexer (MUX) sebagai pemilih sensor mana yang akan dibaca oleh pengendali utama yaitu mikrokontroler dan sebagai keluarannya adalah seperangkat lampu lalu lintas.
Hasil akhir yang diperoleh pada perancangan alat ini adalah suatu sistem yang memberikan masukan bagi mikrokontroler untuk memberi tambahan waktu nyala lampu hijau pada salah satu arah atau jalur di suatu persimpangan berdasarkan tingkat kepadatan yang terdeteksi oleh sensor.
TRAFFIC LIGHT PRIORITY SYSTEM
By :
Name : David Kurniawan
Student ID Number : 005114016
ABSTRACT
The traffic density on a crossroad when the traffic light is red often causes jam. To decrease those jams, it is necessary to have a kind of equipment which can detect the crowd. If the sensor detects any jam then the system will give more time for the green light to have longer turn than if there is no jam (normal traffic)
The detector of this equipment consists of the censor (infra red as the transmitter and photo-transistor as the receiver, schmit trigger as the stabilizer of the voltage and multiplexer(MUX) to choose which sensor that are going to be read by the main controller that is the microcontroller and the output is the traffic light.
The last result would be a kind of system which gives input for microcontroller to give more time for the green light to light longer on one direction or way on an intersection based on the crowded level that detected by the censor.
HALAMAN JUDUL ... .. i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING... .. iii
HALAMAN PENGESAHAN... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... .. v
HALAMAN PERSEMBAHAN... vi
KATA PENGANTAR... .. vii
INTISARI... ... .. ix
ABSTRAC... x
DAFTAR ISI... ... .. xi
DAFTAR TABEL... xiii
DAFTAR GAMBAR... xiv
DAFTAR LAMPIRAN... xv
BAB I PENDAHULUAN... .. 1
1.1 Judul ... .. 1
1.2 Latar Belakang ... .. 1
1.3 Perumusan Masalah ... .. 1
1.4 Batasan Masalah ... .. 2
1.5 Tujuan Penelitian ... .. 2
1.6 Manfaat Penelitian ... .. 3
1.7 Sistematika Penulisan ... .. 3
BAB II DASAR TEORI... .. 5
2.1 LED (Light Emitting Diode) ... .. 5
2.3 Fototransistor... 7
2.4 Schmitt Trigger (Pemicu Schmitt)... 10
2.5 Multiplexer... 10
2.6 Rangkaian penyangga... 11
2.7 Relay………. 12
2.8 Penggerak Relay.... 13
2.9 Penampil Lampu Lalu Lintas... 14
BAB III PERANCANGAN... .. 16
3.1 Rangkaian Sensor... .. 17
3.2 Rangkaian Schmitt Trigger... .. 18
3.3 Multiplexer………... 19
3.4 Rangkaian Penyangga……….. 21
3.5 Rangkaian Penggerak Relay………. 21
3.6 Rangkaian Relay dan Penampil Lampu Lalu Lintas……… 23
BAB IV PEMBAHASAN... .. 24
4.1 Pengukuran Keluaran Sensor ... .. 24
4.2 Pengukuran Keluaran Inverter... .. 25
4.3 Pengukuran Keluaran MUX ... .. 26
4.4 Tingkat Kepadatan……… 28
BAB V KESIMPULAN DAN PENUTUP... .. 30
5.1 Kesimpulan ... .. 30
5.2 Saran ……... .. 30
DAFTAR PUSTAKA ……... .. 31
LAMPIRAN
Tabel 2.1 Tabel Fungsi Pemicu Schmitt ... .... 10
Tabel 3.1 Tabel Fungsi MUX 4 ke 1 ... .... 20
Tabel 4.1 Tegangan Keluaran Sensor ... .... 25
Tabel 4.2 Tegangan Keluaran Inverter ... .... 26
Tabel 4.3 Tegangan Keluaran MUX... … 26
Tabel 4.4 Tingkat Kepadatan……… 28
Gambar 2.1 Diagram Blok Sistem... 5
Gambar 2.2 Simbol LED ... 6
Gambar 2.3 Rangkaian Dasar LED ... 6
Gambar 2.4 Simbol Fototransistor... 8
Gambar 2.5 Rangkaian Fototransistor ... 9
Gambar 2.6 Simbol Pemicu Schmitt... 10
Gambar 2.7 MUX 4 ke 1 ... 11
Gambar 2.8 Buffer Open Collector... 11
Gambar 2.9 Relay... 12
Gambar 2.10 Transistor Sebagai Penguat Arus ... 13
Gambar 2.11 Diagram Lampu Lalu-lintas 4 Persimpangan ... 14
Gambar 3.1 Letak Sensor Pada Lampu Lalu-lintas ... 16
Gambar 3.2 Rangkaian Pemancar... 17
Gambar 3.3 Rangkaian Penerima ... 18
Gambar 3.4 IC DM74LS14 ... 19
Gambar 3.5 Gelombang Masukan dan Keluaran Schmitt Trigger... 19
Gambar 3.6 Dua MUX 4 ke 1... 20
Gambar 3.7 Rangkaian Penyangga ... 21
Gambar 3.8 Rangkaian Penggerak Relay... 22
Gambar 3.9 Rangkaian Relay dan Penampil Lalu-lintas ... 23
Gambar Rangkaian... L1
Data Sheet QED121/122/123 Plastic Infrared Light Emitting Diode... L2
Data Sheet QSD122/123/124 Plastic Silicon Infrared Phototransistor... L3
Data Sheet DM74LS14... L4
Data Sheet DM74LS153... L5 DC Characteristics AT89S52... L6
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 JUDUL PENELITIAN
Deteksi kepadatan arus kendaraan pada sistem prioritas lampu lalu-lintas.
1.2 LATAR BELAKANG
Saat ini sistem pengaturan lampu lalu-lintas di Indonesia kebanyakan masih
menggunakan sistem time driven atau pengaturan lampu lalu-lintas berdasarkan waktu yang dikendalikan oleh timer. Siklus nyala lampu sudah diatur terlebih dahulu tanpa melihat kepadatan arus kendaraan pada waktu itu. Dengan demikian siklus mati
hidupnya lampu lalu-lintas pada suatu persimpangan saat jam sembilan pagi dapat
saja berbeda dengan saat jam sembilan malam. Oleh sebab itu sering terjadi
kemacetan khususnya pada saat jam-jam sibuk.
Berdasarkan permasalahan tersebut maka akan dibuat suatu alat yang dapat
memberikan prioritas pada suatu kondisi, yaitu jika salah satu arah di suatu
persimpangan terdapat antrian kendaraan yang panjang maka pada arah tersebut
lampu hijau menyala lebih lama dari waktu standarnya.
1.3 PERUMUSAN MASALAH
Pada penelitian akan dibuat suatu alat yang dapat mengatur lamanya waktu
nyala lampu lalu-lintas untuk mengatasi kemacetan atau antrian kendaraan pada suatu
persimpangan. Untuk kondisi kemacetan atau antrian panjang, beberapa sensor
kendaraan mencapai panjang yang telah ditentukan, maka sensor akan memberi
masukan kepada sistem untuk mengatur lampu lalu-lintas agar memberi waktu nyala
lampu hijau yang lebih lama dari pada sisi atau arah yang lain. Setelah panjang
antrian kurang dari jarak yang ditentukan maka lampu lalu-lintas akan kembali
bekerja normal. Sensor bekerja pada kondisi lampu lalu-lintas menyala merah.
Masalah yang mungkin timbul adalah apabila ada sesuatu yang menghalangi dan
membuat sensor terus bekerja, misal mobil mogok.
1.4
BATASAN MASALAH
Permasalahan yang akan diangkat hanya dibatasi pada beberapa permasalahan
sebagai berikut:
a. Sebagai pendeteksi kendaraan digunakan sensor infra merah.
b. Sensor bekerja pada saat lampu menyala merah.
c. Sensor dipasang setiap arah jalur untuk setiap lampu lalu-lintas.
d. Untuk jalur yang berlawanan arah dipisahkan oleh pembatas.
e. Jalur tidak ada kendaraan mogok yang mengenai sensor.
f. Penelitian ini hanya merancang dan menganalisis perangkat kerasnya saja,
mikrokontroler hanya sebagai pendukung dan tidak dibahas pada
penelitian ini.
1.5 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang ingin dicapai adalah :
b. Merancang suatu rangkaian elektronika yang dapat mendeteksi panjang
antrian kendaraan.
1.6 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat yang bisa didapat adalah:
a. Memprioritaskan salah satu jalur pada suatu persimpangan bila terjadi
antrian panjang kendaraan.
b. Mengurangi kemacetan atau kepadatan kendaraan pada suatu
persimpangan.
c. Memberi kemudahan dan kenyamanan bagi pengguna jalan.
1.7 SISTEMATIKA
PENULISAN
a. Bab I. Pendahuluan
Pendahuluan berisi: latar belakang, rumusn masalah, batasan masalah,
tujuanpenelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan
b. Bab II. Dasar Teori
Dasar teori berisi teori-teori yang mendukung tenteng penelitian yang
dilakukan.
c. Bab III. Perancangan
Pada bab ini berisi tentang perencangan perengkat-perangkat pendukung
sistem yang akan dibuat pada penelitian ini.
d. Bab IV. Hasil dan Pembahasan
Bab ini berisi hasil dan pembahasan cara perencangan yang dibuat, yaitu
e. Bab V. Kesimpulan dan Saran
Berisi Kesimpulan dan saran mengenai sistem dan hasil pengujian sistem
secara keseluruhan.
f. Bab VI. Daftar Pustaka
Daftar pustaka memuat sumber-sumber informasi yang digunakan dalam
BAB II
DASAR TEORI
Sistem prioritas lampu pengatur lampu lalu lintas untuk antrian kendaraan
pada suatu lampu lalu-lintas terdiri dari rangkaian sensor ( infra merah sebagai
pemancar dan foto transistor sebagai penerima ), rangkaian pengkondisi sinyal
(schmitt trigger), dan MUX. Sedangkan untuk tampilan keluaran sistem akan digunakan perangkat lampu lalu lintas (penyangga, penggerak relay, relay, lampu).
Pada penelitian ini akan dibuat suatu sistem seperti terlihat pada gambar 2.1
berikut ini :
Traffic 1 4 Sensor
Traffic 2 4 Sensor
Traffic 3 4 Sensor
Traffic 4 4 Sensor 4 Pengkondisi Sinyal 4 Pengkondisi Sinyal 4 Pengkondisi Sinyal 4 Pengkondisi Sinyal MUX 4-1 MUX 4-1 MUX 4-1 MUX 4-1 Penyangga Lampu Lalu-lintas Penggerak Relay Relay M I K R O K O N T R O L E R Selektor
Gambar 2.1. Blok diagram sistem
2.1
LED (
Light Emitting Diode
)
LED adalah dioda penghasil cahaya dimana energi yang dikeluarkannya
berupa energi pancaran cahaya. Dioda biasa dibuat dari bahan silikon, yaitu bahan
dengan unsur gallium, arsen dan fosfat yang dapat menghasilkan atau memancarkan
cahaya merah, hijau, kuning dan jingga
.
LED juga dapat memancarkan cahaya yangtak tampak oleh mata yaitu infra merah. Simbol LED dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2. Simbol Light Emitting Diode ( LED )
Rangkaian dasar dari LED dapat terlihat seperti pada gambar 2.3 berikut ini:
VCC
LED RD
VD
ID
Gambar 2.3. Rangkaian dasar LED
Berdasarkan gambar rangkaian dasar LED di atas, maka besarnya nilai Rd
dapat dicari dengan persamaan berikut:
d D
D I R
V
Vcc− = −
F
LED LED CC D
I V V
Dengan :
D
R = Resistor yang dibutuhkan.
CC
V = Tegangan masukaan
F
V = Tegangan
F
I = Arus
2.2 IRED (
Infra Red Emitting Diode
)
Infra Red Emitting Diode (IRED) adalah salah satu jenis LED. IRED
mempunyai karakteristik yang sama dengan LED, hanya saja cahaya yang dipancarkan berbeda. LED memancarkan cahaya tampak, sedangkan IRED sesuai dengan namanya memancarkan infra merah yang tak tampak oleh mata
manusia.IRED digunakan dalam aplikasi komunikasi serat optik, alignment
(penjajaran), scanning system, dan juga digunakan pada piranti penyimpan data seperti CD dan DVD. Simbol dan rangakaian IRED sama dengan LED, sehingga persamaan (2.1) berlaku juga untuk IRED.
2.3 Fototransistor
Fototransistor adalah piranti peka cahaya atau sering disebut sebagai
transduser fotoelektrik, yaitu piranti elektronis yang memiliki perubahan karakteristik
listrik bila dikenai cahaya tampak maupun tak tampak. Fototransistor terbentuk oleh
transistor, sehingga memiliki sifat yang mirip dengan Bipolar Junction Transistor
(BJT), hanya saja secara fisik sangat berbeda satu sama lain. Fototransistor didesain
dengan penutup transparan yang berfungsi untuk meneruskan atau menerima cahaya,
tembus sehingga tidak mempengaruhi kerja BJT. Kemasan fototransistor dapat
dijumpai sebagai piranti dua terminal tanpa koneksi basis dan piranti 3 terminal dengan koneksi basis. Simbol fototransistor dua terminal tanpa koneksi basis dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4. Skematik fototransistor
Pada fototransistor, arus basis dipengaruhi oleh cahaya infra merah yang mengenai permukaan dari fototransistor, sehingga ketika cahaya infra merah
mengenai permukaan fototransistor akan timbul arus basis ( IB ). Keadaan tersebut
akan menyebabkan resistansi emitter-collector akan menjadi kecil sekali mendekati nol, sehingga arus akan mengalir ke kaki collector ( IC ). Hal ini menyebabkan
tegangan pada kaki collector mendekati 0V. Keadaan tersebut menyatakan keadaan transistor dalam keadaan on. Sebaliknya apabila tidak ada cahaya infra merah atau dapat dikatakan dalam keadaan gelap, maka tidak ada IB. Ketika tidak ada arus IB,
maka resistansi emitter-collector menjadi besar dan tidak ada arus collector ( IC ),
Gambar 2. 5.Rangkaian fototransistor Pada fototransistor berlaku persamaan saat saturasi :
Volt 0
≅
o
V ………..………...……….…( 2.2)
Sedangkan saat cut off :
Vcc
Vo = ………...…………..……..….( 2.3 )
Untuk mencari nilai Rc pada gambar di atas digunakan persamaan :
C C CE CC V R I
V − =
C CE CC C
I V V
R = − ...( 2.4 )
Dengan :
Rc = Resistor yang dibutuhkan
Vcc = Tegangan masukan
CE
V = Tegangan Collector Emitter
2.4.
Schmitt Trigger
( Pemicu Schmitt )
Pemicu Schmitt merupakan suatu contoh kategori rangkaian yang dikenal
sebagai pembanding tegangan. Pembanding sangat berguna dalam pembentuk pulsa
dan sebagai suatu piranti pengkondisi sinyal. Pemicu Schmitt menghasilkan suatu
keluaran segi empat dengan pinggiran naik dan turun yang tajam. Waktu bangkit yang
cepat ini sangat dibutuhkan, karena rangkaian-rangkaian dimaksudkan untuk bekerja
dengan tegangan masukan dua keadaan. Simbol dari pemicu schmitt seperti terlihat
pada gambar 2.6.
Gambar 2.6. Simbol pemicu schmitt
Tabel 2.1. Fungsi pemicu schmitt
Input (A) Output (Y)
L H
H L
Y = Ā
Prinsip kerja pemicu schmitt sama seperti gerbang not, yaitu jika masukan logika
rendah maka keluarannya logika tinggi, begitu juga sebaliknya.
2.5
Multiplexer
(MUX)
Multiplexer adalah suatu rangkaian yang mampu memilih sebuah masukan
dari beberapa masukan dan menjadikannya sebuah keluaran. Biasanya ada 2
masukan dan n selektor dimana kombinasi selektor akan menentukan masukan yang
akan dipilih. Multiplexer yang digunakan pada penelitian ini adalah MUX 4 ke 1 yaitu
multiplexer 4 masukan dengan sebuah keluaran. Gambar 2.7 adalah rangkaian dasar MUX 4 ke 1.
Gambar 2.7. MUX 4 ke 1
2.6 Rangkaian penyangga
(Buffer)
Penyangga merupakan rangkaian tambahan (optional) yang fungsinya menjaga agar rangkaian masukannya tidak terbebani berlebih (overload). Dengan kata lain, rangkaian pada keluaran tidak menyerap arus dari rangkaian masukannya, tetapi
langsung dari power supply. Rangkaian penyangga mempunyai impedansi masukan yang besar (arus masukan kecil) dan impedansi keluaran kecil (arus keluaran besar ),
dan tegangannya tidak berubah.
R pull-up
VCC
Masukan Keluaran
Penyangga (Buffer) yang digunakan dalam penelitian ini pada pemakaiannya diperlukan sebuah resistor pull-up pada keluarannya (keluaran merupakan kaki kolektor dari transistor) seperti pada gambar 2.8. Besarnya nilai resistor pull-up dapat dicari dengan persamaan :
RPull−up≥
max
OL I
Vcc
………...…….(2.5)
Dengan :
Vcc = Tegangan masukan
IOLmax = Arus maksimum yang diserap
2.7
Relay
Relay adalah merupakan suatu saklar mekanis yang dikendalikan secara elektronis yaitu menggunakan arus dan tegangan dari luar. Relay terdiri atas kumparan kawat penghantar yang digulung pada former teras magnet, apabila
kumparan diberi arus maka medan magnet yang dihasilkan kumparan akan menarik
pengungkit yang berfungsi sebagai penutup atau pembuka kontak. Gambar relay
dapat dilihat pada gambar 2.9 berikut ini :
3
5 4 1
2
COM
NO NC
Gambar 2.9. Relay
2.8 Penggerak
relay
( driver
)
Untuk menyalakan beban yang memerlukan arus besar (seperti relay, LED) diperlukan suatu rangkaian penggerak beban. Driver memiliki karakteristik penguat
arus yaitu memoerkuat arus masukan untuk dapat menggerakkan beban pada
keluaran.Untuk penggerak yang sederhana, biasanya hanya berupa rangkaian
transistor common emitter (lihat gambar 2.10).
Rb
VCC
Vin
BE
V
RL
Ic
hfe
Ib Ie
Gambar 2.10. Tansistor sebagai penguat arus
Beban yang akan dikontrol (RL) ditempatkan pada kaki kolektor. Arus
masukan (Ib) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Ib =
Rb V Vin− BE
………....(2.6)
Ic = Ib x hfe ……….………….…….(2.7)
BE
V adalah tegangan antara basis dan kolektor dimana untuk transistor silicon berharga 0,7 V. Ic(max) adalah arus maksimum yang dapat melewati kolektor saat
transistor ON, sedangkan hfe adalah konstanta penguatan arusnya. Arus penggerak
2.9 Penampil lampu lalu-lintas
Rangkaian keluaran dari sistem ini adalah lampu pengatur lalu lintas (traffic light). Lampu lalu lintas keluaran untuk simpang empat membutuhkan 12 lampu pijar ( 4 merah, 4 kuning, 4 hijau ).
Secara umum lampu lalu lintas telah diatur penyalaannya sehingga tiap lampu
menyala secara berturutan, sehingga didapat diagram pewaktuan untuk menyalakan
lampu lalu lintas. Pada saat menyala normal semua lampu dapat difungsikan, seperti
gambar 2.11 berikut adalah diagram waktu penyalaan lampu lalu-lintas dengan 4
persimpangan.
tunda waktu
Gambar 2.11. Diagram waktu penyalaan lampu lalu-lintas dengan 4 persimpangan
Keterangan :
H adalah untuk lampu hijau
K adalah untuk lampu kuning
M adalah untuk lampu merah
Pada diagram waktu tersebut diatas dapat dilihat bahwa pada saat lampu
menyala normal terdapat tunda waktu (semua ruas menyala merah) pada saat sebelum
perubahan dari merah ke hijau, jadi pada waktu tersebut semua lampu yang menyala
di semua ruas adalah merah. Hal ini dengan maksud sebagai faktor keamanan saja
pada saat suatu ruas akan menyala hijau, semua ruas benar-benar telah menyala
BAB III
PERANCANGAN PERANGKAT KERAS
Pada penelitian ini akan dibuat miniatur pendeteksi kepadatan arus kendaraan
pada sistem prioritas lampu lalu-lintas. Untuk setiap lampu lalu-lintas terpasang 4
buah rangkaian sensor yang terpasang seperti pada gambar 3.1.
Gambar 3.1. Jarak sensor dari lampu lalu-lintas
Kepadatan arus kendaraan pada perancangan ini terbagu dalam 4 kondisi yaitu
kepadatan tingkat pertama, yaitu jika kepadatan kendaraan sampai pada sensor
pertama (S1). Kepadatan tingkat kedua yaitu jika kepadatan kendaraan sampai pada
sensor kedua (S1 dan S2 mendeteksi adanya kendaraan). Kepadatan tingkat ketiga
yaitu jika kepadatan kendaraan sampai pada sensor ketiga (S1, S2, dan S3 mendeteksi
adanya kendaraan).Kepadatan tingkat keempat terjadi jika semua sensor S1, S2, S3,
dan S4 mendeteksi adanya kendaraan (kepadatan kendaraan sampai pada sensor
keempat. Untuk setiap tingkat kepadatan akan diberi tambahan waktu nyala lampu
3.1 Rangkaian sensor
Rangkaian sensor terdiri dari bagian pemancar ( led infra merah ) dan bagian
penerima ( foto transistor ). Bagian pemancar bertugas memancarkan cahaya infra
merah dan bagian penerima berfungsi menangkap cahaya infra merah yang
dipancarkan.
Bagian pemancar menggunakan LED QED 112. Tegangan Vd merupakan
tegangan dioda yang besarnya 1,7 Volt berdasarkan data sheet. Nilai resistor yang
digunakan dipilih berdasarkan pada arus yang melewati LED karena kuat arus juga
mempengaruhi intensitas cahaya yang dipancarkan oleh LED. Rangkaian pemancar
terlihat seperti gambar 3.2.
LED R
Vd
Id Vcc
Gambar 3.2. Rangkaian pemancar
Besar arus minimal agar LED QED 122 dapat memancarkan cahaya infra
merah adalah 20 mA. Nilai resistor maksimal yang dapat dipasang adalah:
mA 20
7 , 1 5−
=165Ω
Nilai R yang dipasang pada sensor sebesar 150Ω sehingga arus yang melewati
led sebesar 22 mA. Besar arus tersebut cukup untuk dapat dipantulkan oleh suatu
Penerima menggunakan sebuah foto transistor untuk mendeteksi cahaya infra
merah yang dipantulkan oleh penghalang. Foto transistor yang digunakan adalah foto
transistor QSD 122. Foto transisitor ini digunakan karena dirancang untuk mendeteksi
cahaya infra merah saja sehingga cahaya lain tidak akan mempengaruhi pendeteksian
sinyal. Besar arus maksimal yang dapat melalui foto transistor dalam keadaan ‘on’
sebesar 6mA. Karena itu nilai resistor tidak boleh kecil dari :
mA V 6
4 , 0 5−
= 766Ω
Nilai R yang dipasang sebesar 1 KΩ sehingga arus yang melewati foto
transistor adalah sebesar 4,6 mA. Rangkaian penerima foto transisitor tampak pada
gambar 3.3
Gambar 3.3. Rangkaian Penerima
3.2
Rangkaian
Schmitt Trigger
( Pemicu Schmitt )
Untuk gelombang yang berupa sinus menunjukan waktu naik turun sangat
lamban. Bentuk gelombang yang berupa ini dapat mengakibatkan operasi yang tak
dapat diandalkan. Oleh karena itu ditambahkan rangkaian inverter pemicu schmitt
untuk yang dapat membuat gelombang kotak dari sinyal input. Pemicu schmitt yang
Gambar 3.4. IC DM74LS14
Ambang alih tegangan pemicu schmitt dibedakan berdasarkan tegangan arah
positif (V+). Profil tegangan untuk IC7414 ini memperlihatkan ambang alih 1,7 Volt
untuk tegangan input arah positif (V+), 0.9 Volt untuk tegangan input arah negatif.
Bentuk gelombang masukan dan keluaran dari pemicu schmitt terlihat seperti pada
gambar 3.5.
Gambar 3.5. Bentuk gelombang masukan dan keluaran Schmit Trigger
3.3
Multiplexer
Multiplexer adalah suatu rangkaian yang mampu memilih sebuah masukan
dari beberapa masukan dan menjadikannya sebuah keluaran. MUX yang digunakan
rangkaian terdiri dari empat masukan serta sebuah keluaran bersama komplemennya
seperti gambar 3.6.
Gambar 3.6. Dua MUX 4 ke 1
Selector berfungsi mengatur masukan mana yang akan dilewatkan. Misalkan
masukan kedua selector A dan B adalah aktif rendah (logika 0), maka masukan yang
dilewatkan adalah Co. Tabel fungsi dari MUX 4 ke 1 terlihat pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 tabel fungsi
Dari tabel 3.1 jelaslah bahwa keluaran Y mengikuti masukan yang sesuai (C0,
3.4 Perancangan rangkaian penyangga (
buffer
)
Fungsi dari rangkaian ini adalah untuk mengisolasi rangkaian penggerak relay
agar tidak menarik arus terlalu besar dari rangkaian mikrokontroler. Rangkaian
penyangga yang digunakan sudah terintegrasi di dalam IC SN74LS07 seperti pada
gambar 3.7 yang merupakan buffer open collector, yang dalam pengoperasiannya
membutuhkan resistor pull-up. Dari data sheet SN74LS07, arus maksimum yang
diserap (I ), yaitu pada saat masukannya berlogika 0 ( keluarannya juga 0 )
adalah 40 mA. Maka besarnya R sebagai resistor pembatas arus kolektor harus
melebihi harga yang didapat dari perhitungan berikut ini : max
OL
up Pull−
RPull−up≥ mA V 40
5
RPull−up≥ 125 Ω
3y 3a 2y 2a 1y 1a
4y 4a 5y 5a 6y 6a vcc
gnd
VCC 5 V
dari uC
relay ke penggerak
Gambar 3.7. Rangkaian penyangga (buffer) SN74LS07
3.5 Rangkaian penggerak
relay
Penggerak relay menggunakan rangkaian transistor penguat arus yang
yang masing-masing telah dilengkapi ‘clamp diode’ untuk beban induktif. Rangkaian
penggerak relay ULN2803 terlihat pada gambar 3.8.
Rpull-up
2,7 k
7,2 k 3 k INPUT
OUTPUT COM VCC 5 V
ke relay
dari buffer
Gambar 3.8. Rangkaian penggerak relay ULN2803
Relay yang dipakai dalam perancangan ini adalah relay 12 V SPDT (Single
Pole Double Throw ) yang memiliki hambatan dalam 364 Ω.
Dari data sheet Vce (sat) = 0.9 V ( untuk hfe (Ic/Ii) = 100mA/250μA = 400)
dengan pendekatan arus relay. Maka besarnya arus untuk mengaktifkan relay (Ic)
adalah:
Ic= V V mA
R V V relay CE relay 4945 , 30 364 9 , 0 12 = Ω − = −
Dengan demikian arus masukan minimum (Ii min) yang diperlukan adalah :
Ii min = 76,2362
400 4945 , 30 = = mA hfe IC μA
Agar dapat menggerakkan relay, resistor pull-up yang dipasang pada
masukannya (keluaran dari buffer ) perlu diperhatikan agar tidak melebihi harga
maksimum yang didapat dari perhitungan berikut ini :
Ii min ≤
Gab BB
R V
76,2362 μA ≤
Ω + Ω +
Ω +
− K K K
R
V
up
pull 2,7 7,2 3
5
65,586 KΩ≥ Rpull−up+ 2,7 KΩ+ 7,2 KΩ+ 3 KΩ
up pull
R − ≤ 52,686 KΩ
Maka syarat untuk resistor pull-up adalah 125Ω≤Rpull-up≤ 52,686 kΩ. Pada
perancangan ini dipakai R pull-up sebesar 10 KΩ.
3.6 Rangkaian
relay
dan penampil lampu lalu lintas (LL)
Penampil yang digunakan adalah lampu pijar 2,5 watt 220 volt. Maka untuk
sebuah persimpangan 4 arah akan dibutuhkan 12 lampu yaitu 4 lampu warna merah,
kuning, hijau. Dari masing-masing lampu tersebut dihubungkan dengan relay yang
terhubung dengan pin COM dan OUTPUT untuk pensaklarannya. Pin COM disini
berfungsi sebagai sumber tegangan tetap 12 volt. Perancangan ini menggunakan relay
SPDT 12 volt yang mampu dilewati arus hingga 3 ampere. Gambar 3.9 adalah gambar
rangkaian relay dan penampil lalu-lintas.
RELAY SPDT 3
5 4 1 2
2,5 W / 220 Vac
1 2
220 Vac
Dari ULN2803A
12 V
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Bab ini akan menjelaskan proses pendeteksian kendaraan pada suatu lampu
lalu-lintas saat terjadi kepadatan arus kendaraan. Pada satu jalur lampu lalu-lintas
terpasang empat sensor infra merah sebagai pemancar dan empat fototransistor
sebagai penerima. Keluaran dari sensor menjadi masukan bagi inverter sebagai pengkondisi sinyal dan keluaran dari inverter terhubung ke masukan MUX yang akan menyeleksi masukan dari sensor mana yang akan dilewatkan.
Saat cahaya infra merah mengenai fototransistor berarti tidak ada kendaraan yang terdeteksi oleh sensor dan dianggap logika ‘0’. Saat cahaya infra merah tidak
mengenai fototransistor artinya ada kendaraan yang terdeteksi oleh sensor dan dianggap logika ‘1’. Keluaran sensor terhubung ke dua buah inverter yang terpasang serial agar saat sensor logika ‘0’ keluaran dari inverter juga logika ‘0’, dan saat sensor logika ‘1’ keluaran inverter juga logika ‘1’. Kemudian keluaran dari inverter diseleksi oleh MUX berdasarkan selektor yang diberikan. Saat selektor ‘00’ berarti
keluaran sensor pertama yang dilewatkan, saat ‘01’ berarti keluaran sensor kedua
yang dilewatkan, saat ‘10’ keluaran sensor ketiga yang dilewatkan, dan saat ‘11’
keluaran sensor keempat yang dilewatkan. Keluaran MUX menjadi informasi atau
masukan bagi mikrokontroler untuk memberikan tambahan waktu nyala lampu hijau.
4.1
Pengukuran keluaran sensor
Pada perancangan, sensor dipasang pada suatu perempatan dimana tiap-tiap
menunjukkan tingkat kepadatan arus kendaraan pada suatu jalur lampu lalu-lintas.
Berdasarkan data sheet, tegangan keluaran fototransistor saat mendeteksi sebesar 5 V. Pada pengukuran didapatkan tegangan rata-rata keluaran dari fototansistor saat mendeteksi dan saat tidak mendeteksi adanya kendaraan yang menutupi sensor seperti
pada tabel 4.1.
Tabel 4.1. Tegangan keluaran sensor
Tegangan (V) Sensor
Saat tidak mendeteksi Saat mendeteksi
S1 0,55 3,90
S2 0,57 3,91
S3 0,57 3,89
S4 0,56 3,90
Dari tabel terlihat bahwa tegangan keluaran saat mendeteksi terjadi perbedaan
antara hasil pengukuran dengan data sheet. Hal ini dipengaruhi oleh tahanan yang ada pada perancangan. Tegangan keluaran dari sensor ini kemudian akan menjadi
masukan bagi inverter sebagai pengkondisi sinyal . Inverter akan membaca tegangan keluaran dari sensor sebagai logika ‘0’ jika tegangan keluarannya maksimal 1 V, dan
sebagai logika ‘1’ jika tegangan keluaran sensor minimal 1,4 V.
4.2
Pengukuran keluaran
inverter
Keluaran dari sensor dihubungkan dengan dua inverter yang terpasang serial agar logika keluaran dari inverter sama dengan logika keluaran sensor. Jika masukan
inverter pertama logika ‘1’ maka keluarannya adalah logika ‘0’. Logika ‘0’ ini akan
Berdasarkan pengukuran didapat nilai rata-rata keluaran dari inverter seperti pada tabel 4.2.
Tabel 4.2. Tegangan keluaran inverter
Tegangan keluaran (V) Inverter
Saat tidak mendeteksi Saat mendeteksi
S1 0,30 3,86
S2 0,29 3,85
S3 0,32 3,89
S3 0,30 3,87
Keluaran dari inverter dianggap sebagai logika ‘0’ jika tegangan keluarannya maksimal 0,5 V dan sebagai logika ‘1’ jika tegangan keluarannya minimal 2,7 V
(data sheet). Dari tabel terlihat bahwa tegangan keluaran dari inverter saat tidak mendeteksi dan saat mendeteksi sudah dapat dibaca sebagai logika ‘0’ dan logika ‘1’
karena telah memenuhi syarat yang diinginkan. Keluaran dari inverter ini kemudian akan menjadi masukan bagi MUX yang kemudian akan diseleksi masukan dari sensor
mana yang akan dilewatkan oleh MUX.
4.3 Pengukuran
keluaran
MUX
MUX berfungsi menyeleksi keluaran sensor mana yang akan dilewatkan.
Keluaran yang dilewatkan dipilih berdasarkan selektor yang diberikan. Pada
perancangan menggunakan empat MUX. MUX akan membaca masukannya sebagai
logika ‘0’ jika tegangan masukan maksimal 0,8 V dan sebagai logika ‘1’ jika
‘1’. Berdasarkan pengukuran didapatkan hasil rata-rata keluaran MUX seperti pada
tabel 4.3.
Tabel 4.3. Tegangan keluaran MUX
Data masukan (keluaran inverter) (V) Selektor
S1 S2 S3 S4 Keluaran
(V)
0,30 X X X 0,20 00
3,86 X X X 3,58
X 0,29 X X 0,20 01
X 3,85 X X 3,58
X X 0,32 X 0,21
10
X X 3,89 X 3,59
X X X 0,30 0,19
11
X X X 3,87 3,57
Dari data tersebut maka sesuai dengan tebel fungsi dari multiplexer (MUX) bahwa saat selektor ‘00’ maka data yang dilewatkan adalah data dari sensor pertama
(S1). Saat selektor ‘01’ data yang dilewatkan adalah data dari sensor kedua (S2), saat
selektor ‘10’ maka data yang dilewatkan adalah data dari sensor ketiga (S3).
Sedangkan saat selektornya adalah ‘11’ maka data yang dilewatkan adalah data dari
sensor keempat (S4). Keluaran MUX dianggap logika ‘0’ jika tegangan keluarannya
maksimal 0,5 V dan logika ‘1’ jika tegangan keluarannya minimal 2,7 V (data sheet). Data yang telah dilewatkan oleh MUX sesuai dengan selektor yang diberikan
kemudian akan menjadi masukan bagi mikrokontroler untuk memberikan tambahan
waktu nyala lampu hijau saat terjadi kepadatan arus kendaraan. Mikrokontroler akan
keluarannya maksimal V, dan sebagai logika ‘1’ jika tegangan keluaran
inverter minimal V. 1 , 0 2
,
0 Vcc−
9 , 0 2
,
0 Vcc+
4.4 Tingkat
Kepadatan
Yang dimaksud dengan tingkat kepadatan adalah seberapa jauh atau sampai
sensor mana kepadatan arus kendaraan terdeteksi. Tingkat kepadatan arus kendaraan
pada sistem ini ditentukan berdasarkan konfigurasi seperti yang terlihat pada tabel 4.4
sebagai berikut.
Tabel 4.4. Tingkat kepadatan arus kendaraan
S1 S2 S3 S4 Keterangan
X X X X Tidak terjadi kepadatan(normal)
V X X X Kepadatan tingkat 1
V X X V Kepadatan tingkat 1
V X V X Kepadatan tingkat 1
V X V V Kepadatan tingkat 1
V V X X Kepadatan tingkat 2
V V X V Kepadatan tingkat 2
V V V X Kepadatan tingkat 3
V V V V Kepadatan tingkat 4
Keterangan:
X = Sensor tidak mendeteksi
Berdasarkan tabel 4.4 terlihat bahwa ada empat tingkat kepadatan arus
kendaraan yang diinginkan pada sistem ini. Namun ada tingkat kepadatan dengan
konfigurasi lebih dari satu, hal ini terlihat pada tingkat kepadatan 1 dan 2. Dikatakan
terjadi kepadatan tingkat 1 jika kepadatan arus kendaraan sampai pada sensor S1 (S1
mendeteksi; S2, S3, S4 tidak mendeteksi). Namun ada 3 kondisi lain yang juga
dikatakan sebagai kepadatan tingkat 1, sebagai contoh saat S1 dan S3 mendeteksi, S2
dan S4 tidak mendeteksi. Hal ini dikarenakan S3 mendeteksi adanya sesuatu yang
menghalangi sensor walaupun sebenarnya kepadatan hanya sampai sensor S1. Begitu
juga dengan 2 kondisi yang lain. Kepadatan tingkat 2 terjadi jika arus kendaraan
mengenai sensor S1 dan S2. Kepadatan tingkat 3 terjadi jika sensor S1, S2, S3
mendeteksi adanya kendaraan dan sensor S4 tidak mendeteksi. Kepadatan tingkat 4
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan secara umum mengenai pendeteksian kepadatan arus kendaraan
pada sistem prioritas lampu lalu-lintas adalah:
1. Saat sensor tidak mendeteksi adanya kendaraan, masih terdapat tegangan
keluaran pada tiap-tiap blok.
2. Terjadi penurunan tegangan keluaran di tiap blok dari sensor sampai ke MUX
selama proses pendeteksian.
3. Untuk mengetahui tingkat kepadatan arus kendaraan maka data akan dibaca
berdasarkan dengan sampai sensor mana terdeteksi adanya kendaraan.
4. Mikrokontroler akan memberikan tambahan waktu nyala lampu hijau
berdasarkan tingkat kepadatan yang terjadi.
5.2
Saran
Pada perancangan pendeteksi kepadatan arus kendaraan masih banyak
kekurangan, karena itu penulis menyarankan:
1. Sensor yang digunakan pada tugas akhir ini dapat menggunakan sensor-sensor
yang lain selain infra merah.
2. Ada baiknya jika ditambah dengan suatu piranti penunjuk lamanya waktu
Daftar pustaka
Morris Mano, M., 1979, Digital Logic and Computer Design, Prentice Hall International Inc., New Jersey
Malvino, A.P., Leach, D.P., 1992, Prinsip-prinsip dan Penerapan Digital, Erlangga, Jakarta, Indonesia
Fairchild Semiconductor, 2001, QED121/122/123 Plastic Infrared Light Emitting Diode, Fairchild Semiconductor Corporation
Fairchild Semiconductor, 2001, QSD122/123/124 Plastic Silicon Infrared
Phototransistor, Fairchild Semiconductor Corporation
Fairchild Semiconductor, 2000, DM74LS14 Hex Inverter with Schmitt Trigger Inputs, Fairchild Semiconductor Corporation
.
National Semiconductor, 1995, 54LS153/DM54LS153/DM74LS153 Dual 4-Line to
Q3 QSD 1 2 2 1 3 150 Ohm 150 Ohm D1 QED 1 2 2 150 Ohm Q3 QS D 1 2 2 1 3 1 K Ohm 1 K Ohm Vout S3 1 K Ohm 150 Ohm D3 QED 1 2 2 Q3 QS D 1 2 2 1 3 D1 QED 1 2 2 Q1 QS D 1 2 2 1 3 Vout S2 D3 QED 1 2 2 150 Ohm Vout S2 1 K Ohm 1 K Ohm Vout S3 Vout S3 D4 QED 1 2 2 D1 QED 1 2 2 150 Ohm 1 K Ohm Q4 QS D 1 2 2 1 3 D2 QED 1 2 2 1 K Ohm Vout S2 Vout S4 Q1 QS D 1 2 2 1 3 Q3 QSD 1 2 2 1 3
SENSOR JALUR 3
Q1 QSD 1 2 2 1 3 1 K Ohm 150 Ohm Vout S1
SENSOR JALUR 4
GND S3 jalur 1
S2 jalur 2
2C2 3
B
S1 jalur 3
JALUR 3
DM74LS14
1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8
4
9
Out jalur 4 12
1 2
JALUR 4
S1 jalur 4 15
S1 jalur 2
Selektor B 3 A DM74LS14 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 4 1C1 16 2C0 1C1
S4 jalur 4 2C0
2C1 1Y
DM74LS14
1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8
KE MIKROK
ONTROLER
S4 jalur 3
Out jalur 3
1C2 1C3 S4 jalur 1
13 2C3 2G 2Y 15 5 VCC DM74LS14
1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8
S4 jalur 2
Selektor A 5 8 12 10 2C2 10 11
S3 jalur 4 MUX 1
1Y
S3 jalur 3
Out jalur 2
6 6
8
DM74LS14
1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8
7 S2 jalur1 9 MUX 2 7 1C0 11 13 1C2 A Loika 0 DM74LS153 DM74LS14 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 2Y 1C0 VCC B
S3 jalur 2
1G DM74LS153 2C3 1G 1C3 14 DM74LS14 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8
S2 jalur 4
2G S2 jalur 3
GND
Out jalur 1
DM74LS14 1 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 2C1 2 14 1 S1 jalur 1
16
H3
K3
M3
M0 K0 H0
H2 K2 M2
M1 H1 K1 220 V COM R EL AY SPD T 3 5 4 1 2 R EL AY SPD T 3 5 4 1 2 R EL AY SPD T 3 5 4 1 2 RELAY SPDT 3 5 4 1 2 RELAY SPDT 3 5 4 1 2 RELAY SPDT 3 5 4 1 2 R EL AY SPD T 3 5 4 1 2 R EL AY SPD T 3 5 4 1 2 R EL AY SPD T 3 5 4 1 2 RELAY SPDT 3 5 4 1 2 RELAY SPDT 3 5 4 1 2 RELAY SPDT 3 5 4 1 2
LAMPU M0 LAMPU K0 LAMPU H0
LAMPU M1 LAMPU K1 LAMPU H1 LAMPU H3 LAMPU K3 LAMPU M3
LAMPU H2 LAMPU K2 LAMPU M2
0.195 (4.95) 0.040 (1.02) NOM 0.100 (2.54) NOM 0.050 (1.25) 0.800 (20.3) MIN 0.305 (7.75) 0.240 (6.10) 0.215 (5.45) 0.020 (0.51) SQ. (2X) REFERENCE SURFACE CATHODE
1. Derate power dissipation linearly 2.67 mW/°C above 25°C.
2. RMA flux is recommended.
3. Methanol or isopropyl alcohols are recommended as cleaning agents. 4. Soldering iron 1/16”(1.6mm) minimum
from housing.
PACKAGE DIMENSIONS
FEATURES
• D= 880 nm
• Chip material = AlGaAs
• Package type: T-1 3/4 (5mm lens diameter)
• Matched Photosensor: QSD122/123/124
• Narrow Emission Angle, 18°
• High Output Power
• Package material and color: Clear, peach tinted, plastic
Parameter Symbol Rating Unit
Operating Temperature TOPR -40 to +100 °C
Storage Temperature TSTG -40 to +100 °C
Soldering Temperature (Iron)(2,3,4) T
SOL-I 240 for 5 sec °C
Soldering Temperature (Flow)(2,3) T
SOL-F 260 for 10 sec °C
Continuous Forward Current IF 100 mA
Reverse Voltage VR 5 V
Power Dissipation(1) P
D 200 mW
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (TA= 25°C unless otherwise specified)
NOTES:
1. Dimensions for all drawings are in inches (mm). 2. Tolerance of ± .010 (.25) on all non-nominal dimensions
unless otherwise specified.
ANODE
CATHODE
SCHEMATIC
PARAMETER TEST CONDITIONS SYMBOL MIN TYP MAX UNITS
Peak Emission Wavelength IF= 20 mA DPE — 880 — nm
Emission Angle IF= 100 mA 0 — ±9 — Deg.
Forward Voltage IF= 100 mA, tp = 20 ms VF — — 1.7 V
Reverse Current VR= 5 V IR — — 10 µA
Radiant Intensity QED121 IF= 100 mA, tp = 20 ms IE 16 — 40 mW/sr
Radiant Intensity QED122 IF= 100 mA, tp = 20 ms IE 32 — 100 mW/sr
Radiant Intensity QED123 IF= 100 mA, tp = 20 ms IE 50 — — mW/sr
Rise Time
IF= 100 mA
tr — 800 — ns
Fall Time tf — 800 — ns
ELECTRICAL / OPTICAL CHARACTERISTICS (TA=25°C)
PLASTIC INFRARED
LIGHT EMITTING DIODE
2001 Fairchild Semiconductor Corporation
Normalized to: IF= 100 mA, TA = 25˚C Pulse Width = 100 µs 10
1
1 10
NORMALIZED RADIANT INTENSITY
IF - INPUT CURRENT (mA)
Fig. 1 Normalized Radiant Intensity vs. Input Current
100 1000 0.1
0.01
0.001 NORMALIZED COLLECT
OR CURRENT
LENS TIP SEPERATION (INCHES)
Fig. 2 Coupling Characteristics of QED12X and QSD12X
0 1 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
2 3 4 5 6
Normalized to: Pulse Width = 100 µs Duty Cycle = 0.1% VCC = 5 V
RL = 100 1
TA = 25˚C
IF = 100 mA
IF = 20 mA
2.5 2 1.5 1 0.5 -30
-40 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 VF - FOR W ARD V OL T A GE (V)
TA - TEMPERATURE (˚C)
Fig. 3 Forward Voltage vs. Temperature
IF = 10 mA
IF = 100 mA
IF = 20 mA
IF = 50 mA
Pulse Width = 100 µs Duty Cycle = 0.1%
Fig. 5 Radiation Pattern
Fig. 4 Normalized Radiant Intensity vs. Wavelength
D (nm)
775 800 825 850 875 900 925 950
NORMALIZED RADIANT INTENSITY 0.1
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0˚ 10 20 30 40 50 60 70 80 90
TYPICAL PERFORMANCE CURVES
PLASTIC INFRARED
LIGHT EMITTING DIODE
DISCLAIMER
FAIRCHILD SEMICONDUCTOR RESERVES THE THE RIGHT TO MAKE CHANGES WITHOUT FURTHER NOTICE TO ANY PRODUCTS HEREIN TO IMPROVE RELIABILITY, FUNCTION OR DESIGN. FAIRCHILD DOES NOT ASSUME ANY LIABILITY ARISING OUT OF THE APPLICATION OR USE OF ANY PRODUCT OR CIRCUIT DESCRIBED HEREIN; NEITHER DOES IT CONVEY ANY LICENSE UNDER ITS PATENT RIGHTS, NOR THE RIGHTS OF OTHERS.
LIFE SUPPORT POLICY
FAIRCHILD’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF FAIRCHILD SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:
1. Life support devices or systems are devices or systems which, (a) are intended for surgical implant into the body,or (b) support or sustain life, and (c) whose failure to perform when properly used in accordance with instructions for use provided in labeling, can be reasonably expected to result in a significant injury of the user.
2. A critical component in any component of a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness.
PLASTIC INFRARED
LIGHT EMITTING DIODE
www.datasheetcatalog.com
© 2000 Fairchild Semiconductor Corporation DS006353 www.fairchildsemi.com Revised March 2000
ter
wi
th Schm
itt
T
rigger Input
s
DM74LS14
Hex Inverter with Schmitt Trigger Inputs
General Description
This device contains six independent gates each of which performs the logic INVERT function. Each input has hyster-esis which increases the noise immunity and transforms a slowly changing input signal to a fast changing, jitter free output.
Ordering Code:
Devices also available in Tape and Reel. Specify by appending the suffix letter “X” to the ordering code.
Connection Diagram Function Table
Y = A
H = HIGH Logic Level L = LOW Logic Level
Order Number Package Number Package Description
DM74LS14M M14A 14-Lead Small Outline Integrated Circuit (SOIC), JEDEC MS-120, 0.150 Narrow
DM74LS14SJ M14D 14-Lead Small Outline Package (SOP), EIAJ TYPE II, 5.3mm Wide
DM74LS14N N14A 14-Lead Plastic Dual-In-Line Package (PDIP), JEDEC MS-001, 0.300 Wide
Input Output
A Y
L H
www.fairchildsemi.com 2
D
M
74LS14 operated at these limits. The parametric values defined in the Electrical Characteristics tables are not guaranteed at the absolute maximum ratings. The “Recommended Operating Conditions” table will define the conditions for actual device operation.
Recommended Operating Conditions
Note 2: VCC= 5V.
Electrical Characteristics
over recommended operating free air temperature range (unless otherwise noted)
Note 3: All typicals are at VCC= 5V, TA= 25°C.
Note 4: Not more than one output should be shorted at a time, and the duration should not exceed one second.
Switching Characteristics
at VCC = 5V and TA = 25°C
Input Voltage 7V
Operating Free Air Temperature Range 0°C to +70°C
Storage Temperature Range −65°C to +150°C
Symbol Parameter Min Nom Max Units
VCC Supply Voltage 4.75 5 5.25 V
VT+ Positive-Going Input Threshold Voltage (Note 2) 1.4 1.6 1.9 V
VT− Negative-Going Input Threshold Voltage (Note 2) 0.5 0.8 1 V
HYS Input Hysteresis (Note 2) 0.4 0.8 V
IOH HIGH Level Output Current −0.4 mA
IOL LOW Level Output Current 8 mA
TA Free Air Operating Temperature 0 70 °C
Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units
(Note 3)
VI Input Clamp Voltage VCC = Min, II =−18 mA −1.5 V
VOH HIGH Level VCC = Min, IOH = Max
2.7 3.4 V
Output Voltage VIL= Max
VOL LOW Level VCC = Min, IOL = Max
0.35 0.5
Output Voltage VIH = Min V
VCC= Min, IOL= 4 mA 0.25 0.4
IT+ Input Current at VCC = 5V, VI = VT+ −0.14 mA
Positive-Going Threshold
IT− Input Current at VCC= 5V, VI= VT− −0.18 mA
Negative-Going Threshold
II Input Current @ Max Input Voltage VCC = Max, VI = 7V 0.1 mA
IIH HIGH Level Input Current VCC= Max, VI= 2.7V 20 µA
IIL LOW Level Input Current VCC = Max, VI = 0.4V −0.4 mA
IOS Short Circuit Output Current VCC = Max (Note 4) −20 −100 mA
ICCH Supply Current with Outputs HIGH VCC= Max 8.6 16 mA
ICCL Supply Current with Outputs LOW VCC = Max 12 21 mA
RL= 2 kΩ
Symbol Parameter CL= 15 pF CL= 50 pF Units
Min Max Min Max
tPLH Propagation Delay Time
5 22 8 25 ns
LOW-to-HIGH Level Output tPHL Propagation Delay Time
5 22 10 33 ns
3 www.fairchildsemi.com 14-Lead Small Outline Integrated Circuit (SOIC), JEDEC MS-120, 0.150 Narrow
www.fairchildsemi.com 4
D
M
74LS14
5 www.fairchildsemi.com
ter
wi
th Schm
itt
T
rigger Input
s
14-Lead Plastic Dual-In-Line Package (PDIP), JEDEC MS-001, 0.300 Wide Package Number N14A
Fairchild does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and Fairchild reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.
LIFE SUPPORT POLICY
FAIRCHILD’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF FAIRCHILD SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:
1. Life support devices or systems are devices or systems which, (a) are intended for surgical implant into the body, or (b) support or sustain life, and (c) whose failure to perform when properly used in accordance with instructions for use provided in the labeling, can be rea-sonably expected to result in a significant injury to the user.
2. A critical component in any component of a life support device or system whose failure to perform can be rea-sonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness.
TL/F/6393 Dual 4-Line to 1-Line Data Selectors/Multiplexers
54LS153/DM54LS153/DM74LS153
Dual 4-Line to 1-Line Data Selectors/Multiplexers
General Description
Each of these data selectors/multiplexers contains invert-ers and drivinvert-ers to supply fully complementary, on-chip, bina-ry decoding data selection to the AND-OR-invert gates. Separate strobe inputs are provided for each of the two four-line sections.
Features
Y Permits multiplexing from N lines to 1 line
Y Performs at parallel-to-serial conversion
Y Strobe (enable) line provided for cascading (N lines to n lines)
Y High fan-out, low impedance, totem pole outputs
Y Typical average propagation delay times Ð From data 14 ns
Ð From strobe 19 ns Ð From select 22 ns
Y Typical power dissipation 31 mW
Y Alternate Military/Aerospace device (54LS153) is
avail-able. Contact a National Semiconductor Sales Office/ Distributor for specifications.
Connection Diagram
Dual-In-Line Package
TL/F/6393 – 1
Order Number 54LS153DMQB, 54LS153FMQB, 54LS153LMQB, DM54LS153J, DM54LS153W,
DM74LS153M or DM74LS153N See NS Package Number E20A, J16A, M16A,
N16E or W16A
Logic Diagram
TL/F/6393 – 2
Function Table
Select
Data Inputs Strobe Output Inputs
B A C0 C1 C2 C3 G Y
X X X X X X H L
L L L X X X L L
L L H X X X L H
L H X L X X L L
L H X H X X L H
H L X X L X L L
H L X X H X L H
H H X X X L L L
H H X X X H L H
Select inputs A and B are common to both sections. HeHigh Level, LeLow Level, XeDon’t Care
Office/Distributors for availability and specifications.
Supply Voltage 7V
Input Voltage 7V
Operating Free Air Temperature Range
DM54LS and 54LS b55§C toa125§C DM74LS 0§C toa70§C
Storage Temperature Range b65§C toa150§C
teed. The device should not be operated at these limits. The parametric values defined in the ‘‘Electrical Characteristics’’ table are not guaranteed at the absolute maximum ratings. The ‘‘Recommended Operating Conditions’’ table will define the conditions for actual device operation.
Recommended Operating Conditions
Symbol Parameter DM54LS153 DM74LS153 Units
Min Nom Max Min Nom Max
VCC Supply Voltage 4.5 5 5.5 4.75 5 5.25 V
VIH High Level Input Voltage 2 2 V
VIL Low Level Input Voltage 0.7 0.8 V
IOH High Level Output Current b0.4 b0.4 mA
IOL Low Level Output Current 4 8 mA
TA Free Air Operating Temperature b55 125 0 70 §C
Electrical Characteristics over recommended operating free air temperature range (unless otherwise noted)
Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units
(Note 1)
VI Input Clamp Voltage VCCeMin, IIe b18 mA b1.5 V VOH High Level Output VCCeMin, IOHeMax DM54 2.5 3.4
V Voltage VILeMax, VIHeMin DM74 2.7 3.4
VOL Low Level Output VCCeMin, IOLeMax DM54 0.25 0.4 Voltage VILeMax, VIHeMin
DM74 0.35 0.5 V
IOLe4 mA, VCCeMin DM74 0.25 0.4
II Input Current@Max VCCeMax, VIe7V 0.1 mA
Input Voltage
IIH High Level Input Current VCCeMax, VIe2.7V 20 mA IIL Low Level Input Current VCCeMax, VIe0.4V b0.36 mA
IOS Short Circuit VCCeMax DM54 b20 b100 mA
Output Current (Note 2) DM74 b20 b100
ICC Supply Current VCCeMax (Note 3) 6.2 10 mA
Note 1:All typicals are at VCCe5V, TAe25§C.
Note 2:Not more than one output should be shorted at a time, and the duration should not exceed one second. Note 3:ICCis measured with all outputs open and all other inputs grounded.
