BAB II DASAR TEORI. Pada bab ini akan dibahas teori-teori pendukung yang digunakan sebagai acuan dalam merancang algoritma.

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI Pada bab ini akan dibahas teori-teori pendukung yang digunakan sebagai acuan dalam merancang algoritma Mikrokontroler ATMega 128 Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer dalam chip tunggal[3]. Pada suatu mikrokontroler, Central Processing Unit (CPU), Random Access Memory (RAM), Read Only Memory (ROM), I/O Port, Serial I/O, timer dan clock circuit yang merupakan pembentuk sebuah komputer digabungkan menjadi sebuah chip. Mikrokontroler mempunyai fungsi yang lebih spesifik dibandingkan dengan Personal Computer (PC). Gambar 2.1. Modul Mikrokontroler ATMega 128 Beberapa fitur yang tersedia pada ATMega 128 adalah[4] : 1. Bekerja pada frekuensi clock hingga 16 MHz. 2. Memiliki 4 KBytes EEPROM dan 4 Kbytes Internal SRAM. 3. Terdapat 53 PORT I/O yang dikelompokkan dalam 7 PORT yaitu PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE, PORTF, PORTG. 4. Analog to Digital Converter 10-bit sebanyak 8 channel. 5. Memiliki dua buah timer/counter 8-bit dan dua buah timer/counter 16-bit. 6. Delapan bit Pulse Width Modulation(PWM) sebanyak 2 channel. 7. Tersedia antarmuka Two-wire Serial Interface. 8. Memiliki dua buah Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmiter (USART) yang dapat diprogram. 5

2 9. Antarmuka Serial Paralel Interface (SPI) master maupun slave. 10. Watchdog Timer yang dapat dirogram. 11. Tersedia analog comparator. 12. Dapat beroperasi pada tegangan 4,5 volt 5,5 volt Sensor Jarak SRF04 SRF04 adalah sensor yang dapat mengukur jarak benda atau objek yang ada di depannya. Sensor ini bekerja dengan sinyal ultrasonik (40 KHz) dengan mengirimkan pulsa selama 10 mikrodetik. Sinyal akan dipantulkan ke objek yang ada di depan sensor tersebut dan akan diterima oleh modul yang sama. Waktu yang ditempuh untuk proses pemancaran sinyal disebut echo. Echo berbentuk sinyal high pada keluaran modul sensor, lamanya sinyal echo ini akan menunjukkan jarak benda terhadap sensor. Lebar pulsa echo antara 100 mikrodetik 18 milidetik dan sebanding dengan jarak 3 sentimeter 3 meter. Spesifikasi yang dimiliki SRF04 di antaranya[6] : 1. Bekerja pada level tegangan 5 volt. 2. Arus yang dibutuhkan miliampere. 3. Mengukur jarak antara 3 sentimeter 3 meter. 4. Keluaran berupa tegangan TTL. 5. Dimensi 43 mm 20 mm 17 mm. Gambar 2.2. Sensor Jarak SRF04[6] 2.3. Sensor Cahaya Ultraviolet (UV-Tron) Sensor cahaya ultraviolet yang digunakan di robot ini adalah UV-Tron. Sensor UV- Tron ini mendeteksi intensitas cahaya ultraviolet benda di depan sensor tersebut. Karena api memancarkan cahaya ultraviolet, maka api dapat dideteksi dengan menggunakan sensor ini. Kelebihan dari sensor ini dapat mendeteksi api dari jarak lebih dari 5 meter tanpa ada halangan. Kelemahan dari sensor UV-Tron ini adalah sensor ini bisa mengetahui ada api, tetapi tidak bisa mengetahui lokasi dari api, sehingga dibutuhkan 6

3 algoritma tambahan agar robot bisa memadamkan lilin dengan sukses. Sensor UV-Tron ini membutuhkan driver untuk konversi tegangan 5 VDC menjadi ±200 VDC agar UV- Tron dapat bekerja. Gambar 2.3. Sensor UV-Tron dan Board Driver[5]. Sensor UV-Tron ini juga mempunyai keterbatasan jangkauan deteksi, dari datasheet dapat dilihat batas jangkauan deteksinya adalah seperti Gambar 2.4. Gambar 2.4. Batas Pendeteksian UV-Tron[5] Sensor Api TPA81 (Thermopile Array) TPA81 dapat mendeteksi sinar inframerah dengan panjang gelombang 2µm- 22µm[7]. Panjang gelombang yang dideteksi sensor ini adalah panjang gelombang radiasi panas dari benda tersebut. Jadi, sensor ini dapat mendeteksi suhu dari panas benda tersebut. Sensor ini dapat mendeteksi nyala lilin sejauh 2 meter tanpa dipengaruhi oleh cahaya ruangan. TPA 81 memiliki array yang terdiri dari 8 titik thermopiles yang disusun satu baris. