TEMPAT SAMPAH BERJALAN TERKENDALI JARAK JAUH

i

TUGAS AKHIR

TEMPAT SAMPAH BERJALAN TERKENDALI JARAK JAUH

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh:

YOSAPHAT SAMODRA NIM: 085114013

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2012

ii

FINAL PROJECT

MOBILE REMOTE CONTROLLED TRASH CAN

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

YOSAPHAT SAMODRA NIM: 085114013

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

2012

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO

Jadikanlah Ilmu Berguna Bagi Diri Sendiri dan Orang Lain

Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk...

Yesus Kristus Pembimbingku yang setia,

Keluargaku tercinta,

Teman-teman seperjuanganku,

Dan semua orang yang mengasihiku

Terima Kasih untuk semuanya...

vii

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Yosaphat Samodra

Nomor Mahasiswa : 085114013

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

TEMPAT SAMPAH BERJALAN TERKENDALI JARAK JAUH

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 25 Oktober 2012

Yosaphat Samodra

viii

INTISARI

Kebiasaan seseorang membuang sampah tidak pada tempatnya sering kali membuat pencemaran atau rasa tidak nyaman. Teknologi robot pada masa kini sangat berkembang.

Salah satu pengembangan fungsi robot adalah sebagai pengangkut barang atau sampah.

Tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh memberikan solusi agar setiap orang dapat membuang sampah pada tempatnya.

Pada penelitian ini, tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh menggunakan modul XBee Pro sebagai komunikasi serial dengan jarak jangkau 100 meter. Jenis robot yang digunakan pada penelitian adalah line follower. Setiap orang yang ingin membuang sampah hanya perlu menekan tombol yang berada pada ruangan tertentu (pos), kemudian robot akan menghampiri dengan membawa kotak sampah. Dengan batasan berat dan tinggi sampah tertentu, robot akan kembali ke tempat semula (base) secara otomatis.

Tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh dapat berfungsi dengan baik. Tingkat keberhasilan robot dalam menuju pos dan kembali lagi ke base mencapai 90%.

Kata kunci: tempat sampah berjalan, XBee Pro, line follower, komunikasi serial.

ix

ABSTRACT

People’s habit about throwing away trash on improper place often make pollution or discomfort feeling. Nowadays, robotic technology is highly developed. One of that robotic technology development is as carrier of goods or rubbish. Mobile remote controlled trash offer solution so that everyone can dispose trash in proper place.

In this thesis, mobile remote controlled trash can is using XBee Pro module as the serial communication within 100 meter range. Typical robot used in this thesis is line follower robot. Someone who wants to dispose trash only need to press a button at the certain room (point), then robot will come bring trash can to that point. With certain limit of weight and height, robot will return to starting place (base) automatically.

Mobile remote controlled trash is well functioned. Robot’s successful rate on going to the certain point and return to base reach 90%.

Keyword : trash can, XBee Pro, line follower, serial communication.

x

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena telah memberikan berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini dengan baik. Laporan akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Damar Widjaja, S.T., M.T., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan skripsi ini.

4. Martanto, S.T., M.T., Ir. Tjendro, M.Kom., dosen penguji yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran dalam merevisi skripsi ini.

5. Kedua orang tua dan kakak-kakak saya, atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang tiada henti.

6. Kekasihku atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang tiada henti.

7. Staff sekretariat Teknik Elektro, atas bantuan dalam melayani mahasiswa.

8. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008 Teknik Elektro, kawan-kawan kos, dan semua kawan yang mendukung saya dalam mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih mengalami kesulitan dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan, kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.

Penulis

Yosaphat Samodra

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

... i

HALAMAN PERSETUJUAN

... iii

HALAMAN PENGESAHAN

... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

... vii

INTISARI

... viii

ABSTRACT

... ix

KATA PENGANTAR

... x

DAFTAR ISI

... xi

DAFTAR GAMBAR

... xv

DAFTAR TABEL

... xviii

DAFTAR LAMPIRAN

... xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penelitian... 2

1.4. Manfaat Penelitian... 2

1.5. Batasan Masalah ... 2

1.6. Metodologi Penelitian ... 3

BAB II DASAR TEORI

2.1. Frequency Band 2,4 GHz ... 6

2.2. XBee Pro ... 7

2.3 LCD ... 9

2.4. Mikrokontroler ATmega8535... 11

xii

2.4.1. Konfigurasi Pin ... 12

2.4.2. Peta Memori ... 13

2.4.3. Stack Pointer ... 14

2.4.4. Reset dan Osilator Eksternal... 14

2.4.5. Timer ATmega8535... 15

2.4.5.1. Timer/Counter 1 ... 15

2.4.5.2. Register Pengendali Timer/Counter 1 ... 15

2.4.5.3. Mode Operasi ... 21

2.4.5.4. Interupsi ... 25

2.4.6. Osilator Mikrokontroler... 26

2.4.7. Analog to Digital Converter ... 26

2.5. Rangkaian Pembagi Tegangan ... 28

2.6. Operational Amplifier... 28

2.7. Komparator... 29

2.8. Penguat Non - Inverting ... 30

2.9. IC LM339... 30

2.10. Keypad ... 31

2.11. IC Driver L298... 32

2.12. Sensor Flexiforce... 32

2.13. Sensor Jarak Ultrasonik PING... 33

2.14. Motor DC... 34

2.15. Fotodioda... 35

2.16. Light Emiting Diode (LED)... 36

2.17. Optocoupler... 36

BAB III PERANCANGAN

3.1. Diagram Blok ...………. 38

3.2. Perancangan Perangkat Keras ...………. 40

3.2.1. Robot Line Follower dan Letak Sensor...………. 40

3.2.2. Track Robot...………. 41

3.2.3. Rangkaian Pemancar XBee PRO...………. 42

3.2.4. Rangkaian Penerima Xbee PRO...………. 44

3.2.5. Rangkaian Minimum Sistem Line Follower...………. 46

xiii

3.2.6. Rangkaian LCD...………. 48

3.2.7. Sensor Jalur...………. 49

3.2.8. Rangkaian Komparator...………. 51

3.2.9. Rangkaian Driver...………. 55

3.2.10.Rangkaian Pembagi Tegangan Sensor Berat...………. 57

3.2.11.Perhitungan Nilai ADC...………. 58

3.3. Perancangan Perangkat Lunak... 59

3.3.1. Flowchart Utama………... 59

3.3.2. Flowchart Pengiriman Data ...………. 60

3.3.3. Flowchart Penerima Data...………. 61

3.3.4. Flowchart Pos1, Pos 2 dan Pulang ...………. 62

3.3.5. Flowchart Pengecekan Sampah...………. 65

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Implementasi Robot ... 67

4.1.1. Hasil Konstruksi Robot ... 67

4.1.2. Denah Jalur ... 68

4.2. Pengujian Keberhasilan ... 68

4.2.1. Pengujian Tanpa Beban ... 69

4.2.2. Pengujian dengan Berat 2Kg dan Tinggi 25cm... 69

4.2.3. Pengujian dengan Berat 2Kg dan Tinggi 30cm... 70

4.2.4. Pengujian dengan Berat 2,2Kg dan Tinggi 25cm... 70

4.3. Analisa Pengujian Beban... 71

4.4. Ilustrasi Kegagalan Robot ... 72

4.5. Pengujian Rangkaian Pemancar dan Penerima XBee Pro... 73

4.6. Pengujian Sensor Jalur ... 74

4.7. Pengujian Rangkaian Komparator... 75

4.8. Pengujian Rangkaian Driver ... 76

4.9. Pengujian Sensor Ultrasonik Ping ... 76

4.10. Pengujian Sensor Berat Flexyforce ... 77

4.11. Pembahasan Software ... 78

4.11.1. Program Utama... 78

4.11.2. Program Pos 1... 79

xiv

4.11.3. Program Pos 2... 80

4.11.4. Program Pengecekan Sampah ... 81

4.11.4.1. Program Pengaturan Timer ... 82

4.11.4.2. Program Pengaturan ADC ... 82

4.11.4.3. Program Ketinggian Sampah... 83

4.11.5. Pengujian Program Pos1, Pos 2 dan Pulang ... 84

4.11.6. Program Pemancar XBee Pro ... 86

4.11.7. Program Penerima XBee Pro... 87

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan... 88

5.2. Saran ... 88

DAFTAR PUSTAKA

... 89

LAMPIRAN

... 90

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1. Blok Diagram Pemancar... 3

Gambar 1.2. Blok Diagram Penerima ... 4

Gambar 1.3. Blok Diagram Robot Line Follower ... 4

Gambar 2.1. Konfigurasi pin XBee PRO ... 7

Gambar 2.2. Komunikasi XBee PRO... 9

Gambar 2.3. Konstruksi LCD... 9

Gambar 2.4. LCD 2 x 16 ... 10

Gambar 2.5. Konfigurasi ATmega8535 ... 12

Gambar 2.6. Peta memori program ... 14

Gambar 2.7. Rangkaian reset ... 14

Gambar 2.8. Pulsa fast PWM ... 23

Gambar 2.9. Pulsa phase correct PWM... 24

Gambar 2.10. Rangkaian pembagi tegangan ... 28

Gambar 2.11. Op-amp ... 28

Gambar 2.12. Op-amp komparator dan karakteristik tegangan output (Vo)... 29

Gambar 2.13. Grafik Vout dan Vin yang sudah dibandingkan dengan Vref ... 30

Gambar 2.14. Non – inverting amplifier ... 30

Gambar 2.15. Konfigurasi IC LM339 ... 31

Gambar 2.16. Keypad 4x4 ... 31

Gambar 2.17. IC driver L298 ... 32

Gambar 2.18. Skema pin IC LM324 ... 32

Gambar 2.19. Sensor flexiforce ... 33

Gambar 2.20. Grafik perbandingan hambatan dengan gaya ... 33

Gambar 2.21. Instalasi sensor ping... 34

Gambar 2.22. Grafik prinsip kerja sensor ping ... 34

Gambar 2.23. Konstruksi motor DC... 35

Gambar 2.24. Simbol dan rangkaian fotodioda ... 36

Gambar 2.25. Simbol LED ... 36

Gambar 2.26. Rangkaian optocoupler... 37

xvi

Gambar 3.1. Diagram blok pemancar... 38

Gambar 3.2. Diagram blok penerima ... 39

Gambar 3.3. Diagram blok line follower... 39

Gambar 3.4. Rancangan robot line follower... 40

Gambar 3.5. Track robot ... 41

Gambar 3.6. Rangkaian osilator pemancar XBee PRO... 42

Gambar 3.7. Rangkaian reset pemancar XBee PRO ... 43

Gambar 3.8. Rangkaian pemancar Xbee PRO ... 43

Gambar 3.9. Rangkaian osilator penerima XBee PRO ... 44

Gambar 3.10. Rangkaian reset penerima XBee PRO... 45

Gambar 3.11. Rangkaian penerima Xbee PRO ... 45

Gambar 3.12. Rangkaian osilator minimum sistem ... 46

Gambar 3.13. Rangkaian reset minimum sistem... 47

Gambar 3.14. Rangkaian minimum sistem ... 48

Gambar 3.15. Interface LCD mode 4 bit... 49

Gambar 3.16. Rangkaian sensor jalur... 51

Gambar 3.17. Rangkaian komparator... 52

Gambar 3.18. Rangkaian pembagi tegangan ... 54

Gambar 3.19. Rangkaian driver ... 56

Gambar 3.20. Rangkaian pembagi tegangan sensor berat... 58

Gambar 3.21. Alur pemrograman utama ... 60

Gambar 3.22. Alur pemrograman pengiriman data ... 61

Gambar 3.23. Alur pemrograman penerima data ... 62

Gambar 3.24. Alur pemrograman pos 1 ... 63

Gambar 3.25. Alur pemrograman pengecekan sampah... 65

Gambar 4.1. Mekanik robot... 67

Gambar 4.2. Track robot ... 68

Gambar 4.3. Tampilan hasil pengujian tanpa beban ... 69

Gambar 4.4. Tampilan hasil pengujian dengan berat 2Kg dan tinggi 25cm ... 69

Gambar 4.5. Tampilan hasil pengujian dengan berat 2Kg dan tinggi 30cm ... 70

Gambar 4.6. Tampilan hasil pengujian dengan berat 2,2Kg dan tinggi 25cm ... 71

Gambar 4.7. Ilustrasi sensor jalur ... 72

Gambar 4.8. Ilustrasi kegagalan robot... 72

xvii

Gambar 4.9. Pemancar dan penerima XBee Pro ... 73

Gambar 4.10. Program utama... 78

Gambar 4.11. Program pos 1 ... 80

Gambar 4.12. Program pos 2 ... 81

Gambar 4.13. Program pengaturan timer ... 82

Gambar 4.14. Program pengaturan ADC ... 83

Gambar 4.15. Program ketinggian sampah ... 84

Gambar 4.16. Program pemancar XBee Pro ... 86

Gambar 4.17. Program penerima XBee Pro ... 87

xviii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Pembagian frequency band ISM menurut ITU – R... 6

Tabel 2.2. Lebar frekuensi XBee PRO ... 8

Tabel 2.3. Spesifikasi XBee PRO... 8

Tabel 2.4. Fungsi pin-pin LCD... 10

Tabel 2.5. Deskripsi pin ATmega8535... 13

Tabel 2.6. Register TCCR₁A ... 15

Tabel 2.7. Normal dan CTC ... 16

Tabel 2.8. Mode fast PWM ... 16

Tabel 2.9. Mode phase correct dan phase & frekuensi correct PWM... 16

Tabel 2.10. Mode operasi ... 17

Tabel 2.11. Register TCCR₁B ... 18

Tabel 2.12. Prescaler timer/counter1... 19

Tabel 2.13. Register 1A... 19

Tabel 2.14. Register 1 B ... 19

Tabel 2.15. Register 1... 19

Tabel 2.16. Register TIMSK ... 20

Tabel 2.17. Register TIFR ... 20

Tabel 2.18. Sumber interupsi... 25

Tabel 2.19. Konfigurasi bit-bit ADMUX ... 27

Tabel 2.20. Konfigurasi bit-bit ADPS ... 27

Tabel 3.1. Penggunaan port-port pada mikrokontroler 1 ... 44

Tabel 3.2. Penggunaan port-port pada mikrokontroler 2 ... 46

Tabel 3.3. Penggunaan port-port pada mikrokontroler 3 ... 47

Tabel 3.4. Kondisi sensor jalur... 64

Tabel 3.5. Kondisi sensor jalur dan pergerakan robot... 65

Tabel 4.1. Persentase keberhasilan pengujian untuk tiap beban yang diuji ... 71

Tabel 4.2. Pengujian rangkaian pemancar dan penerima ... 73

Tabel 4.3. Pengujian jangkauan pemancar dan penerima Xbee Pro ... 74

Tabel 4.4. Pengukuran tegangan output sensor jalur... 74

Tabel 4.5. Hasil pengujian rangkaian komparator... 75

Tabel 4.6. Hasil pengujian rangkaian driver ... 76

xix

Tabel 4.7. Hasil pengujian sensor ultrasonik ping... 76

Tabel 4.8. Hasil pengujian sensor berat flexyforce ... 77

Tabel 4.9. Perbandingan program utama dengan pengukuran pin yang digunakan... 79

Tabel 4.10. Pengujian program pos 1, pos2 dan pulang... 85

xx

DAFTAR LAMPIRAN

L.1. Tabel Pengujian Robot... L1 L.2. Program ... L4 L.3. Rangkaian Keseluruhan ... L22

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring dengan tingginya aktivitas manusia seiring pula dengan peningkatan jumlah sampah sebagai produk sekunder. Meningkatnya jumlah sampah dan kecenderungan sifat manusia yang pada umumnya malas membuang sampah dapat menimbulkan berbagai masalah, diantaranya masalah estetika, gangguan kesehatan, bahkan pencemaran lingkungan.

Pada penelitian dengan judul “Robot Pengantar Barang Berbasis Kontrol Proporsional Deferensial (PD) Digital, robot pengantar barang berjalan mengikuti garis dengan lima titik pemberhentian dan dikendalikan secara jarak dekat [1]. Robot mampu membawa beban kurang dari 200 gram dengan tingkat keberhasilan pengantaran barang 88,3%.

Berdasarkan permasalahan tersebut, penulis berusaha mengembangkan sebuah sistem tempat sampah yang dapat berjalan ke tempat yang diinginkan dalam wilayah tertentu dengan kontrol yang dilakukan dengan mekanisme panggilan jarak jauh menggunakan jaringan nirkabel. Dengan adanya tempat sampah berjalan tersebut banyak orang akan dengan mudah menjangkau tempat sampah pada suatu ruangan tanpa menghampiri. Asumsi yang seperti ini akan lebih membuat manusia untuk lebih peka dengan keberadaan sampah dan lingkungan sekitarnya.

Dengan hadirnya suatu teknologi jaringan nirkabel yang dinamakan ZigBee maka komunikasi data jarak jauh pun dapat dilakukan. ZigBee termasuk dalam lingkup jaringan Wireless Personal Area Network (WPAN) seperti halnya dengan Bluetooth [2]. Penulis lebih memilih teknologi ini dibandingankan dengan Bluetooth karena jarak jangkauan ZigBee yang lebih jauh dibandingkan dengan Bluetooth. ZigBee juga memiliki kecepatan pengiriman data yang tinggi apabila dibandingkan dengan Bluetooth dan Ultra Wide Band (UWB) [2].

Tempat sampah berjalan ini menggunakan robot line follower sebagai prasarana untuk membawa kotak sampah. Robot line follower berjalan dengan mengikuti garis, sehingga tidak memerlukan biaya banyak biaya untuk pembuatan track dan mudah dalam pengoperasiannya. Robot line follower akan dilengkapi dengan sensor pendeteksi benda

dan sensor berat. Sensor pendeteksi benda berfungsi untuk mengetahui sampah yang masuk ke kotak sampah sehingga setiap orang yang membuang sampah dapat mengetahuinya. Sensor berat berfungsi untuk mengetahui beban maksimal yang dapat dibawa oleh robot. Sensor berat ini juga berfungsi untuk membatasi berat yang dapat dibawa, agar robot tidak cepat rusak dan dapat bertahan dalam waktu yang lama.

1.2. Perumusan Masalah

1. Bagaimana menciptakan robot line follower dengan membawa tempat sampah?

2. Bagaimana menetukan volume maksimum tempat sampah?

3. Bagaimana menentukan titik-titik pemberhentian robot line follower?

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan sebuah robot tempat sampah berjalan yang dapat dikendalikan jarak jauh.

1.4. Manfaat Penelitian

1. Bagi industri jasa, penelitian ini dapat dipakai sebagai salah satu solusi untuk menjawab kebutuhan peralatan di industri, sebagai contoh bagi industri bahan- bahan kimia yang berbahaya.

2. Bagi masyarakat, penelitian ini dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari agar dapat meningkatkan kedisiplinan untuk membuang sampah pada tempatnya.

3. Bagi peneliti, penelitian ini dapat dipakai sebagai sarana belajar tentang penelitian ilmiah dan penulisan karya ilmiah, serta merepresentasikan ilmu-ilmu yang didapat di Teknik Elektro.

4. Bagi dunia pendidikan, penelitian ini dapat dipakai sebagai modul pembelajaran, khususnya untuk mata kuliah robotika, pemrograman dan mikrokontroler.

1.5. Batasan Masalah

1. Menggunakan dua titik pemberhentian dan satu titik untuk base.

2. Menggunakan track hitam di atas putih.

3. Kontroller yang digunakan adalah ATmega8535.

4. Menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi sampah.

5. Berat maksimal yang mampu dibawa robot adalah 2Kg dengan ketinggian maksimal 25cm.

6. Sampah yang dapat ditampung berupa limbah padat.

7. Menggunakan modul XBee PRO yang ada di pasaran sebagai komunikasi serial.

1.6. Metodologi Penelitian

Penelitian ini dilakukan menggunakan metode:

1. Bahan-bahan referensi berupa website, buku-buku dan jurnal-jurnal.

2. Perancangan subsistem berupa hardware dan software.

Tahap ini bertujuan mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.

3. Pembuatan subsistem hardware dan software.

Penelitian ini menggunakan tiga buah mikrokontroler. Mikrokontroler 1 digunakan pada rangkaian XBee pengirim, mikrokontroler 2 digunakan pada rangkaian XBee penerima, dan mikrokontroler 3 digunakan pada robot line follower.

Berdasarkan Gambar 1.1., keypad berfungsi memberikan input ke mikrokontroler 1 kemudian mikrokontroler 1 akan mengolah input tombol sebagai input XBee.

Penelitian ini menggunakan modul XBee yang sudah ada di pasaran. XBee berfungsi untuk mengirimkan data dari mikrokontroler 1 ke XBee penerima.

Berdasarkan Gambar 1.2., setelah XBee penerima mendapatkan data dari XBee pengirim kemudian data diolah oleh mikrokontroler 2. Data dari mikrokontroler 2 akan digunakan sebagai pengontrol robot line follower melalui mikrokontroler 3.

Gambar 1.3. menunjukkan blok diagram robot line follower.

Gambar 1.1. Blok diagram pemancar

Mikrokontroler 1 Modul XBee

Pemancar Tombol 1

Tombol 2

Gambar 1.2. Blok diagram penerima

Gambar 1.3. Blok diagram robot line follower

Berdasarkan Gambar 1.3., mikrokontroler 3 akan menerima data dari mikrokontroler 2 sebagai input data untuk penentuan pos 1 atau pos 2. Sensor jalur berfungsi mendeteksi garis hitam dan putih pada track. Komparator berfungsi membandingkan data 0 atau 1 yang dikirim oleh sensor jalur dan kemudian mengirimkan data tersebut ke mikrokontroler 3 yang berada pada robot. Sensor ultrasonik dan sensor berat berfungsi sebagi pendeteksi sampah yang dibuang ke dalam kotak sampah. Driver berfungsi untuk menggerakkan motor DC pada robot yang dikontrol oleh mikrokontroler 3.

Modul XBee

Penerima Mikrokontroler 2

Robot Line Follower

Tempat Sampah

Mikrokontroler 3 Sensor

proximity

Sensor ultrasonik

Sensor berat Komparator

Driver

Pengondisi sinyal

Motor DC Mikrokontroler 2

4.

Proses pengambilan data.

Pengambilan data dilakukan dengan cara mengubah-ubah input keypad sebagai pengendali robot. Setelah itu dilakukan pengukuran pada sensor berat yang diletakan pada robot line follower sebagai pendeteksi berat maksimal beban yang dibawa. Robot line follower juga akan dilengkapi sensor ultrasonik sebagai pendeteksi sampah yang masuk ke dalam tempat sampah.

5.

Analisa dan penyimpulan hasil percobaan.

Analisa data dilakukan dengan membandingkan data hasil percobaan dengan perhitungan teori dan spesifikasi yang telah ditentukan terlebih dahulu.

Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan menghitung presentase error yang terjadi.

6

BAB II DASAR TEORI

2.1. Frequency Band 2,4 GHz

Sistem Wireless sangat terkenal untuk jaringan data di tingkat lokal dan komunikasi antara beberapa alat komunikasi dengan jarak 10 meter (komunikasi telepon seluler dengan computer menggunakan Bluetooth), yang disebut Wireless Local Area Network (WLAN) dan Wireless Personal Area Network (WPAN) [2]. Namun, sebagian besar sistem yang ada merupakan sistem bebas lisensi, baik perencanaan sumber daya atau alokasi bandwidth. Sampai saat ini, sistem yang paling sering digunakan dalam frequency band

industrial, scientific and medical (ISM) 2,4 GHz adalah IEEE802.11 dan Bluetooth.

ZigBee dan IEEE 802.15.4 adalah dua standar mendatang untuk jaringan nirkabel jarak pendek yang menggunakan frequency band ISM [3]. Aplikasi keduanya diterapkan dalam otomatisasi rumah, industri, dan medis. Aplikasi medis memerlukan keandalan tertinggi di media transmisi.

Frequency band ISM untuk Eropa adalah 868 MHz , untuk Amerika adalah 915 MHz, dan untuk digunakan di seluruh dunia adalah 2,4 GHz [3]. Frekuensi 2,4 GHz menyediakan bandwidth tertinggi per saluran dan jumlah saluran terbesar. Frequency band 2,4 GHz adalah band yang umum digunakan untuk chip RF IEEE 802.15.4. Dengan demikian, dalam beberapa bulan atau tahun ke depan, akan ada tiga sistem nirkabel dalam satu frequency band dengan skema modulasi dan saluran akses yang berbeda. Tabel 2.1. memperlihatkan pembagian frequency band ISM menurut International Telecommunication Union Radiocommunication Sector (ITU – R).

Tabel 2.1. Pembagian frequency band ISM menurut ITU – R [3]

Frekuensi (Hz) Frekuensi tengah (Hz) 24–24.25 GHz 24.125 GHz

61–61.5 GHz 61.25 GHz 122–123 GHz 122.5 GHz 244–246 GHz 245 GHz

Tabel 2.1. (Lanjutan) Pembagian frequency band ISM menurut ITU – R [3]

2.2. XBee PRO

Modul XBee dan XBee PRO dirancang untuk memenuhi standar ZigBee / IEEE 802.15.4 dan mendukung kebutuhan daya rendah pada pengaplikasian sensor yang menggunakan jaringan nirkabel [4]. Modul ini memerlukan daya minimal dan dapat diandalkan dalam pengiriman data kritis antar perangkat. XBee PRO beroperasi dalam frequency band ISM 2,4 GHz. Gambar 2.1. memperlihatkan konfigurasi pin XBee PRO. Tabel 2.2. memperlihatkan lebar frekuensi XBee PRO. Tabel 2.3. memperlihatkan spesifikasi XBee PRO.

Gambar 2.1. Konfigurasi pin XBee PRO [4]

Frekuensi (Hz) Frekuensi tengah (Hz) 6.765–6.795 MHz 6.780 MHz 13.553–13.567 MHz 13.560 MHz 26.957–27.283 MHz 27.120 MHz 40.66–40.70 MHz 40.68 MHz 433.05–434.79 MHz 433.92 MHz

902–928 MHz 915 MHz 2.400–2.500 GHz 2.450 GHz 5.725–5.875 GHz 5.800 GHz

XBee PRO mempunyai beberapa keunggulan dalam hal keamanan jaringan, yaitu : 1. Setiap saluran urutan langsung mempunyai 65.000 alamat yang berbeda.

2. Mendukung pelaksanaan komunikasi point-to-point, point-to-multipoint, dan topologi peer-to-peer.

3. Enkripsi hingga 128 bit.

4. Menggunakan arus yang rendah yaitu a) Arus Tx : 270 mA ( @ 3.3 v) b) Arus Rx : 55 mA (@ 3.3 v)

5. Tidak memerlukan konfugurasi selain di dalam modul XBee PRO

Tabel 2.2. Lebar frekuensi XBee PRO [4]

Frequency Band

Channel Numbering

Spreading

Parameters Data Paramaters Chip

Rate

Modulati on

Bit Rate

Symbol

Rate Modulation 2.4-2.4835

GHz 11 to 26 2.0

Mchips O-QPSK 250 kb/s

62,5 kbaud

16-ary Orthogonal

Tabel 2.3. Spesifikasi XBee PRO [4]

Komunikasi secara serial digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat lain menggunakan media kabel serial. Komunikasi serial ini menggunakan metode asinkronus serial. Gambar 2.2. memperlihatkan komunikasi XBee PRO.

Gambar 2.2. Komunikasi XBee PRO [4]

2.3. LCD

Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang berfungsi untuk menampilkan suatu karakter pada suatu tampilan (display) dengan bahan utama yang digunakan berupa Liquid Crystal [5]. Apabila diberi arus listrik sesuai dengan jalur yang telah dirancang pada konstruksi LCD, Liquid Crystal akan berpendar menghasilkan suatu cahaya dan cahaya tersebut akan membentuk suatu karakter tertentu. Konstruksi LCD disajikan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Konstruksi LCD [5]

LCD yang sering digunakan adalah jenis LCD M1632. M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2 x 16 (2 baris, 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut

dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.

Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character General Read Only Memory), CGRAM (Character General Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit, maka akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit, maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write). LCD 2 x 16 disajikan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. LCD 2 x 16 [5]

LCD jenis M1623 memiliki jumlah pin sebanyak 16 yang memiliki fungsi berbeda- beda. Fungsi pin-pin tersebut disajikan pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Fungsi pin-pin LCD [5]

Nomor Pin

Simbol Nomor

Pin

Simbol

1 GND 9 DB2

2 Vcc(5V) 10 DB3

3 Vled 11 DB4

4 RS 12 DB5

Tabel 2.4. (Lanjutan) Fungsi pin-pin LCD [5]

Nomor Pin

Simbol Nomor

Pin

Simbol

5 R/W 13 DB6

6 E 14 DB7

7 DB0 15 A

8 DB1 16 K

Fungsi pin LCD pada Tabel 2.4. adalah :

1. Vlcd merupakan pin yang digunakan untuk mengatur tebal tipisnya karakter yang tertampil dengan cara mengatur tegangan masukan.