From (Input)
Symbol Parameter to (Output) CLe15 pF CLe50 pF Units
Min Max Min Max
tPLH Propagation Delay Time Data to Y 15 20 ns
Low to High Level Output
tPHL Propagation Delay Time Data to Y 26 35 ns
High to Low Level Output
tPLH Propagation Delay Time Select to Y 29 35 ns
Low to High Level Output
tPHL Propagation Delay Time Select to Y 38 45 ns
High to Low Level Output
tPLH Propagation Delay Time
Strobe to Y 24 30 ns
Low to High Level Output
tPHL Propagation Delay Time Strobe to Y 32 40 ns
High to Low Level Output
Ceramic Leadless Chip Carrier Package (E) Order Number 54LS153LMQB
NS Package Number E20A
16-Lead Ceramic Dual-In-Line Package (J) Order Number 54LS153DMQB or DM54LS153J
NS Package Number J16A
16-Lead Small Outline Molded Package (M) Order Number DM74LS153M
NS Package Number M16A
16-Lead Molded Dual-In-Line Package (N) Order Number DM74LS153N
NS Package Number N16E
54LS153/DM54LS153/DM74LS153
Dual
4-Line
to
1-Line
Data
Selectors/Multiplexers
16-Lead Ceramic Flat Package (W) Order Number 54LS153FMQB or DM54LS153W
NS Package Number W16A
LIFE SUPPORT POLICY
NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF NATIONAL SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:
1. Life support devices or systems are devices or 2. A critical component is any component of a life systems which, (a) are intended for surgical implant support device or system whose failure to perform can into the body, or (b) support or sustain life, and whose be reasonably expected to cause the failure of the life failure to perform, when properly used in accordance support device or system, or to affect its safety or with instructions for use provided in the labeling, can effectiveness.
be reasonably expected to result in a significant injury to the user.
National Semiconductor National Semiconductor National Semiconductor National Semiconductor Corporation Europe Hong Kong Ltd. Japan Ltd.
1111 West Bardin Road Fax: (a49) 0-180-530 85 86 13th Floor, Straight Block, Tel: 81-043-299-2309 Arlington, TX 76017 Email: [email protected] Ocean Centre, 5 Canton Rd. Fax: 81-043-299-2408 Tel: 1(800) 272-9959 Deutsch Tel: (a49) 0-180-530 85 85 Tsimshatsui, Kowloon
Fax: 1(800) 737-7018 English Tel: (a49) 0-180-532 78 32 Hong Kong Fran3ais Tel: (a49) 0-180-532 93 58 Tel: (852) 2737-1600 Italiano Tel: (a49) 0-180-534 16 80 Fax: (852) 2736-9960
www.DatasheetCatalog.com
1 • 4K Bytes of In-System Programmable (ISP) Flash Memory
– Endurance: 1000 Write/Erase Cycles
• 4.0V to 5.5V Operating Range
• Fully Static Operation: 0 Hz to 33 MHz
• Three-level Program Memory Lock
• 128 x 8-bit Internal RAM
• 32 Programmable I/O Lines
• Two 16-bit Timer/Counters
• Six Interrupt Sources
• Full Duplex UART Serial Channel
• Low-power Idle and Power-down Modes
• Interrupt Recovery from Power-down Mode
• Watchdog Timer
• Dual Data Pointer
• Power-off Flag
• Fast Programming Time
• Flexible ISP Programming (Byte and Page Mode)
Description
The AT89S51 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcontroller with 4K bytes of in-system programmable Flash memory. The device is manufactured using Atmel’s high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the indus-try-standard 80C51 instruction set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory pro-grammer. By combining a versatile 8-bit CPU with in-system programmable Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89S51 is a powerful microcontroller which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applications. The AT89S51 provides the following standard features: 4K bytes of Flash, 128 bytes of RAM, 32 I/O lines, Watchdog timer, two data pointers, two 16-bit timer/counters, a five-vector two-level interrupt architecture, a full duplex serial port, on-chip oscillator, and clock circuitry. In addition, the AT89S51 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes. The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port, and interrupt system to continue functioning. The Power-down mode saves the RAM con-tents but freezes the oscillator, disabling all other chip functions until the next external interrupt or hardware reset.
8-bit
Microcontroller
with 4K Bytes
In-System
Programmable
Flash
AT89S51
2
AT89S51
2487A–10/01 PDIP TQFP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 (MOSI) P1.5 (MISO) P1.6 (SCK) P1.7 RST (RXD) P3.0 (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 (T0) P3.4 (T1) P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7 XTAL2 XTAL1 GND VCC P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.3 (AD3) P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) P2.4 (A12) P2.3 (A11) P2.2 (A10) P2.1 (A9) P2.0 (A8) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 2344 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
(MOSI) P1.5 (MISO) P1.6 (SCK) P1.7 RST (RXD) P3.0 NC (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 (T0) P3.4 (T1) P3.5 P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VPP NC ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13)
P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 NC VCC P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.3 (AD3)
(WR) P3.6 (RD) P3.7
XTAL2 XTAL1 GND GND
(A8) P2.0 (A9) P2.1 (A10) P2.2 (A11) P2.3 (A12) P2.4
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 (MOSI) P1.5 (MISO) P1.6 (SCK) P1.7 RST (RXD) P3.0 NC (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 (T0) P3.4 (T1) P3.5 P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VPP NC ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13)
6 5 4 3 2 1 44 43 42 41 40
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
(WR) P3.6 (RD) P3.7
XTAL2 XTAL1 GND
NC
(A8) P2.0 (A9) P2.1 (A10) P2.2 (A11) P2.3 (A12) P2.4
3 2487A–10/01
Block Diagram
PORT 2 DRIVERS
PORT 2 LATCH
P2.0 - P2.7
FLASH PORT 0 LATCH RAM PROGRAM ADDRESS REGISTER BUFFER PC INCREMENTER PROGRAM COUNTER DUAL DPTR INSTRUCTION REGISTER B REGISTER
INTERRUPT, SERIAL PORT, AND TIMER BLOCKS
STACK POINTER ACC TMP2 TMP1 ALU PSW TIMING AND CONTROL
PORT 1 DRIVERS
P1.0 - P1.7 PORT 3
LATCH
PORT 3 DRIVERS
P3.0 - P3.7 OSC
GND
VCC
PSEN
ALE/PROG
EA / VPP
RST
RAM ADDR. REGISTER
PORT 0 DRIVERS P0.0 - P0.7
PORT 1 LATCH WATCH
4
AT89S51
2487A–10/01
VCC Supply voltage.
GND Ground.
Port 0 Port 0 is an 8-bit open drain bidirectional I/O port. As an output port, each pin can sink eight TTL inputs. When 1s are written to port 0 pins, the pins can be used as high-impedance inputs.
Port 0 can also be configured to be the multiplexed low-order address/data bus during accesses to external program and data memory. In this mode, P0 has internal pull-ups.
Port 0 also receives the code bytes during Flash programming and outputs the code bytes during program verification. External pull-ups are required during program verification.
Port 1 Port 1 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pull-ups. The Port 1 output buffers can sink/source four TTL inputs. When 1s are written to Port 1 pins, they are pulled high by the internal pull-ups and can be used as inputs. As inputs, Port 1 pins that are externally being pulled low will source current (IIL) because of the internal pull-ups.
Port 1 also receives the low-order address bytes during Flash programming and verification.
Port 2 Port 2 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pull-ups. The Port 2 output buffers can sink/source four TTL inputs. When 1s are written to Port 2 pins, they are pulled high by the internal pull-ups and can be used as inputs. As inputs, Port 2 pins that are externally being pulled low will source current (IIL) because of the internal pull-ups.
Port 2 emits the high-order address byte during fetches from external program memory and during accesses to external data memory that use 16-bit addresses (MOVX @ DPTR). In this application, Port 2 uses strong internal pull-ups when emitting 1s. During accesses to external data memory that use 8-bit addresses (MOVX @ RI), Port 2 emits the contents of the P2 Spe-cial Function Register.
Port 2 also receives the high-order address bits and some control signals during Flash pro-gramming and verification.
Port 3 Port 3 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pull-ups. The Port 3 output buffers can sink/source four TTL inputs. When 1s are written to Port 3 pins, they are pulled high by the internal pull-ups and can be used as inputs. As inputs, Port 3 pins that are externally being pulled low will source current (IIL) because of the pull-ups.
Port 3 receives some control signals for Flash programming and verification.
Port 3 also serves the functions of various special features of the AT89S51, as shown in the following table.
