ROBOT GRIPPER DINAMIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51.

(1)

SKRIPSI

Diajukan Oleh :

Riski Pr ihanto

0634010093

J URUSAN TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”

J AWA TIMUR

(2)

i

KATA PENGANTAR

Puji sukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

anugrah dan rahmatNya, salah satu dari sekian banyaknya karunia-Nya yang

berupa Skripsi dan masih banyak kekurangan dalam laporan ini dapat

terselesaikan. Semoga nikmat ini dapat mendorong menuntut ilmu yang lebih

tinggi serta semangat pengabdian yang tulus karena Ridho-Nya, amin.

Laporan tugas akhir ini dibuat bukan semata-mata untuk memenuhi salah

satu persyaratan akademik dalam menyelesaikan pendidikan jenjang sarjana,

tetapi juga sebagai bentuk apresiasi penulis dalam ilmu pengetahuan, terutama

ilmu tentang informasi dan teknologi khususnya didaerah asal penulis. Didalam

pembuatan laporan tugas akhir ini penulis mengambil judul “ROBOT FORKLIFT

DINAMIS”.

Penulis sangat menyadari walaupun pembuatan laporan tugas akhir ini

telah diupayakan sebaik mungkin, namun tetap masih terdapat banyak

kekurangan, baik itu dalam hal penulisan maupun dalam penyajian materi.

Pembuatan laporan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak

yang senatiasa selalu memberikan dorongan dan motivasi kepada penulis, oleh

karena itu penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Teguh Soedarto, MP selaku Rektor Universitas

Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.

2. Ir. Sutiyono, MS selaku Dekan Fakultas Teknik Industri UPN

“Veteran” Jawa Timur.

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :

(3)

4. Basuki Rahmat, S.Si, MT selaku dosen Pembimbing I Skripsi.

5. Fetty Tri Anggraeny, S.Kom selaku dosen Pembimbing II Skripsi.

6. Kepada Ibu dan Kakak yang telah banyak berkorban untuk putranya

dan memberikan tauladan agar anak mereka senang pada ilmu

pengetahuan, dan juga mendorong untuk menuntut ilmu lebih tinggi.

7. Teman-teman angkatan 2006 dan semua pihak yang telah banyak

membantu dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini, yang tak mampu

penulis sebutkan satu-persatu, terima kasih atas segala dukungan dan

bantuannya.

Mengingat terbatasnya kemampuan dan kurangnya pengalaman yang

penulis miliki. Untuk itu dengan kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik

dan saran yang membangun untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini dan akhir kata,

semoga skripsi ini dapat bermanfaat khususnya bagi seluruh mahasiswa

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur dan umumnnya bagi

pembaca sekalian.

Surabaya, 28 Maret 2012

(4)

iii

PERANCANGAN ROBOT FORKLIFT DINAMIS

BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEL89S51

Oleh :

Risk i Pr ihanto

0634010093

Dosen Pembimbing1 : Basuki Rahmat, S.Si, MT Dosen pembimbing2 : Fetty Tri Anggraeny, S.Kom

ABSTRAK

Pada saat ini otomatisasi di setiap aspek kehidupan, seperti robot yang nantinya akan menggantikan tenaga kerja manusia, oleh karna itu penulis membuat prototype robot forklift dinamis, dengan tujuan nantinya robot yang dibuat dapat menggantikan forklift konvensional yang ada saat ini.

Prototype ini dirancang untuk memindahkan benda dari suatu tempat ke tempat yang lainnya, menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi benda, dan menggunakan motor DC sebagai penggerak roda dan lengan pengangkut dan Mikrokontroler ATMEL 89S51.

Dengan adanya tugas akhir ini, diharapkan adanya kemajuan. Yaitu memicu mahasiswa lainnya untuk membuat robot forklift dinamis yang lebih dari yang penulis buat.

Kata Kunci : Robot, Forklift, Dinamis,ATMEL89S51

(5)

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

LEMBAR PENGESAHAN DAN PERSETUJUAN

KATA PENGANTAR……… i

ABSTRAK……….. iii

DAFTAR ISI………... iv

DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ………... 1

1.2 Perumusan Masalah………. 1

1.3 Batasan Masalah………... 2

1.4 Tujuan………... 3

1.5 Manfaat……… 3

1.6 Metodologi Perancangan……….. 3

1.7 Sistematika Penulisan……… 4

BAB II TINJ AUAN PUSTAKA 2.1 Mikrokontroler ATMEL 89S51... 7

(6)

v

2.1.2 Pin-pin mikrokontroler AT89S51………. 10

2.1.3 Struktur Perangkat Keras AT89S51…………. 12

2.1.4 Struktur Memori……….. 13

2.1.5 Regiter Mikrokontroler AT89S51……… 16

2.1.6 Pewaktu/Pencacah (Timer/Counter)…………. 19

2.1.7 Sintem Interrupt………... 25

2.2 Motor DC... 27

2.3 Sensor Jarak Ultrasonic SRF05... 29

BAB III ANALISIS PERANCANGAN ROBOT 3.1 Perancangan Perangkat Keras……….. 30

3.1.1 Perancangan Kerangka Robot……….. 30

3.1.2 Perancangan Mikrokontroler ATMEL89S51... 33

3.1.3 Perancangan Driver Motor………. .. 33

3.1.4 Perancangan Mikro dengan Servo Controller... 37

3.1.5 Penggunaan DST – Navi... 38

3.1.6 Perancangan Gripper... 39

3.1.7 Perancangan Seluruh Rangkaian………... 40

3.2 Perancangan Perangkat Lunak………... 42

BAB IV IMPLEMENTASI SISTEM 4.1 Implementasi Perangkat Keras……….. 45

4.1.1 Kerangka Robot………. 45

(7)

4.1.4 Sensor Jarak Ultrasonic Devantech SRF05…... 50

4.2 Implementasi Perangkat Lunak……….. 51

4.2.1 Dst Uniprog V2.8 / Full Version……… 51

BAB V PENGUJ IAN DAN ANALISA ROBOT 5.1 Pengujian……… 58

5.1.1 Pengujian Driver Motor………. 58

5.1.2 Pengujian Sensor Ultrasonik……….. 59

5.1.3 Pengujian Robot Forklift………... 60

5.2 Analisa………... 64

5.2.1 Analis Robot Forklift………. 64

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan……… 66

6.2 Saran………... 67

(8)

vii DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51……… 10

Gambar 2.2 Blok Diagram AT89S51……… 13

Gambar 2.3 Denah Memori Data……….. 14

Gambar 2.4 Susunan Register Dasar MCS51………... 17

Gambar 2.5 Timer / Counter Logic………... 20

Gambar 2.6 TCON / Timer Control Special Function Register……… 21

Gambar 2.7 TMOD / Timer Mode Special Function Register……….. 22

Gambar 2.8 16-bit up Counter……….. 24

Gambar 2.9 Mode Operasi Timer... 24

Gambar 2.10 Analogi Sistem Interupsi……….. 26

Gambar 2.11 Fase 1 dari Motor DC... 27

Gambar 2.12 Fase 2 dari Motor DC... 28

Gambar 2.13 Putaran Motor DC... 28

Gambar 2.14 SRF05 Ultrasonic Ranger……… 29

Gambar 3.1 Roda Robot………. 31

Gambar 3.2 Kerangka Robot Tampak Atas……… 32

Gambar 3.3 Kerangka Robot Tampak Samping……….. 32

Gambar 3.4 Kerangka Robot Tampak Depan……….. 32

Gambar 3.5 Fase Pertama dariMotor DC... 34

(9)

Gambar 3.8 Perhitungan Rasio Gigi... 35

Gambar 3.9 Pengatur gerakan Motor... 37

Gambar 3.10 Skema Servo Controller 08 Smart Version………... 37

Gambar 3.11 Gripper /Penjepit………... 40

Gambar 3.12 Diagram blok Rangkaian Robot Forklift……….. 40

Gambar 3.13 Skema Rangkaian Robot Forklift………. 41

Gambar 3.14 Diagram Alir Jalannya Robot……… 42

Gambar 3.15 Diagram Alir Robot Forklift………. 43

Gambar 4.1 Kerangka Robot Tampak Depan………... 45

Gambar 4.2 Kerangka Robot Tampak Atas……….. 46

Gambar 4.3 Kerangka Robot Tampak Bawah……….. 46

Gambar 4.4 Pemasangan Roda ke Motor DC………... 47

Gambar 4.5 Rangkaian Mikrokontroler………. 47

Gambar 4.6 Driver Motor……….. 48

Gambar 4.7 Perhitungan Rasio Gigi... 49

Gambar 4.8 Rasio dari Motor Gearbox... 50

Gambar 4.9 SRF05 Ultrasonic Ranger……….. 50

Gambar 4.10 Modul DST AVR Converter………. 51

Gambar 4.11 ATMEL 89S51 dan DST - 51 USB……….. 52

(10)

ix

Gambar 4.13 Pemilihan Mikrokontroler………. 53

Gambar 4.14 Pendeklarasian I/O dan Konstanta………... 53

Gambar 4.15 Subroutine Pengambilan Barang……… 54

Gambar 4.16 Subroutine Meletakkan Barang………. 55

Gambar 4.17 Subroutine Menuju Ke Arah Sudut Yang Ditentukan….. 56

Gambar 4.18 Pengaturan Servo………... 56

Gambar 5.1 Pengujian Driver Motor... 59

Gambar 5.2 Pengujian Sensor Ultrasonic Terhadap Objek... 60

Gambar 5.3 Pengujian Robot Berdasar Bentuk Objek... 61

Gambar 5.4 Pengujian Robot Berdasar Ketinggian Objek... 62

Gambar 5.5 Pengujian Robot Berdasar Berat Objek... 63

Gambar 5.6 Pengujian Robot Berdasar Posisi Objek... 63

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konfigurasi Pin AT89S51………. 11

Tabel 2.2 TCON / Timer Control Special Function Register……… 21

Tabel 2.3 TMOD / Timer Mode Special Function Register……….. 22

Tabel 3.1 Daftar Komponen………...……….. 31

Tabel 5.1 Hasil Pengujian Motor DC... 59

Tabel 5.2 Pengujian Berdasar Bentuk Objek... 61

Tabel 5.3 Pengujian Berdasar Ketinggian Objek... 61

Tabel 5.4 Pengujian Berdasar Berat Objek... 62

(12)

12312YAYASAN KESEJ AHTERAAN PENDIDIKAN DAN PERUMAHAN UPN “VETERAN” J AWA TIMUR

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

Jl. Rungkut Madya Gunung Anyar Surabaya 60294 Tlp. (031) 8706369, 8783189 Fax (031) 8706372 Website: www.upnjatim.ac.id

KETERANGAN REVISI

Mahasiswa di bawah ini :

Nama : Riski Prihanto

NPM : 0634010093

Program Studi : Teknik Informatika

Telah mengerjakan revisi/tidak ada revisi*) pra rencana (design) / skripsi ujian lisan gelombang VI, Tahun Ajaran 2011/2012 dengan judul:

“ROBOT GRIPPER DINAMIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51”.

Oleh karenanya mahasiswa tersebut diatas dinyatakan bebas revisi skripsi dan diijinkan untuk membukukan skripsi dengan judul tersebut.

Surabaya, 21 Juni 2012 Dosen Penguji yang memerintahkan revisi:

1.) Ir . R. Pur nomo Edi Sasongko, MP

{

}

(13)

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belaka ng

Dalam era modern saat ini perkembangan teknologi kian pesat sehingga

memberikan tuntutan kepada manusia untuk berusaha lebih maju dapat mengikuti

perkembangan yang sedang berlangsung selaras dengan berbagai kebutuhan

manusia itu sendiri. Tidak menutup kemungkinan dibidang industri yang

membutuhkan modernisasi, dimana pengoptimalan tenaga kerja menjadi tuntutan

agar hasil kerja yang dicapai dapat di tingkatkan.

Contohnya optimalisasi tenaga kerja yang mengoprasikan alat-alat berat

seperti forklift, dan semakin banyaknya perindustrian-perindustrian yang

menginginkan pengoptimalisasian dalam segi alat berat atau forklift khususnya,

maka dengan ini kami mencoba membuat rancang miniature “Robor Forklift

Dinamis”, dengan harapan pada tahap selajutnya atau tahap robot sesungguhnya

dapat menggantikan robot forklift yang ada sekarang.

Peneliti pendahulu : Jadid Achmadi, 2010 “Perancangan Robot Forklift

(14)

2

1.2 Rumusan Masalah

Berdasar pada latar belakang pembuatan miniature robot forklift dinamis,

dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut:

a. Bagaimana membuat miniature robot forklift yang dapat

dikembangkan, sehingga nantinya robot forklift yang sesungguhnya

dapat digunakan oleh masyarakat.

b. Bagaimana membuat lengan penjepit pada forklift dapat mengangkat

barang.

c. Bagaimana membuat system yang sesuai dengan hardware dan mikro

yang digunakan. Dalam perancangan ini mikrokontroler yang

digunakan ATMEL 89S51 dan bahasa yang digunakan adalah bahasa

assembly.

1.3 Batasan Masalah

Agar perancangan yang dibahas dalam tugas akhir tidak terlalu luas

menyimpang dari topik yang telah ditentukan, maka penulis perlu membatasi

permasalahan sebagai berikut:

a. Bahasa Pemrograman yang digunakan adalah bahasa Assembly.

b. Posisi awal, koordinat ambil barang dan koordinat taruh barang telah

ditentukan terlebih dahulu.

c. Pergerakan robot kekiri dan kekanan terbatas pada 900.

d. Robot hanya dapat mendeteksi benda yang berada tepat didepan sensor

ultrasonic.

(15)

e. Berat maksimal dari beban yang dapat diangkut oleh robot 50g.

f. Letak Koordinat awal (0,0) berada di pojok kiri bawah.

1.4 Tujuan

Tujuan pembuatan robot forklift ini adalah :

a. Merancang robot berbasis mikrokontoler ATMEL 89S51 yang dapat

memindahkan barang dari posisi awal ke posisi tujuan.

b. Robot berjalan sesuai harapan yang diinginkan dan berhasil

memindahkan barang.

c. Pembuatan robot yang dapat dikembangkan ketahap-tahap selanjutnya

atau lebih sempurna.

1.5 Manfaat

Adapun manfaat dari pembuatan robot forklift ini yaitu:

a. Pengomtimalisasian tenaga yang digunakan untuk pengoprasian alat

berat atau forklift khususnya.

b. Dapat meminimalisasi biaya operasional dibandingkan menggunakan

forklift konvensional.

1.6 Metodologi Per ancangan

(16)

4

a. Studi Literatur dan Diskusi.

Pada tahap pertama perancangan ini penulis akan mempelajari

literature yang berhubungan dengan perancangan robot forklift.

Mikrokontroler ATMEL 89S51 dan komponen pendukung yang

digunakan. Penulis juga bediskusi dengan dosen dan teman untuk

memperkaya wawasan penulis mengenai perancangan robot forklift.

b. Perancangan perangkat keras.

Rangkaian yang akan dirancang meliputi rangkaian minimum

mikrokontroler, rangkaian pengendali sensor dan rangkaian pengendali

motor.

c. Perancangan perangkat lunak.

Setelah semua perangkat keras dan perangkat lunak selesai maka akan

dilakukan perancangan perangkat lunak yang terdiri dari diagram alir

dan listing program.

d. Pengujian robot.

Pengujian perangkat keras dan perangkat lunak selesai dibuat, maka

tahap berikutnya adalah pengujian robot. Jika hasil pengujian tidak

sesuai dengan yang diharapkan, akan dilakukan perbaikan.

1.7 Sistemtika Penulisan

Untuk mempermudah penulisan tugas akhir ini, dapat dibuat suatu

sistematika penulisan yang terdiri atas:

(17)

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini diuraikan secara ringkas pembahasan tentang

latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan

dan manfaat, metodologi perancangan dan sistematika

penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini membahas dasar-dasar teori dari

mikrokontroler ATMEL 89S51 dan komponen-komponen

pendukung lainnya.

BAB III PERANCANGAN ROBOT

Pada bab ini membahas tentang perancangan perangkat

keras dan perancangan perangkat lunak prototype robot

forklift.

BAB IV IMPLEMENTASI DAN PERANCANGAN

Pada bab ini membahas mengenai implementasi

perancangan perangkat keras maupun perangkat lunak yang

telah dirancang.

(18)

6

Pada bab ini membahas tentang pengujian driver motor,

sensor, pengujian prototype robot dan analisa prototype

robot.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran yang

bermanfaat bagi perbaikan dan pengembangan prototype

robot forklift.

(19)

Agfianto eko putra,2004. Belajar Mikrokontroler AT89S51 Teori Dan

Aplikasi, gavamedia, Jakarta.

Team IE.2006. Panduan Praktis Mikrokotroler Keluarga AVR. Innovative

Electronic. Surabaya.

Widodo, Budiharto. 2006. Membuat Sendiri Robot Cerdas. Elex Media

Komputindo. Jakarta.

Widodo, Budiharto. 2008. “Panduan Praktikum Mikrokontroler AVR AT

Mega 16”, Media Koputundo. Jakarta.

eskuter.googlecode.com/files/mekanika-robotika.pdf 11.38 am 2 June 2012

http://repository.univpancasila.ac.id/index.php?option=com_docman&task=d

oc_details&gid=760&Itemid=2 11.38 am 2 June 2012

http://www.robotindonesia.com/articles.php 11.38 AM 2 June 2012

(20)

7 BAB II

TINJ AUAN PUSTAKA

2.1 MIKROKONTROLER ATMEL 89S51

Mikrokontroler sebagai teknologi baru yaitu semikonduktor kehadirannya

sangat membantu dunia elektronika. Dengan arsitektur yang praktis tetapi memuat

banyak kandungaan transistor yang terintegrasi, sehingga mendukung dibuatnya

rangkaian elektronika. Mikrokontroler adalah mikroprosesor chip tunggal yang

dirancang secara spesifik untuk apliaksi kontrol bukan untuk

aplikasi-aplikasi serbaguna. Perangkat ini sering digunakan untuk kebutuhan kontrol

tertentu seperti pada sebuah penggerak motor. Pengguna mikrokontroler sangat

luas, tidak hanya untuk akuisi melainkan juga untuk pengendalian di

pabrik-pabrik, kebutuhan peralatan kantor, peralatan rumah tangga, automobile dan

sebagain. Hal ini disebabkan mikrokontroler merupakan system mikroprosesor

(yang didalamnya terdapat CPU, ROM, RAM dan I/O) yang telah terpadu dalam

suatu chip, selain itu komponennya (AT89S51) mudah dan murah di pasaran.

Mikrokontroler, sebagai suatu trobosan teknologi mikroprosesor dan

mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (marked need) dan teknologi

baru.

Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan

transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta

dapat diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) membuat harganya menjadi

lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar,

mikroprosesor hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan

(21)

kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu bahkan mainan yang lebih baik dan

canggih.

Tidak seperti system computer, yaitu mampu menangani berbagai macam

program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya),

mikrokomputer hanya bias digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja (hanya satu

program saja yang dapat disimpan), perbedaan lainya terletak pad perbandingan

RAM dan ROM.

Pada system komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya

program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar,

digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register

yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

Adapu kelebihan dari mikrokontroler adalah sebagai berikut:

a. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan

I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehinga

mikrokontroler dapat dikatakan sebagai computer mini yang dapat bekerja

secara inovatif sesuai kebutuhan sistem.

b. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa bergantung pada komputer

sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah

intruksi atau program. Langkah-langkah untuk download computer dengan

mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan

banyak perintah.

(22)

9

c. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan

memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.

d. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat.

Mikrokontroler AT89S51 adalah standart Internasional. Arsitektur

perangkat keras 89S51 mempunyai 40 kaki, 31 kaki digunakan untuk keperluan 4

buah port pararel. 1 port terdiri dari 8 kaki yang dapat di hubungkan untuk

interfacing ke pararel device, seperti ADC, sensor dan sebagainya, atau dapat juga

digunakan secara sendiri tiap bitnya untuk interfacing single bit seperti switch,

LED, dll.

2.1.1 Spesifikasi ATMEL89S51

a. Kompatibel dengan keluarga mikro MCS51

b. 8 Kybte In System Programable (ISP) flash memori dengan kemampuan

1000 kali baca / tulis.

c. Tegangan kerja 4-5 volt.

d. Bekerja dengan rentang 0-33 MHz.

e. 256x8 bit RAM internal.

f. 32 jalur I/O dapat deprogram.

g. 3 buah 16 bit timer / counter.

h. 8 sumber interup.

(23)

i. Saluran full dupleks serial UART.

j. Watchdog timur

k. Dua data pointer.

l. Mode pemrograman ISP yang fleksibel (Byte dan Page Model).

2.1.2 Pin-pin Mikr okontr oler AT89S51

Gambar 2.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51

Yang membedagan mikrokontroler AT89S51 dengan C51 (seri

sebelumnya) adalah cara pengisian program meskipun program (flash

programming). Pada mikrokontroler AT89S51 terdapat fasilitas ISP (In System

Programing). Artinya mikrokontroler ini mampu diprogram ,meskipun dalam

kondisi bekerja. Letak perbedaan pada hardware adalah adanya MOSI dan SCK,

(24)

11

pin ini berguna saat flash programming. Adapun fungsi dari pin-pin lain,

fungsinya sama seperti pada seri sebelumnya. Dibawah ini disajikan fungsi pin

untuk mikrokontroler AT89S51.

Tabel 2.1 Konfigurasi Pin AT89S51

Nomor Pin

Nama Pin Alternatif Keterangan

20 GND Sebagai Kaki Suplay GND

40 VCC Sebagai Kaki Suplay VCC

32…39 P0.7...P0.0 D7…D0&

A7..A0

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, juga bisa sebagai alamat rendah dan bus data untuk memori external.

1.8 P1.0…P1.7 Sebagai port I/O biasa, mempunyai internal pull up yang berfungsi sbagai input dengan memberikan logika 1. Terdapat Pin MISO, MOSI, SCK.

21…28 P2.0…P2.7 A8..A15 Port 0 sebagai I/O biasa, atau sebagai

16 P3.6 WR External data memory write strobe

17 P3.7 RD External data memory read strobe

(25)

9 RST Reset aktif dengan logika 1 minimal 2 siklus

30 ALE Prog Pin ini dapat berfungsi sebagai Addres Latch Enable (ALE) yang me- Latch low byte address pada saat mengakses memori external. Sedangkan pada saat Flash Programing (PROG) berfungsi sebagai pulse input untuk pada operasi normal ALE akan mengeluarkan sinyal clock sebesar 1/16 frekwensi oscillator kecuali pada saat mengakses memori external. Sinyal clock pada pin ini dapat pula didisable dengan men-set bit 0 dari Special Function Register di alamat 8EH ALE hanya akan aktif pada saat mengakses memori external (MOVX & MOVC)

31 EA Pada kondisi low maka pin akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah system direset. Apabila berkondisi high makan pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal.

18 XTAL1 Input Oscillator

19 XTAL2 Output Oscillator

2.1.3 Str uktur Per angkat Keras AT89S51

Struktur mikrokontroler AT89S51 di otaki oleh CPU 8 bit yang terhubung

melalui satu jalur bus dengan memori penyimpanan berupa RAM dan ROM serta

jalur I/O berupa port bit I/O serial. Selain itu terdapat fasilitas timer / counter

internal dan jalur interface address dan data ke memori eksternal.

(26)

13

Blok diangram dan struktur mikrokontroler AT89S51 adalag sebagai

berikut:

Gambar 2.2 Blok Diagram AT89S51

2.1.4 Str uktur Memor i

Dalam pengertian MCS51, Random Access Memory dalam chip AT89x51

adalah memori data, yaitu memori yang dipakai untuk menyimpan data,

(27)

sedangkan Flash PEROM merupakan memori penampung program pengendali

AT89x51, dikenal sebagai memori program. Karena kedua memori itu memang

dibedakan dengan tegas, maka kedua memori itu mempunyai penomoran yang

terpisah. Memori program dinomori sendiri, pada AT89S51 mulai dari nomor

$0000 sampai $0FFF. Sedangkan memori-data yang hanya 256 bytes dinomori

dari nomor $00 sampai $FF. gambar 5 denah memori –data dibagi menjadi dua

bagian, memori $00 sampai $7F merupakan memori seperti RAM selayaknya

meskipun beberapa bagian mempunyai kegunaan khusus, sedangkan memori

nomor $80 sampai $FF dipakai sangat khusus yang dinamakan sebagai Special

Function Register Pelatihan Mikrokontroler.

Gambar 2.3 Denah Memori Data

(28)

15

Seperti terlihat dalam denah memori data gambar 2.3, memori data dibagi

menjadi dua bagian, memori nomor $00 sampai $7F merupakan memori seperti

RAM selayaknya meskipun beberapa bagian mempunyai kegunaan khusus,

sedangkan nenori nomor $80 sampai $FF dipakai sangat khusus yang dinamakan

sebagai Special Function Register.

Memori-data nomor $00 sampai $7F bisa dipakai sebagai memori

penyimpanan data biasa, dibagi menjadi 3 bagian:

• Memori nomor $00 sampai $18 selain sebagai memori-data biasa, bisa

pula dipakai sebagai Register Serba Guna (General Purpose Register).

• Memori nomor $20 sampai $2F selai sebagai memori-data biasa, bisa

dipakai untuk menyimpan informasi dalam level bit.

• Memori nomor $30 sampai $7F (sebanyak 80 byte) merupakan

memori-data biasa, bisa dipakai untuk menyimpan memori-data maupun dipakai sebagai

stack.

a. Register Ser ba Guna

Register Serba Guna (General Purpose Register) menempati memori-data

nomor $00 sampai $18, memori sebanyak 32 byte ini dikelompokkan menjadi 4

kelompok Register (Register Bank), 8 Byte memori dari masing-masing

kelompok itu dikenali Register 0, Register 1,…,Register 7 (R1,R2,…,R7). Dalam

penulisan program memori-memori ini bisa langsung disebut sebagai

R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6 dan R7, tidak lagi dengan nomor memori. Dengan cara

ini intruksi yang terbentuk bisa lebih sederhana dan bekerja lebih cepat.

(29)

b. Memor i Lower Bit

Memori-data nomor $20 sampai $2F bisa dipakai menampung informasi

dalam level bit. Setiap byte memori di daerah ini bisa dipakai menampung 8bit

informasi yang masin-masing dinomori tersendiri, dengan demikian dari 16 byte

memori yang ada bisa dipakai untuk menyimpan 128 bit (16 x 8 bit) yang

dinomori dengan bit nomor $00 sampai $7F. informasi dalam level bit tersebut

masing-masing bisa di-‘1’-kan, di-‘0’-kan dengan intruksi.

c. Special Function Register (SFR)

Register Khusus (SFR – Special Function Register) adalah suatu daerah

RAM dalam IC keluarga MCS51 yang dipakai untuk mengatur perilaku MCS51

dalam hal-hal khusus, misalnya tempat untuk berhubungan dengan port pararel P1

atau P3, dan sarana input/output lainnya, tapi tidak umum dipakai untuk

menyimpan data seperti layaknya memori-data. Meskipun demikian, dalam hal

penulisan program SFR diperlakukan persis sama dengan memori-data.

2.1.5 Regiter Mikr okontr oler AT89S51

Untuk keperluan penulisan program, setiap mikroprosesor/mikrokontroler

selalu dilengkapi dengan Register Dasar. Ada beberapa macam register

merupakan register bakuyang bisa dijumpai disemua jenis mikroprosesor

/mikrokontroler, ada register yang spesifik pada masing-masing prosesor. Yang

termasuk register baku antara lain Orogram Counter, Akumulator, Stack Pointer

Register, Program Status Register. MCS51 mempunyai semua Register baku ini.

Sebagai register yang khas MCS51, antara lain adalah register B, Data Pointer

High Byte dan Data Pointer Low Byte. Semua ini digambarkan dalam Gambar2.4.

(30)

17

Disamping itu MCS51 masih mempunyai Register Serba Guna R0,…, R7yang

sudah disebut dibagian atas. Dalam mikroprosesor/mikrokontroler yang lain,

register-register dasar biasanya ditempatkan ditempat tersendiri dalam inti

prosesor, tetapi dalam MCS51 register-register ini ditempatkan secara terpisah.

• Program Counter ditempatkan ditempat tersendiri didalam inti prosesor.

• Register Serba Guna R0,.., R7 ditempatkan di salah satu bagian dari

memori-data.

• Register lainya ditempatkan didalam Special Function Register (SFR).

Gambar 2.4 Susunan Register Dasar MCS51

Kegunaan dan pemakaian register-register dasar tersebut antara lain sebagai

berikut:

a. Pr ogr am Counter

Program Counter (PC) dalam AT89S51 merupakan register dengan

kapasitas 16 bit. Di dalam PC dicatat nomor memori-program yang menyimpan

(31)

instruksi berikutnya yang akan diambil (fetch) sebagai intruksi untuk dikerjakan

(execute). Saat setelah reset PC bernilai 0000h, berarti MCS51 akan segera

mengambil isi memori-program nomor 0 sebagai intruksi. Nilai PC otomatis

bertambah 1 setelah prosesor mengambil intruksi 1 byte. Ada instruksi yang

hanya 1 byte, ada instruksi yang sampai 4 byte, dengan demikian pertambahan

nilai PC setelah menjalankan intruks, tergantung pada jumlah byte intruksi

bersangkutan.

b.Akumulator

Sesuai dengan namanya, Akumulator adalah sebuah register yang

berfungsi untuk menampung (accumulate) hasil-hasil pengolahan data dari banyak

instruksi MCS51. Akumulator bisa menampung data 8 bit (1byte) dan merupakan

register yang paling banyak kegunaannya, lebih dari setengah instruksi-instruksi

MCS51 melibatkan akumulator.

c. Stack Pointer Register

Salah satu bagian dari memori-data dipakai sebagai stack, yaitu tempat

yang dipakai untuk menyimpan sementara nilai PC sebelum proses menjalankan

sub-rutin, nilai tersebut akan diambil kembali dari stack dan dikembalikan ke PC

saat proses selesai menjalankan sub-rutin. Stack Pointer Register adalah register

yang berfungsi untuk mengatur kerja stack, dalam Stack Pointer Register

disimpan nomor memori-data yang dipakai untuk operasi Stack berikutnya.

(32)

19

d.Pr ogr am Status Wor d

Program Status Word (PSW) berfungsi mencatat kondisi prosesor setelah

melaksanakan instruksi. Pembahasan tentang PSW secara rinci akan dilakukan

dibagian lain.

e. Register B

Merupakan register dengan kapasitas 8 bit, merupakan register pembantu

Akumulator saat menjalankan perkalian dan pembagian.

f. DPH dan DPL

Data Pointer High Byte (DPH) dan Data Pointer Low Byte (DPL)

masing-masing merupakan register dengan kapasitas 8 bit, tetapi dalam pemakaiannya

kedua register ini digabungkan menjadi satu register 16 bit yang dinamakan

sebagai Data Pointer Regsiter (DPTR). Sesuai dengan namanya, Register ini

dipakai untuk mengalamati data dalam jangkauan yang luas.

2.1.6 Pewaktu/Pencacah (Timer /Counter )

Timer sangat diperlukan untuk membuat delay/tundaan waktu.AT89S51

menyediakan fasilitas timer 16 bit. Sebanyak 2 buah yaitu Timer 0 dan timer 2.

Timer ini difungsikan sebagai counter/pencacah.

a. Timer bekerja dengan cara menghitung pulsa clock internal mikrokontroler

yang dihasilkan dari rangkaian oscillator. Jumlah pulsa clock akan

dibandingkan dengan sebuah nilai yang terdapat dalam register timer (TH dan

TL). Jika jumlah pulsa clock sama dengan nilai timer, maka sebuah interrupt

(33)

akan terjadi (ditandai oleh Flag TF). Interrupt ini dapat dipantau oleh program

sebagai tanda bahwa timer telah overflow.

b.Counter bekerja dengan cara menghitung pulsa eksternal pada P3.4 (T0) dan

P3.5 (T1). Jumlah pulsa ini akan disimpan dalam register timer (TH dan TL).

Gambar 2.5 Timer / Counter Logic

a. Timer akan menghitung pulsa clock dari osilator yang sebelumnya telah

dibagi 12.

Agar berfungsi sebagai timer maka :

Bit C/T dalam TMOD harus 0 (timer operation)

Bit TRx dalam TCON harus 1 (timer run)

Bite Gate dalam TMOD harus 0 atau pin INTx harus 1.

b. Cunter akan menghitung pulsa dari pin input T0 dan T1. Agar berfungsi

sebagai counter maka:

(34)

21

Bit C/T dalam TMOD harus 1 (counter operation)

Bit TRx dalam TCON harus 1 (timer run)

Bit Gate dalam TMOD harus 0 atau pin INTx harus 1.

c. Register TCON

Gambar 2.6 TCON / Timer Control Special Function Register

Keterangan:

Tabel 2.2 TCON / Timer Control Special Function Register

Bit Symbol Function

7 TF1 Timer 1 overflow flag. Set saat timer berubah dari satu ke nol. Clear saat prosesor mengeksekusi interrupt service routine pada address 001Bh

6 TR1 Timer 1 run control bit. Set 1 oleh program agar timer mulai menghitung. Clear oleh program untuk menghentikan timer, bukan me-reset timer.

5 TF0 Timer 0 overflow flag. Set saat timer berubah dari satu ke nol. Clear saat prosesor mengeksekusi interrupt service routine pada address 000Bh.

4 TR0 Timer 0 run control bit. Set 1 oleh program agar timer mulai menghitung. Clear oleh program untuk menghentikan timer, bukan me-reset timer.

3 IE1 External interrupt edge flag. Set 1 pada saat transisi sinyal high ke low diterima oleh port 3 pin 3.3 (INT1). Clear saat prosesor mengeksekusi interrupt service routine pada address 0013h. Tidak terkain

(35)

dengan operasi timer.

2 IT1 External Interrupt 1 signal type control bit. Set 1 oleh program untuk mengaktifkan external interrupt 1 yang dipicu oleh sisi turun sinyal (falling edge / transisi high ke low). Clear oleh program untuk mengaktifkan sinyal low pada external interrupt 1 untuk menghasilkan sebuah interrupt.

1 IE0 External Interrupt 0 edge flag. Set 1 pada saat transisi sinyal high ke low diterima oleh port 3 pin 3.2 (INT1). Clear saat prosesor mengeksekusi interrupt service routine pada address 0003h. Tidak terkain dengan operasi timer.

0 IT0 External Interrupt 0 signal type control bit. Set 1 oleh program untuk mengaktifkan external interrupt 0 yang dipicu oleh sisi turun sinyal (falling edge / transisi high ke low). Clear oleh program untuk mengaktifkan sinyal low pada external interrupt 0 untuk menghasilkan sebuah interrupt.

d. Register TMOD

Gambar 2.7 TMOD / Timer Mode Special Function Register

Keterangan:

Tabel 2.3 TMOD / Timer Mode Special Function Register

Bit Symbol Function

7/3 Gate OR gate enable bit. Mengendalikan RUN/STOP timer 1/0. set oleh program untuk mengaktifkan timer (RUN) jika bit TR1/0 pada TCON=1 dan

(36)

23

sinyal pada pin INT0/1 high. Clear oleh program untuk mengaktifkan timer (RUN) jika bit TR0/1 pada TCON=1.

6/2 C/T Set oleh program untuk membuat timer 1/0 berfungsi sebagai counter yang akan menghitung pulsa eksternal pada pin 3.5(T1) atau 3.4 (T0). Clear oleh program untuk membuat timer 1/0 berfungsi sebagai timer yang akan menghitung pulsa clock internal.

5/1 M1 Timer/counter operating mode select bit. Set/clear oleh program untuk memilih mode.

4/0 M0 Timer/counter operating mode select bit. Set/clear oleh program untuk memilih mode.

e. Timer / Counter Inter r upt

Timer/counter pada AT89S51 adalah sebuah Up Counter, nilai counternya

akan naik (increament) dari nilai awalnya sampai nilai maksimumnya dan

kembali keniali nol. Saat bergulir menjadi nol (overflow), maka sebuah timer flag

akan berniali 1. Flag ini dapat diuji oleh program untuk menandakan bahwa

counter telah selesai menghitung, atau flag tersebut bisa digunakan untuk

meng-interrupt program. Nilai awal timer/counter harus dimasukkan dulu ke dalam

timer register Timer High (TH) dan Timer Low (TL) sebelum timer /counter

dijalankan.

(37)

Gambar 2.8 16-bit up Counter

Gambar 2.9 Mode Operasi Timer

(38)

25

Pemilihan mode operasi timer ditentukan pada bit M1 dan M0 dalam

register TMOD. Ada 4 mode operasi yaitu:

a. Timer Mode 0 . 13-bit Timer/Counter

Dengan mensetting M1&M0 = 00 dalam TMOD menyebabkan register

THx berfungsi sebagai counter 8 bit dan register TLx berfungsi sebagai couner 5

bit. Ketika overflow, TF1x akan 1. Nilai maksimumnya adalah 8191d atau 1FFFh.

b. Timer Mode 1. 16-bit Timer /Counter

Register THx dan TLx masing-masing berfungsi sebagai counter 8 bit.

Ketika overflow, TFx akan 1. nilai maksimumnya adalah 65535d atau FFFFh.

c. Timer Mode 2. 8-bit Autor eload Timer/Counter

Register TLx berfungsi sebagai counter 8 bit. Register Thx berfungsi

mengisi ulang / autoreload register TLx ketika terjadi overflow (TFx = 1).

d. Timer Mode 3. Two 8 bit Timer /Counter

Pada mode 3. timer berfungsi sebagai counter 8 bit yang benar-benar

terpisah satu sama lain. Timer 0 berfungsi sebagai timer sekaligus sebagai counter

secara terpisah. TL0 digunakan sebagai counter 8 bit yang menghitung pulsa

eksternal, dengan timer flag TF0. TH0 digumakan sebagai timer 8 bit yang

menghitung pulsa clock internal, dengan timer flag TF1.

2.1.7 Sintem Inter r upt

Interrupt adalah suatu kejadian atau peristiwa yang menyebabkan

mikrokontroler berhrnti sejenak untuk melayani interrupt tersebut. Setelah

(39)

melaksanakan ISR secara lengkap, maka mikrokontroler akan kembali

melanjutkan eksekusi program utama yang tadi ditinggalkan. Yang harus

diperhatikan adalah, kita harus tahu sumber-sumber interupsi, vector layanan

interupsi, yaitu subrutib yang akan dijalankan bila terjadi interupsi.

Gambar 2.10 Analogi Sistem Interupsi

Pada AT89S51, ada 5 sumber interrupt yaitu:

a. System Reset

b. Eksternal 0

c. Timer 0

d. Eksternal 1

e. Timer 1

f. Serial Port

(40)

27

2.2 Motor DC

Pada sebuah robot, motor ini merupakan bagian penggerak utama di mana

hamper setiap robot pasti selalu menggunakan motor DC. Kecuali beberapa robot

yang menggunakan pneumatic, muscle wire atau motor AC. Motor DC terdiri dari

sebuah magnet permanent dengan dua kutub dan dua kumparan, cincin belah yang

berfungsi sebagai komutator (pemutus arus).

a. Arus mengalir dari sisi kiri cincin belah ke sisi kanan. Arus ini akan

dilanjutkan ke kumparan yang terkait pada cincin belah.

b. Arus mengalir dalam kumparan menimbulakan medan magnet.

c. Kutub magnet yang sama dengan kutub magnet permanen akan saling tolak

menolak dan kumparan akan bergerak memutar hingga kumparan berada

pada posisi dimana kedua kutubnya berbeda dengan kutub magnet permanen.

Gambar 2.11 Fase 1 dari Motor DC

(41)

Gambar 2.12 Fase 2 dari Motor DC

d. Perputaran kumparan yang terkait pada cincin belah akan mengakibatkan

perubaha polaritas pada kumparan karena sikat-sikat (Brush) yang dialiri

listrik tergulung pada sisi cincin belah yang berbeda.

e. Perubahan polaritas kumparan juga mengakibatkan perubahan kutub pada

kumparan sehinga kumparan kembali memutar.

f. Proses tersebut terjadi berulang-ulang sehingga kumparan akan berputar

secara kontinyu selama aliran arus terjadi pada kedua kutub sikat.

Gambar 2.13 Putaran Motor DC

(42)

29

Arah putaran motor DC dapat diubang dengan mengubah polaritas aliran

arus yang terhubung ke sikat-sikatnya. Sedangkan kecepatan putar motor

tergantung dari berapa besar arus yang mengalir.

2.3 Sensor J ar ak Ultr asonic Devantech SRF05

Sensor jarak merupakan sensor yang wajib ada pada robot terkini.

Devantech SRF05 adalah salah satu sensor yang paling banyak digunakan pada

kontes robot di Indonesia selain ping Devantech. SRF05 Ultrasonic Ranger

Finder memberikan informasi jarak berkisar 3cm – 3m. harga sensor ini tidak

lebih dari Rp. 360.000,00.

Gambar 2.14 SRF05 Ultrasonic Ranger

Kit ini sangat mudah untuk dirangkai dan membutuhkan sumber daya yang kecil

sekali, sangat ideal untuk robot mobil yang membutuhkan sensor jarak, dengan

cara kerja memancarkan pulsa suara dengan kecepatan suara (0,9ft/milisecon).

(43)

Dalam bab 3 ini penulis membahas tentang perancangan perangkat keras

dan peancangan perangkat lunak.

3.1 Per a ncangan Per angkat Keras

Perancangan perangkat keras yang berupa perancangan kerangka robot,

perancangan rangkaian mikrokontroler ATMEL 89S51, perancangan rangkaian

driver motor, rangkain gribber, perangkaian sensor ultrasonic dan perancangan

seluruh rangakaian.

3.1.1 Per a ncangan Ker angka Robot

Pada perancangan kerangka robot ini penulis menggunakan alumunium

dan pelastik mica sebagai kerangka robot, alasan penulis menggunakan

alumunium dan pelastik mica adalah karena bahan tersebut kuat dan ringan, dan

kerangka tidak mudah berkarat seperti halnya logam besi.

Dalam pembuatan kerangka robot penulis memerlukan beberapa alat bantu seperti

bor, alat ukur, gerinda dan gergaji supaya kerangka robot terbentuk dengan baik

dan terukur. dibawah ini adalah komponen dan gambar dari kerangka robot.

Berikut ini adalah komponen yang dibutuhkan dalam membuat robot yang

penulis buat:

(44)

31

2 Elektrolit kapasitor 1000 mikro 2 IC 74 IS 02

(45)

2

1

3

4

5

6

7

8

9

*

0

#

A

B

C

D

Gambar 3.2 Kerangka Robot Tampak Atas

Gambar 3.3 Kerangka Robot Tampak Samping

Gambar 3.4 Kerangka Robot Tampak Depan

(46)

33

Setelah kerangka robot terbentuk langkah selanjutnya adalah pemasangan

motor DC dan roda robot pada kerangka robot. Pada awalnya motpr Dc dipasang

pada kerangka robot yang disediakan lalu buat satu shaft untuk pemasangan roda,

agar roda yg satu tidak berputar bersama-sama.

3.1.2 Per a ncangan Mik rokontr oler ATMEL 89S51

Mikrokontroler ATMEL 89S51 adalah otak dari robot yang penulis buat

dimana semua input-output berada, Mikrokontroler ATMEL 89S51

menggerakkan motor dc mengatur sinyal yang dikeluarkan oleh sensor SRF05

ulatrasonic ranger, tetapi untuk membuat rangkaian mikrokontroler agar dapat

bekerja dengan baik dibutuhkan rangkaian pengatur yang berupa rangkaian reset

yang berfungsi untuk mengatur kembali program setiap kali catu daya dihidupkan.

3.1.3 Per a ncangan Dr iver Motor

Pada sebuah robot, motor ini merupakan bagian penggerak utama di mana

hampir pasti setiap robot pasi menggunakan motor Dc. Kecuali beberapa robot

yang menggunan pneumatic, muscle wire atau motor AC.

Motor DC terdiri dari sebuah magnet permanen dengan dua kutub dan

kumparan, cincin belah yang berfungsi berfungsi sebagai komutator (pemutus

arus).

a. Arus mengalir dari sisi kiri cincin sisi kanan, arus ini akan dilanjutkan ke

kumparan yang terkait pada cincin belah.

b. Arus mengalir dalam kumparan menimbulkan medan magnet dan membentuk

rumah kutub-kutub magnet pada kumparan.

(47)

c. Kutub magnet yang sama dengan kutub magnet permanen akan saling tolak

menolak dan kumparan akan bergerak pada posisi dimana kedua kutubnya

berbeda dengan magnet permanen.

d. Perputaran kumparan yang terkait pada cincin belah akan mengakibatkan

perubahan polaritas pada kumparan karena sikat-sikat (brush) yang dialiri

listrik terhubung pada sisi cinci belah yang berbeda.

e. Perubahan polaritas kumparan juga mengakibatkan perubahan kutub pada

kumparan sehingga kumparan kembali bergerak memutar.

Proses tersebut terjadi berulang-ulang sehingga kumparan akan berputar

secara kontinyu selama aliran arus terjadi pada kedua kutub sikat.

Gambar 3.5 Fase Pertama dariMotor DC

Gambar 3.6 Fase Kedua dari Motor DC

(48)

35

Gambar 3.7 Putaran Motor DC

Arah putaran motor DC dapat diubah dengan mengubah polaritas aliran

arus yang terhubung ke sikat-sikatnya. Sedangkan kecepatan pada motor

tergantung dari berapa besar arus yang mengalir. Namun Motor DC biasa

seringkali tidak cukup kuat untuk menggerakkan mekanisme robot secara

langsung. Untuk memperbesar torsi maka dibutuhkan gear-gear yang akan

memproduksi kecepatan motor dan sekaligus meningkatkan torsi. Proses

pengurangan kecepatan dan peningkatan torisi ini berbanding terbalik dan

dihitung berdasarkan perbandingan gigi.

Gambar 3.8 Perhitungan Rasio Gigi

a. Worm gear adalah gigi yang berbentuk ulir yang berfungsi mengubah arah

puratan dari horizontal menjadi vertikal.

(49)

b. Tranfer gear adalah gigi yang berfungsi untuk konversi antara gigi dengan

jumlah banyak ke jumlah kecil ataupun sebaliknya.

c. Gear shaft adalah gigi yang terhubung langsung dengan as atau sumbu motor.

Perbandingan gear transfer dapat dihitung dengan menghitung jumlah gigi

yang ada baik sesudah atau sebelum transfer. Gear transfer 1 memiliki 22 gigi dan

11 gigi sesudah di transfer oleh karena itu gear ini memiliki perbandingan 22:11

atau 2:1. Hal ini akan mempercepat putana motor dua kali lipat namun juga

mengurangi torsi motor dua kali lipat. Sedangkan gear transfer 2 memiliki

perbandingan 11:25 yang menguatkan torsi dan mereduksi kecepatan.

Gear tranfer 3 memiliki perbandingan 33:15 dan terhubung pada gear

dengan 50gigi. Untuk menghitung ratio total gear adalah sebagai berikut.

Perhitungan ratio dilakukan pada gigi-gigi yang saling bersinggungan oleh karena

itu perhitungannya adalah sebagai berikut:

22/11 x 33/15 x 50/15 =20

Jadi ratio dari motor gearbox ini adalah 1:20 dimana torsi akan naik 20 kali lipat

dan kecepatan turun 20 kali lipat pula.

Dasar untuk rangkaian pengatur gerakan motor adalah dua buah saklar

DPDT yang akan mengaliri arus dengan polaritas berbeda. Saat S1 dan S2 berada

di posisi kiri, maka arus akan mengalir dari kutub atas ke kutub bawah motor

sedangkan saat S1 dan S2 berada pada posisi kanan maka arus akan mengalir dari

kutub bawah ke kutub atas motor sehingga motor bergerak ke arah sebalik nya.

(50)

37

Gambar 3.9 Pengatur gerakan Motor

3.1.4 Per ancangan Mikr okontr oler dengan Ser vo Contr oller

Gambar 3.10 Skema Servo Controller 08 Smart Version

Berbeda dengan versi sebelumnya DSR-30, Modul DSR-08 adalah

merupakan modul servo controller yang memiliki feedback feature yaitu

mendeteksi seberapa banyak motor berputar. Untuk mengamankan servo dari

kerusakan akibat kegagalan mekanis juga tersedia feedback untuk menghentikan

(51)

gerakan servo saat bagian ini aktif. Selain itu juga terdapat fitur untuk

menggerakkan servo secara relatif dari posisi tertentu.

Modul 08 adalah merupakan modul 30 dengan firmware

DSR-08, oleh karena itu ada beberapa bagian yang perlu diperhatikan terutama bagian

SRV.

BAGIAN-BAGIAN

SRV1-SRV8 Konektor yang menghubungkan modul ini motor servo 1 hingga 8.

SRV9-SRV16 Input feedback dari encoder 1 hingga 8.

SRV17-SRV24 Input Sensor 1 hingga 8.

ISP Por t, konektor untuk pemrograman firmware dari Servo Control melalui ISP

Port.

Ser ial, konektor yang menghubungkan modul ini dengan port serial sistem

mikrokontroler, kabel RS232 atau USB to RS232 Converter.

3.1.5 Penggunaan DST – Navi

Modul ini adalah merupakan sub system untuk navigasi yang sangat

praktis apabila digunakan pada aplikasi robotik. Dilengkapi dengan 8 port untuk

sensor jarak sonar dan 8 port untuk sensor jarak infrared sistem ini dapat

mendeteksi jarak pada 8 arah mata angin dengan dua metode yaitu ultrasonik dan

infrared. Metode ultrasonik digunakan untuk mendeteksi jarak dengan akurat

terhadap obyek cermin yang akan mengganggu akurasi metode infrared.

Sedangkan metode infrared digunakan untuk mendeteksi jarak pada obyek yang

berlekuk-lekuk yang mengganggu akurasi metode ultrasonik. Kombinasi kedua

metode ini akan memperoleh perhitungan jarak yang lebih akurat.

(52)

39

Spesifikasi:

- 8 input Infrared Range Finder (GP2D12 or GP2Y0A21).

- 8 input Ultrasonic Range Finder (SRF-05 or Ping).

- Devantech Digital Compass CMPS03 Port compatible.

- Devantech Digital Compass CMPS09/CMPS10 Port Compatible.

- Dapat mendeteksi arah mata angin (Devantech Compass terpasang).

- Dapat mendeteksi 3 axis akselerasi (Devantech Compass CMPS09 /

CMPS10 terpasang).

- Dapat mendeteksi medan magnet (Devantech Compass terpasang).

- Dapat merekam perjalanan robot ke dalam memori (Devantech Compass

terpasang).

- Dimensi 5,3 x 3,2 cm

-3.1.6 Per a ncangan Gr ipper

Gripper adalah alat yang berfungsi sebagai penjepit atau pencengkram

suatu benda yang prinsip dasar nya sama sepeti tang penjepit.

Pada perancangan gripper robot ini penulis menggunakan gripper

modifikasi sendiri, punulis menggunakan plastik mika tebal sebagai lengan

penjepit yang diberi plyurethane (sejenis plastik) yang dipasang pada sisi bagiaqn

dalam mika, agar gesekan yang didapatkan lebih besar, namun lapisannya lenter

sehingga tidak merusak benda yang akan di pegang.

(53)

Gambar 3.11 Gripper /Penjepit

3.1.7 Per a ncangan Selur uh Rangkaian

Pada perancangan seluruh rangkaian ini penulis mengambarkan rangkaian

robot secara keseluruhan dari rangkaian mikrokontroler rangkaian driver motor,

dan juga rangkaian sensor ultrasonik digabung menjadi satu rangkaian saja.

Gambar 3.12 Diagram blok Rangkaian Robot Forklift

Pada blok diatas terdapat rangkaian driver motor, rangkaian

compas, rangkaian sensor ultrasonik, yang masuk pada mikrokontroler ATMEL

89S51.

(54)

41

Gambar 3.13 Skema Rangkaian Robot Forklift

(55)

Semua rangkaian masuk ke pin mikrokontroler dan mikrokontroler

berfungsi untuk memberi perintah kepada masing-masing rangkaian yang telah

terhubung ke pin mikrokontroler.

3.2 Per a ncangan per angkat lunak

Pada perancangan perangkat lunak terdiri darin perangkat lunak untuk

motor driver, dan juga perangkat lunak untuk sensor ultrasonik.

Dengan menggunakan diagram alir sebagai berikut.

Gambar 3.14Diagram Alir Jalannya Robot Mengambil Dan Menaruh

Barang

(56)

43

Pada diagram alir diatas adalah gambaran bagaimana robot bisa sampai

pada posisi/koordinat ambil barang menuju posisi/koordinat peletakan barang

hingga sampai pada posisi awal robot kembali.

Gambar 3.15 Diagram Alir Robot Forklift

(57)

Pada diagram alir diatas adalah diagram alir robot forklift, pada saat

pertama robot d hidupkan atur terlebih dahulu koordinat awal (tempat benda awal)

dan atur juga koordinat akhir (tempat akhir benda), kemudian robot akan berjalan

menuju koordinat awal ketika sampai robot akan mencari benda yang akan

diangkut, kemudian robot akan mengangkut benda dengan gripper, robot kembali

ke posisi awal robot kemudian melaju ke koordinta akhir, setelah benda di taruh,

robot akan kembali ke posisi awal robot dan kembali ke koordinat benda awal

untuk mendeteksi apakah masih ada benda lagi, jika masih ada benda maka robot

akan mengulang proses yang dilakukan pada saat mengangkat benda sebelumnya,

jika sudah tidak ada benda lagi di koordinat awal benda makan robot akan

kembali ke posisi awal robot.

(58)

45 BAB IV

IMPLEMENTASI SISTEM

Pada bab ini penulis menjelaskan tentang implementasi dari perancangan

perangkat keras dan implementasi dari perancangan perangkat lunak dari bab

sebelumnya.

4.1 Implementasi Per angkat Keras

Pada bagian implementasi perangkat keras yang telah dibahas di bab

sebelumnya, yaitu implementasi dari perancangan perangkat keras robot.

Mikrokontroler AT89S51, driver motor, dan sensor ultrasonic.

4.1.1 Ker angka Robot

Di bagian perancangan telah dibahas tentang perangcangan kerangka robot

yang penulis buat dan pada bagian ini adalah gambar-gambar dari implementasi

dari perancangan perangkat keras untuk kerangka robot yang penulis buat.

Gambar 4.1 Kerangka Robot Tampak Depan

(59)

Gambar 4.2 Kerangka Robot Tampak Atas

Gambar 4.3 Kerangka Robot Tampak Bawah

Dari gambar-gambar kerangka robot diatas adalah gambar-gambar kerangka

robot yang penulis buat yang terbuat dari bahan mica dan alumunium.

Dikarenakan kedua bahan tersebut sangat ringan dan kuat. Dengan begitu robot

tidak terlalu berat saat berjalan di lantai dan tidak menguras tenaga batrai terlalu

banyak.

(60)

47

Gambar 4.4 Pemasangan Roda ke Motor DC

Gambar diatas adalah gambar pemasangan dari roda robot ke motor DC.

Dengan menggunakan gearbox sebagai penarik agar waktu motor DC bergerak ,

roda robot ikut bergerak pula. Untuk pemasangan dan mengurangi gesekan pada

saat roda digerakkan oleh motor DC.

4.1.2 Mikr okontroler ATMEL 89S51

Langkah pertama dari penyusunan hardware dari robo pemadam api yang

dibuat oleh penulis adalah pembuatan atau implementasi dari perancangan

perangkat kertas mikrokontroler yang penulis buat.

Gambar 4.5 Rangkaian Mikrokontroler

(61)

Pada gambar rangkaian diatas terdapat satu komponen yang berfungsi

memberi tegangan sebesar 5V yaitu komponen IC (Integrated Circuit) regulator.

Komponen ini berfungsi untuk menurunkan sumber tegangan DC yang diterima

oleh rangkaian menjadi 5V. ini dikarenakan mikrokontoler ATMEL 89S51

bekerja pada sumber tegangan 5V. sumber tegangan ini berfungsi untuk

menggerakkan motor DC.

4.1.3 Dr iver Motor

Pada implementasi perangkat keras driver motor penulis menerapkan dari

perancangan perangkat keras driver motor yang telah dibahas pada bab

sebelumnya. Dimana penulis membuat suatu rangkaian elektronika yang

berfungsi untuk menggerakkan motor DC yang dihubungkan ke roda robot.

Gambar 4.6 Driver Motor

Namun motor DC seringkali tidak cukup kuat untuk menggerakkan

mekanisme robot secara langsung. Untuk memperbeasar torsi maka dibutuhkan

rangkaian gear-gear yang akan mereduksi kecepatan motor dan sekaligus

(62)

49

meningkatkan torsi. Proses pengurangan kecepatan dan peningkatan torsi ini

berbanding terbalik dan dihitung berdasarkan perbandingan gigi.

Gambar 4.7 Perhitungan Rasio Gigi

a. Worm gear adalah gigi yang berbentuk ulir yang berfungsi mengubah arah

puratan dari horizontal menjadi vertikal.

b. Tranfer gear adalah gigi yang berfungsi untuk konversi antara gigi dengan

jumlah banyak ke jumlah kecil ataupun sebaliknya.

c. Gear shaft adalah gigi yang terhubung langsung dengan as atau sumbu motor.

Perbandingan gear tranfer dapat dihitung dengan menghitung jumlah gigi

yang ada baik sesudah atau sebelum transfer. Gear transfer 1 memiliki 22 gigi dan

11 gigi sesudah di transfer oleh karena itu gear ini memiliki perbandingan 22:11

atau 2:1. Hal ini akan mempercepat putana motor dua kali lipat namun juga

mengurangi torsi motor dua kali lipat. Sedangkan gear transfer 2 memiliki

perbandingan 11:25 yang menguatkan torsi dan mereduksi kecepatan.

Gear tranfer 3 memiliki perbandingan 33:15 dan terhubung pada gear

dengan 50gigi. Untuk menghitung ratio total gear adalah sebagai berikut.

(63)

Perhitungan ratio dilakukan pada gigi-gigi yang saling bersinggungan oleh karena

itu perhitungannya adalah sebagai berikut:

22/11 x 33/15 x 50/15 =20

Jadi ratio dari motor gearbox ini adalah 1:20 dimana torsi akan naik 20 kali

lipat dan kecepatan turun 20 kali lipat pula.

Gambar 4.8 Rasio dari Motor Gearbox

4.1.4 Sensor J ar ak Ultr asonic Devantech SRF05

Sensor jarak merupakan sensor yang wajib ada pada robot terkini.

Devantech SRF05 adalah salah satu sensor yang paling banyak digunakan pada

kontes robot di Indonesia selain ping Devantech. SRF05 Ultrasonic Ranger

Finder memberikan informasi jarak berkisar 3cm – 3m. harga sensor ini tidak

lebih dari Rp. 360.000,00.

Gambar 4.9 SRF05 Ultrasonic Ranger

(64)

51

Kit ini sangat mudah untuk dirangkai dan membutuhkan sumber daya

yang kecil sekali, sangat ideal untuk robot mobil yang membutuhkan sensor jarak,

dengan cara kerja memancarkan pulsa suara dengan kecepatan suara

(0,9ft/milisecon).

4.2 Implementasi Per a ngkat Lunak

Pada implementasi perangkat lunak penulis mengimplementasikan

perangcangan perangkat lunak yang telah dibahas pada bab sebelumnya seperti

software yang digunakan penulis untuk menanamkan program robot kedalam

mikrokontroler.

4.2.1 DST UNIPROG V2.8 / FULL VERSION

Modul DST Uniprog Full Version adalah merupakan modul Development

System sekaligus Universal Programer. Dengan dengan bantuan Modul DST

AVR Converter, Development System tersebut juga dapat digunakan untuk

mikrokontroler keluarga MCS - 51 maupun AVR yang lain.

Gambar 4.10 Modul DST AVR Converter

(65)

Penulis menggunakan DST - 51 USB Version tanpa memerlukan modul

tambahan. Langkah-langkahnya sebagai berikut :

a. Mikrokontroler ATMEL 89S51 dipasang.

Gambar 4.11 Rangkaian ATMEL 89S51 dan DST - 51 USB

b. Pasang kabel USB dan aktifkan Power Supply. Apabila aplikasi ini tidak

membutuhkan arus yang besar anda dapat menggantikan power supply

tersebut dengan power dari USB dengan cara memasang Jumper Power

Enable yang ada didekat konektor USB.

c. Buka program AVR studio 4 dan pilih auto connect pada bagian tools →

Program AVR.

Gambar 4.12 AVR Studio

(66)

53

d. Memilih Mikrokontroler yang akan digunakan pada bagian Device and

Signature Bytes.

Gambar 4.13 Pemilihan Mikrokontroler

e. Untuk AT89S51 diatur frekuwensi ISP maksimum 125 KHz.

f. Pilih Tab Program dan Load File Hex pada bagian program seta klik Program

untuk download.

g. Pendeklarasian I/O dan Konstanta.

Gambar 4.14 Pendeklarasian I/O dan Konstanta

(67)

;=======

================================================== =======

; Deklarasi I/O

LeftMotor Bit P1.0 ;Port Pengatur Arah motor Kiri

LeftEnable Bit P1.1 ;Port Pengatur Kecepatan motor Kiri

RightMotor Bit P1.2 ;Port Pengatur Arah motor kanan

RightEnable Bit P1.3 ;Port Pengatur Kecepatan Motor

Kanan

ServoNaikTurun EQU 01

ServoGrip EQU 02

SudutBukaGrip EQU 52h

SudutTutupGrip EQU 82h

SudutNaikGrip EQU 78h

SudutTurunGrip EQU 73h

h. Skrip Subroutine Pengambilan Barang.

Gambar 4.15 Subroutine Pengambilan Barang

;====

(68)

55

i. Skrip Subroutine Meletakkan Barang.

Gambar 4.16 Subroutine Meletakkan Barang

Ambil

(69)

j. Skrip Subroutine Menuju Ke Arah Sudut Yang Ditentukan.

Gambar 4.17 Subroutine Menuju Ke Arah Sudut Yang Ditentukan

;====

==================================================== ; SUBROUTINE MENUJU KE ARAH SUDUT YANG DITENTUKAN ; - Arah sudut tujuan di variabel arah robot

MenujuArahSudut:

(70)

57

;====

============================================================= =====

; PROSES PENGATURAN SERVO

; - Var Sudut servo = sudut servo yang digerakkan ; - R6 = Nomor servo yang digerakkan

(71)

BAB V

PENGUJ IAN DAN ANALISIS ROBOT

Pada bab pengujian penulis akan menguji robot mulai dari pengujian

driver motor, sensor ultrasonic dan terakhir pengujian robot forklift, serta analisis

dari perangkat keras, perangkat lunak dan analisis dari pengujian.

5.1 Pengujian

Pada bagian pengujian akan dilakukan pengujian dari pengujian driver

motor, dan juga pengujian sensor Devantech SRF05 Ultrasonic.

5.1.1 Pengujian Dr iver Motor

Untuk pengujian driver motor yang berfungsi untuk menggerakkan robot

penulis mencoba dengan softwere yang telah dibuat sederhana seperti bab

sebelumnya. Untuk melakukan pengujian terhadap driver motor ini penulis

menyiapkan 12 buah baterai dengan tegangan 1.5 V yang disususn seri sehingga

tegangan total mencapai 18 V. Jika tegangan kurang dari 5 V maka motor DC

tidak akan bergerak karena supply tegangan kurang.

Tancapkan pin-pin yang ada dimotor ke pin mikrokontroler yang telah

ditentukan pada program, jika sudah maka langkah selanjutnya hubungkan

tegangan positif mikrokontroler dengan tegangan positif pada driver motor.

Pasang catu daya pada driver motor minimal 5V dan pasang pula catu daya pada

rangkaian mikrokontroler yang telah dihubungkan pada ic regulator 7805 yang

berfungsi untuk menurunkan tegangan menjadi 5 volt dc karena mikrokontroler

bekerja pada tegangan 5 volt Dc.

(72)

59

Gambar 5.1 Pengujian Driver Motor

Tabel 5.1 Hasil Pengujian Motor DC

P1 P2 P3 Ger ak Robot

1 1 1 Jalan

1 1 0 Jalan

1 0 0 Mati

0 0 0 Mati

Dengan pantauan hasil tabel diatas dapat dilihat bahwa robot atau motor

dc dapat berjalan jika semua baterai terpasang dengan baik atau memiliki daya

yang cukup.

5.1.2 Pengujian Sensor Ultr asonik

Pada pengujian sensor ultrasonic penulis hanya mnguji manual dan jika

pada pengujian manual berhasil maka pengujian langsung diujikan pada robot.

(73)

Gambar 5.2 Pengujian Sensor Ultrasonic Terhadap Objek

Pada gambar diatas sensor ultrasonic dapat mendeteksi bahwa didepannya

terdapat objek, dan robot akan membuka lengan penjepit dan akan mengangkat

objek tersebut.

5.1.3 Pengujian Robot For klift

Pada pengujian robot forklift ini penulis mencoba menguji robot apakah

robot berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Jika robot tidak berjalan sesuai

yang diharapkan maka penulis akan melakukan perbaikan pada robot.

a. Pengujian Robot berdasar dari bentuk objek yang akan di angkat.

Pada pengujian berdasar bentuk objek, penulis menggunakan 3 bentuk

objek

(74)

61

.

Tabel 5.2 Pengujian Berdasar Bentuk Objek

Coba Bentuk Sisi Status

1 Persegi Berhasil

2 Segitiga Berhasil

3 Lingkaran Berhasil

Gambar 5.3 Pengujian Robot Berdasar Bentuk Objek

b. Pengujian Robot berdasar dari ketinggian Objek.

Pada pengujian berdasar ketinggian Objek, penulis menggunakan 4

macam ketinggian, yaitu 5cm, 10cm, 15cm dan 20cm.

Tabel 5.3 Pengujian Berdasar Ketinggian Objek

Coba Ketinggian Objek Status

1 5cm Tidak

2 10cm Berhasil

3 15cm Berhasil

4 20cm Berhasil

(75)

Gambar 5.4 Pengujian Robot Berdasar Ketinggian Objek

c. Pengujian Robot berdasar dari berat Objek.

Pada pengujian berdasar berat objek, penulis menggunakan 6 takaran

berat. Yaitu 10g,20g,30g,40g,50g dan 60g.

Tabel 5.4 Pengujian Berdasar Berat Objek

Coba Ketinggian Objek Status

1 10g Berhasil

2 20g Berhasil

3 30g Berhasil

4 40g Berhasil

5 50g Berhasil

6 60g Tidak