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

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

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

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

6. Anoda (A) dan Katoda (K) merupakan pin yang digunakan untuk menyalakan backlight dari layar LCD.

2.4. Mikrokontroler ATmega8535

Mikrokontroler merupakam chip cerdas yang menjadi tren dalam pengendalian dan otomatisasi, terutama di kalangan mahasiswa [6]. Dengan banyak jenis keluarga, kapasitas

memori, dan berbagai fitur, mikrokontroler menjadi pilihan dalam aplikasi prosesor mini untuk pengendalian skala kecil.

Mikrokontroler Alf and vegard’s Risc processor (AVR) dari Atmel menggunakan arsitektur Reduced Instruction Set Computer (RISC) yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur Complex Instruction Set Computer (CISC).

Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar (belum tentu sederhana), sehinggga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus mesin untuk menjalankannya, kecuali instruksi percabangan membutuhkan 2 siklus mesin. RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam satu atau dua siklus mesin, sehingga semakin cepat dan handal. Proses downloading program relatif lebih mudah karena dapat dilakukan langsung pada sistem.

Sekarang ini, AVR dapat dikelompokkan menjadi 6 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, keluarga AT90CAN, keluarga AT90PWM dan AT86RFxx. Pada dasarnya perbedaan kelas tersebut membedakan masing-masing kelas adalah peripheral, dan fungsinya, sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka hampir sama. Sebagai pengendali utama dalam pembuatan sistem ini digunakan salah satu produk ATMEL dari keluarga ATmega yaitu ATmega8535.

2.4.1. Konfigurasi Pin

ATMega8535 terdiri atas 40 pin dengan konfigurasi seperti pada Tabel 2.5. dan Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Konfigurasi ATmega8535 [6]

Tabel 2.5. Deskripsi pin ATmega8535 [6]

2.4.2. Peta Memori

Arsitektur AVR terdiri atas dua memori utama, yaitu Data Memori dan Program Memori. Sebagai tambahan fitur dari ATmega8535, terdapat EEPROM 512 byte sebagai memori data dan dapat diprogram saat operasi [6].

ATmega8535 terdiri atas 8 Kbyte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Karena seluruh instruksi AVR dalam bentuk 16 bit atau 36 bit, flash dirancang dengan kompisisi 4K x 16. Untuk mendukung keamanan software atau program, flash program memori dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian Boot Program dan bagian Application Program. Gambar 2.6 mengilustrasikan susunan memori program flash ATmega8535.

Gambar 2.6. Peta memori program [6]

2.4.3. Stack Pointer

Stack pointer merupakan suatu bagian dari AVR yang berguna untuk menyimpan data sementara, variabel lokal, dan alamat kembali dari suatu interupsi ataupun subrutin [6]. Stack pointer diwujudkan sebagai dua unit register, yaitu Stack Pointer High (SPH) dan Stack Pointer Low (SPL).

Saat awal, SPH dan SPL akan bernilai 0, sehingga perlu diinisialisasi terlebih dahulu.

SPH merupakan byte atas / Most Significant Bit (MSB), sedangkan SPL merupakan byte bawah / Least Significant Bit (LSB). Hal ini hanya berlaku untuk AVR dengan kapasitas SRAM lebih dari 256 byte.

2.4.4. Reset dan Osilator Eksternal

Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0 [6]. Jika membutuhkan tombol reset, dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Rangkaian reset [6]

2.4.5. Timer ATmega8535

AVR ATMega8535 memiliki 3 buah timer, yaitu Timer/Counter0 (8 bit), Timer/Counter1 (16 bit), dan Timer/Counter2 (8 bit) [6].

2.4.5.1. Timer/Counter1

Timer/Counter1 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi [6]. Fitur-fitur dari Timer/Counter1 pada ATmega8535 adalah sebagai berikut.

a. Counter 1 kanal.

b. Timer di-nol-kan saat proses pembanding tercapai (compare match).

c. Sebagai pembangkit gelombang PWM.

d. Sebagai pembangkit frekuensi.

e. Clock prescaler 10 bit.

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

2.4.5.2.

Register Pengendali Timer/Counter1 1. Timer/Counter 1 Control Register A – TCCR₁A

Tabel 2.6. Register TCCR1A [6]

Bit 7:6 – COM₁A₁:0: Compare Output Mode for channel A Bit 5:4 – COM1B1:0: Compare Output Mode for channel B

Bit-bit ini bertugas mengendalikan sifat/kelakuan pin OC1A atau OC1B yang berhubungan dengan mode operasi yang digunakan .

Tabel 2.7. Normal dan CTC [6]

Tabel 2.8. Mode fast PWM [6]

Tabel 2.9. Mode phase correct dan phase & frekuensi correct PWM [6]

Bit 3 – FOC1A: Force Output Compare for channel A Bit 2 – FOC₁B: Force Output Compare for channel B

Bit – FOC₁A/FOC₁B hanya dapat digunakan ketika menggunakan mode operasi non- PWM. Jika bit-bit ini di-set maka akan memaksa terjadinya compare match.

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

Kedua bit ini bersamaan dengan bit WGM13:12 dalam register TCCR₁B berguna untuk memilih mode operasi yang akan kita gunakan [6].

Tabel 2.10. Mode operasi [6]

WGM 13

WGM 12

WGM 11

WGM 10

Mode Operasi

TOP Update OCR1x

Set flag TOV1

0 0 0 0 Normal 0xFFFF immidiet MAX

0 0 1 1

PWM Phase Correct 10-

bit

0x03FF TOP BOTTOM

0 1 0 0 CTC OCR1A immidiet MAX

0 1 0 1

Fast PWM

8-bit 0x00FF BOTTOM TOP

0 1 1 0

Fast PWM

9-bit 0x01FF BOTTOM TOP

0 1 1 1

Fast PWM

10-bit 0x03FF BOTTOM TOP

1 0 0 0

PWM Phase

& Frequency Correct

ICR1 BOTTOM BOTTOM

1 0 0 1

PWM Phase

& Frequency Correct

OCR1A BOTTOM BOTTOM

1 0 1 0 PWM Phase

Correct

ICR1 TOP BOTTOM

1 0 1 1 PWM Phase

Correct

OCR1A TOP BOTTOM

1 1 0 0 CTC ICR1 immidiet MAX

1 1 1 0 Fast PWM ICR1 BOTTOM TOP

1 1 1 1 Fast PWM OCR1A BOTTOM TOP

2. Timer/Counter 1 Control Register B – TCCR₁B

Tabel 2.11. Register TCCR1B [6]

Bit 7 – INC1: Input Capture Noise Canceler

Penge-set-an bit ini akan mengaktifkan Input Capture Noise Canceler pada saat menggunakan mode normal yang capture event [6]. Di mana noise canceler akan memfilter triger yang masuk ke pin ICP₁ akan disaring selama 4 siklus clock, jika selama 4 siklus clock tersebut trigernya berubah maka akan diabaikan.

Bit 6 – ICES₁: Input Capture Edge Select

Bit ini mendefinisikan triger yang masuk ke pin ICP₁ (PB₀) yang digunakan untuk menangkap kejadian (capture event). Jika ICES₁=0 maka falling edge (perpindahan dari 1 ke 0) digunakan sebagai triger dan jika ICES₁=1 maka rising edge (perpindahan dari 0 ke 1) digunakan sebagai triger.

Ketika ada triger pada pin ICP₁ (PB₀) maka secara otomatis oleh CPU isi register pencacah TCNT1 akan disalin ke register penangkap ICR1 dan juga berkebalikan pada flag status ICF1yang digunakan untuk interupsi capture event.

Bit 5 – Reserved Bit Tidak digunakan

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

Bit 2:0 – CS12:0: Clock Select

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

Tabel 2.12. Prescaler timer/counter1 [6]

3. Output Compare Register 1 A – OCR1AH and OCR1AL Tabel 2.13. Register 1A [6]

4. Output Compare Register 1 B – OCR₁BH and OCR₁BL Tabel 2.14. Register 1 B [6]

Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan besarnya sesuai dengan kebutuhan [6]. Dalam praktiknya pada saat TCNT1(TCNT1H:TCNT1L) mencacah maka otomatis oleh CPU akan dibandingkan dengan isi OCR1 (OCR1H:OCR1L) secara kontinyu dan jika isi TCNT1 sama dengan isi OCR1 maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan untuk mode CTC dan PWM.

5. Input Capture Register 1 –ICR1H and ICR1L

Tabel 2.15. Register 1 [6]

Register ICR₁(ICR₁H:ICR₁L) akan selau diperbarui dengan isi register pencacah TCNT₁ (pada saat tersebut) sewaktu terjadi triger (capture event) pada pin ICP₁[6]. Register ICR₁ juga mempunyai fungsi lain untuk mendefinisikan TOP value pada mode tertentu (lihat tabel mode operasi).

6. Timer/Counter Interrupt Mask Register – TIMSK

Tabel 2.16. Register TIMSK [6]

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

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi input capture (penangkap kejadian pada pin ICP₁/PB₀) ketika bit di-set [6].

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

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi Output Compare A Match ketika bit ini di-set.

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

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi Output Compare B Match ketika bit ini di-set.

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

Bit ini berguna untuk meng-aktifkan interupsi overflow TCNT1ketika bit ini di-set.

7. Timer/Counter Interrupt Flag Register – TIFR

Tabel 2.17. Register TIFR [6]

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

Bit ini akan set secara otomatis ketika menagkap triger pada pin ICP [6]. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi input capture. Untuk meng-clear secara manual bit ini maka bit ini harus di-set.

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

Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi compare match a. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi output compare A. Untuk meng- clear secara manual bit ini hars di-set.

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

Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi compare match b. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi output compare B. Untuk meng- clear secara manual bit ini maka bit ini harus di-set.

Bit 2 – TOV1: Timer/Counter1, Overflow Flag

Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi overflow pada register pencacah TCNT1. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor overflow timer/counter 1.

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

2.4.5.3. Mode Operasi

1. Mode Normal Normal Overflow:

Dalam mode ini register pencacah TCNT1 bekerja secara normal selalu mencacah/menghitung ke-atas atau counting-up hingga mencapai nilai maksimal 0xFFFF lalu 0x0000 lagi atau yang disebut overflow yang menyebabkan flag-TOV1 secara otomatis set yang menandakan terjadinya interupsi jika interupsi timer/counter1 overflow diaktifkan [6]. Nilai TCNT1tidak harus selalu 0x0000 namun bisa kita tentukan misalnya 0xF89 atau berapapun sesuai kebutuhan.

Normal compare match:

Dalam mode ini register TCNT1 bekerja seperti mode normal overflow, hanya jika kita isi register OCR1x(x= A atau B) maka ketika TCNT1==OCR1x maka akan terjadi compare

match yang menyebabkan flag OCF₁x secara otomatis set yang menandakan terjadinya interupsi jika interupsi timer1 compare match x diaktifkan. Ketika compare match dalam mode ini TCNT1 akan terus menghitung hingga overflow dan mulai dari nol lagi. Kita dapat mengaktifkan ketiga interupsi ini secara bersamaan (overflow, compare match A dan B).

Mode normal input capture:

Pada mode ini timer selalu mencacah ke atas (counting-up) dari BOTTOM (0x0000) hingga MAX (0xFFFF) lalu mulai dari BOTTOM lagi. Jika meng-aktif-kan interupsi input capture ketika pada saat ada triger pada pin ICP1 maka CPU akan menyalin (copy) isi TCNT1pada saat itu ke register pengkap ICR1.

2. Mode CTC (Clear Timer on Compare match)

Dalam mode ini register pencacah TCNT1mencacah naik (counting-up) hingga mencapai TOP (nilai TCNT1sama dengan nilai OCR1yang kita tentukan) lalu kemudian TCNT1nol lagi yang akan otomatis men-set flag OCF₁ dan akan membangkitkan interupsi timer/counter1 compare match jika diaktifkan.

Frekuensi CTC dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

=

_{. .(} ^{_ /} ₎ ^(2.1)

Dimana F clk_i/o adalah frekuensi clock chip yang kita gunakan.

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

3. Fast PWM Mode

Timer/counter1 dalam mode fast PWM digunakan untuk mengendalikan lama t on dan t off melaui isi register pembanding OCR1A atau OCR1B yang akan berakibat kepada besar duty cycle yang dihasilkan. Untuk chanel (saluran) PWM timer/counter1 adalah pin OC1A atau OC₁B sebagai keluaran saluran PWM. Dalam mode fast PWM sifat cacahan register pencacah TCNT₁ mencacah dari BOTTOM (0x0000) terus mencacah naik (counting-up) hingga mencapai TOP (nilai maksimal yang ditentukan sesuai resolusi yang diinginkan,

misalnya resolusinya 10 – bit maka nilai TOP=0x01FF) kemudian mulai dari BOTTOM lagi dan begitu seterusnya atau yang dinamakan single slope (satu arah cacahan).

Resolusi fast PWM dapat ditentukan dengan resolusi yang sudah tetap seperti 8-, 9-, 10- bit atau bisa kita tentukan melalui register ICR1 atau OCR1A. Resolusi minimal yang diizinkan adalah 2-bit (ICR1 atau OCR1A diisi 0x0003), dan resolusi maksimal yang diizinkan adalah 16-bit (ICR1atau OCR1A diisi 0xFFFF). Resolusi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

=

⁽ _{( )} ^{) (2.2)}

Dalam mode non-inverting saluran keluaran PWM pin OC1x di-clear pada saat compare match (TCNT1==OCRx) dan di-set ketika BOTTOM (TCNT1=0x0000).

Gambar 2.8. Pulsa fast PWM [6]

Dalam mode inverting saluran keluaran PWM pin OC₁x di-set pada saat compare match (TCNT1==OCRx) dan di-clear ketika BOTTOM (TCNT1=0x0000).

Secara kasar kita bedakan non-inverting dengan inverting dalam mode fast PWM yaitu dilihat dari bentuk pulsanya, di mana PWM non-inverting yang kita kendalikan adalah lama t on – nya melalui isi OCR1x, sedangkan PWM inverting yang kita kendalikan adalah lama t off – nya melalui isi OCR1x.

Frekuensi fast PWM dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

=

_.( ^{_ /} ₎ ^(2.3)

Dimana F clk_i/o adalah frekuensi clock chip yang kita gunakan.

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

4. Phase Correct PWM Mode

Pada mode ini sama dengan “phase & frequency correct PWM” pada cara operasi cacahan register TCNT1menggunakan dual slope (dua arah/bolak-balik) di mana TCNT1

mencacah dari BOTTOM (0x0000) counting-up hingga mencapai TOP (resolusi yang digunakan) kemudian counting-down hingga BOTTOM (0x0000) dan begitu seterusnya.

Resolusi mode phase correct PWM dapat kita tentukan secara tetap 8-, 9-, 10-bit atau kita tentukan menggunakan register ICR1 atau OCR1A dimana resolusi minimal yang diizinkan adalah 2-bit (ICR1/OCR1A diisi dengan 0x0003) dan maksimal 16-bit (ICR1/OCR1A diisi dengan 0xFFFF). Rumus untuk menentukan resolusi mode phase correct PWM.

=

⁽ _{( )} ^{) (2.4)}

Dalam mode non-inverting saluran keluaran PWM pin OC₁x di-clear pada saat compare match (TCNT₁=OCRx) ketika counting-up dan di-set pada saat compare match ketika counting down.

Gambar 2.9. Pulsa phase correct PWM [6]

Dalam mode inverting saluran keluaran PWM pin OC₁x di-set pada saat compare match (TCNT₁=OCRx) ketika counting-up dan di-clear pada saat compare match ketika counting-down.

Frekuensi mode phase correct PWM ditentukan dengan rumus:

=

_{. .}^{_ / (2.5)}

5. Phase and Frequency Correct PWM Mode

Mode ini sama dengan mode phase correct PWM, hanya berbeda pada waktu peng- update-tan register OCR1x, di mana mode “phase & frequency correct PWM” register OCR1x disangga (buffer) sehingga berakibat pada pulsa awal peng-update-tan menjadi simetrik. Pada mode phase correct PWM pada pulsa awal peng-update-tan tidak simetrik tapi pulsa selanjutnya simetrik (normal).

Untuk semua mode PWM yang perlu diperhatikan dalam mengubah-ubah nilai TOP adalah tidak boleh di bawah nilai compare match (register pembanding OCR1x), jika hal ini terjadi maka tidak akan terjadi compare match untuk periode cacahan TCNT1

selanjutnya. Begitu pula untuk mengubah nilai compare match, tidak boleh di atas nilai TOP, jika hal ini terjadi maka tidak akan terjadi compare match untuk periode cacahan TCNT1selanjutnya.

Untuk flag-flag status akan set berhubungan dengan register-register yang digunakan, misalnya OCF1x berhubungan dengan compare match OCR1x, ICF1berhubungan dengan nilai TOP, dan flag TOV₁akan set ketika TCNT₁ mencacah kembali ke BOTTOM. Flag- flag tersebut dapat kita manfaatkan untuk membangkitkan interupsi yang berhubungan.

2.4.5.4. Interupsi

ATmega8535 memiliki 21 buah sumber interupsi [6]. Interupsi tersebut bekerja jika bit 1 pada Register status atau Status Register (SREG) dan bit pada masing-masing register bernilai 1. Penjelasan sumber interupsi terdapat pada Tabel 2.18.

Tabel 2.18. Sumber interupsi

2.4.6. Osilator Mikrokontroler

Rangkaian osilator adalah rangkaian pembangkit frekuensi untuk menentukan besarnya waktu untuk tiap siklus pada mikrokontroler [6]. Waktu yang dibutuhkan tiap satu siklus dapat dicari dengan persamaan :

T_Cycle = (2.6)

dengan adalah frekuensi osilator pada mikrokontroler.

2.4.7. Analog to Digital Converter

Analog To Digital Converter (ADC) pada ATmega8535 terhubung ke sebuah multiplekser analog yang diperlukan untuk memilih kanal ADC yang akan digunakan [6].

ATmega8535 memiliki 8 kanal ADC. ADC ATmega8535 dapat diaktifkan dengan memberikan supply tegangan pada port ADC.

ADC memiliki dua jenis mode yang dapat digunakan, yaitu mode single conversion dan mode free running [6]. Pada mode single conversion, ADC harus diaktifkan setiap kali akan digunakan. Pada mode free running, ADC cukup diaktifkan sekali dan selanjutnya ADC akan terus mengkonversi tanpa henti.

Pada saat mengakses ADC, register-register I/O yang terlibat dalam ADC akan mengalami beberapa proses pengaturan. Proses-proses pengaturan tersebut antara lain [6]:

a. Menentukan sumber tegangan referensi

Tegangan referensi pada ADC merupakan batas rentang representasi nilai digital hasil konversi. Hasil konversi pada mode single ended cenversion dirumuskan sebagai berikut:

REF IN

V ADC V 1024

 (2.7)

dengan VIN adalah tegangan masukkan analog pada kanal ADC yang aktif dan VREF

adalah tegangan referansi yang dipilih.

Tabel 2.19. Konfigurasi bit-bit ADMUX [6]

MUX4 MUX3 MUX2 MUX1 MUX0 Kanal aktif

0 0 0 0 0 ADC0

0 0 0 0 1 ADC1

0 0 0 1 0 ADC2

0 0 0 1 1 ADC3

0 0 1 0 0 ADC4

0 0 1 0 1 ADC5

0 0 1 1 0 ADC6

0 0 1 1 1 ADC7

b. Memilih kanal yang aktif

Kanal yang aktif ditentukan oleh bit-bit MUX4-MUX0 pada register ADMUX. Tabel 2.19. menunjukkan konfigurasi bit-bit tersebut.

c. Menentukan prescaler

Prescaler (clock ADC) merupakan faktor pembagi yang diterapkan pada clock mikrokontroler. ADC mikrokontroler harus menerima frekuensi clock yang tepat agar data hasil konversi cukup valid. Nilai prescaler ditentukan oleh bit-bit ADC Prescaler Select Bits (ADPS). Tabel 2.20. menunjukkan konfigurasi bit-bit ADPS.

Tabel 2.20. Konfigurasi bit-bit ADPS [6]

ADPS2 ADPS2 ADPS2 Nilai Prescaler

0 0 0 2

0 0 1 2

0 0 0 2

0 0 1 2

0 1 0 4

0 1 1 8

1 0 0 16

1 0 1 32

1 1 0 64

1 1 1 128

d. Inisialisasi ADC

Untuk mengaktifkan ADC, bit ADC Enable (ADEN) harus diberi logika ‘1’ (set). Untuk memulai ADC, logika ‘1’ juga harus diberikan pada bit ADC Start Conversion (ADSC).

Waktu yang diperlukan untuk konversi adalah 25 siklus clock ADC pada konversi pertama dan 13 siklus clock ADC untuk konversi berikutnya.

2.5. Rangkaian Pembagi Tegangan

Rangkaian pembagi tegangan digunakan untuk memperoleh tegangan yang diinginkan dari suatu sumber tegangan yang besar [7]. Gambar 2.10. memperlihatkan bentuk rangkaian pembagi tegangan.

Gambar 2.10.Rangkaian pembagi tegangan [7]

Rumus dari rangkaian pembagi tegangan :

= (2.8)

dimana Vout dalah tegangan output yang diinginkan.

2.6. Operational Amplifier

Operational amplifier (op-amp) pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier (penguat differential) yang memiliki 2 buah terminal input [8]. Terminal input op-amp terdiri dari input inverting (-) dan input non-inverting (+). Gambar 2.11. menunjukkan simbol dan rangkaian pengganti dari op-amp.

(a). Simbol op-amp (b). Rangkaian pengganti op-amp Gambar 2.11. Op-amp[8]

Karakteristik dari op-amp ideal adalah sebagai berikut:

a. Op-amp ideal memiliki open loop gain (penguatan loop terbuka) yang besarnya tak terhingga. Penguatan yang besar ini membuat op-amp menjadi tidak stabil dan penguatannya menjadi tidak terukur (infinite). Untuk membuat op-amp menjadi aplikasi yang memiliki nilai penguatan yang terukur (finite), op-amp memerlukan rangkaian umpan balik negatif (negative feedback).

b. Besarnya impedansi input op-amp ideal adalah tak terhingga, sehingga tidak ada arus yang masuk pada kedua terminal input.

2.7. Komparator

Rangkaian dengan op-amp dapat digunakan sebagai pembanding tegangan yang akan membandingkan tegangan masukan (Vin) dengan tegangan referensi (Vref) [8]. Tegangan keluaran (Vo) tergantung besarnya Vin apakah lebih besar daripada Vref atau lebih kecil dari Vref.

Gambar 2.12. Op-amp komparator dan karakteristik tegangan output (Vo) [8]

Gambar 2.12. memperlihatkan jika tegangan masukan (Vin) lebih besar daripada tegangan referensi (Vref), maka tegangan keluaran (Vout) adalah positif jenuh tegangan V⁺ atau (+Vsat). Sebaliknya jika tegangan masukan (Vin) lebih kecil daripada tegangan referensi (Vref) maka nilai tegangan keluaran (Vout) adalah negatif jenuh tegangan V^-atau (-Vsat). Jadi Vout mempunyai nilai yang besarnya +Vsat dan –Vsat dan dapat pula bernilai 0V tergantung pemberian catu pada kaki V⁺dan V^-. Gambar 2.13. menunjukkan grafik antara Vin, Vout, dan Vref.

Gambar 2.13. Grafik Vout dan Vin yang sudah dibandingkan dengan Vref [8]

2.8. Penguat Non – Inverting

Rangkaian non – inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan non inverting [8]. Gambar 2.14. menunjukan rangkaian penguat non – inverting.

Gambar 2.14. Non – inverting amplifier [8]

Rumus perhitungan penguat non – inverting :

= 1 + (2.9)

dimana adalah tegangan output dari penguat non – inverting dan adalah tegangan input yang akan dikuatkan.

2.9. IC LM339

IC LM339 biasa disebut sebagai komparator. IC LM339 memiliki 4 buah op-amp di dalamnya [9]. Satu buah komparator terdiri dari 2 input, yaitu Vin (input dari sensor) dan Vref (tegangan referensi). IC LM339 berfungsi untuk membandingkan antara Vin dan Vref pada

op-amp. Pada dasarnya, jika tegangan Vin lebih besar dari Vref, maka Vo akan mengeluarkan logika 1 yang berarti 5 Volt atau setara dengan Vcc. Sebaliknya, jika tegangan Vin lebih kecil dari Vref, maka output Vo akan mengeluarkan logika 0 yang berarti 0 Volt. Gambar 2.15.

menunjukkan konfigurasi IC LM339.

Gambar 2.15. Konfigurasi IC LM339 [9]

2.10. Keypad

Keypad 4x4 memiliki konfigurasi tombol-tombol yang tersusun secara matrik 4x4 sehingga hanya dibutuhkan 4 pin masukan dan 4 pin keluaran dengan 16 variasi keadaan [6].

Antarmuka keypad 4x4 pada program dilakukan dengan sistem scanning. Gambar 2.16.

menunjukkan skema data keypad dari baris dan kolom yang akan diproses oleh mikrokontroler.

Gambar 2.16. Keypad 4x4 [6]

2.11. IC Driver L298

IC driver L298 memiliki kemampuan menggerakkan motor DC sampai arus 4A dan tegangan maksimum 46V DC untuk satu kanalnya [10]. Rangkaian driver motor DC dengan IC L298 diperlihatkan pada Gambar 2.17. Pin Enable A dan B untuk mengendalikan jalan atau kecepatan motor, pin input 1 sampai 4 untuk mengendalikan arah putaran. Pin enable diberi VCC 5V untuk kecepatan penuh dan Pulse Width Modulation (PWM) untuk kecepatan rotasi yang bervariasi tergantung dari levelnya.

Gambar 2.17. IC driver L298 [10]

2.12. Sensor Flexiforce

Sensor flexiforce merupakan sebuah sensor gaya (force) atau beban (load), sensor ini berbentuk printed circuit yang sangat tipis dan fleksibel [11]. Sensor flexiforce sangat mudah diimplementasikan untuk mengukur gaya tekan antara dua permukaan dalam berbagai aplikasi. Sensor flexiforce bersifat resistif dan nilai konduktansinya berbanding lurus dengan gaya/beban yang diterimanya. Semakin besar beban yang diterima sensor flexiforce, nilai hambatan output akan semakin menurun. Pada keadaan tanpa beban, resistansi sensor ini sebesar kurang lebih 20MΩ. Ketika diberi beban maksimum, resistansi sensor akan turun hingga kurang lebih 20KΩ. Rating beban maksimum sensor flexiforce bermacam-macam, yaitu 1 lb. (4,4 N), 25 lb. (110 N) dan 100 lb. (440N). Persamaan untuk memperoleh tegangan output sensor (Vo) sebagai berikut :

= − ∗ ( ) (2.10)

dengan R_f adalah hambatan tegangan referensi pada op-amp dan Rs adalah hambatan pada tegangan masukan pada op-amp, dan V_Tadalah tegangan input sensor.

Gambar 2.18. menunjukkan bentuk dari sensor flexyforce. Gambar 2.19. menunjukkan nilai resistansi keluaran flexiforce berbanding terbalik dengan gaya yang diterima. Jika sensor mendapatkan gaya semakin besar, maka nilai resistansi akan semakin kecil. Jika sensor mendapatkan gaya semakin kecil, maka nilai resistansi akan semakin besar.

Gambar 2.18. Sensor flexiforce [12]

Gambar 2.19. Grafik perbandingan hambatan dengan gaya [11]

2.13. Sensor Jarak Ultrasonik PING

Sensor jarak ultrasonik ping adalah sensor 40 Khz produksi Parallax yang banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot cerdas [12]. Kelebihan sensor ini adalah hanya

membutuhkan 1 sinyal (SIG) selain jalur 5V dan ground. Gambar 2.20. menunjukkan gambar dan instalasi sensor ping.

Gambar 2.20. Instalasi sensor ping [12]

Sensor ping mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40 KHz ) selama t = 200us kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor ping memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger dengan t_outmininimal 2us). Gambar 2.21. menunjukkan grafik prinsip kerja sensor ping.

Gambar 2.21. Grafik prinsip kerja sensor ping [12]

2.14. Motor DC

Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya [13]. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan

berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. Gambar 2.22. menunjukkan konstruksi motor DC.

Gambar 2.22. Konstruksi motor DC [13]

Motor DC memiliki 2 bagian dasar :

1. Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet permanen.

2. Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir.

2.15. Fotodioda (Photodiode)

Fotodioda adalah salah satu alat yang dibuat untuk berfungsi paling baik berdasarkan kepekaannya terhadap cahaya [14]. Pada dioda memungkinkan cahaya masuk melalui pembungkus dan mengenai persambungan pn. Silikon, yaitu bahan material di mana transistor dan rangkaian terintegrasi dibuat, akan mengalami perubahan resistansi listrik saat dikenai cahaya. Fotodioda sebenarnya tidak berbeda dari dioda biasa yang ditempatkan di dalam material transparan, sehingga memungkinkan cahaya mengenainya (sedangkan pada dioda biasa, kotaknya berupa logam atau plastik). Pada saat dihubungkan dengan rangkaian listrik, fotodioda dapat digunakan untuk menghasilkan sinyal listrik yang besarnya tergantung pada jumlah cahaya yang mengenainya. Gambar 2.23. menunjukan lambang skematis fotodioda.

Panah yang mengarah ke dalam melambangkan cahaya yang datang. Sumber dan tahanan seri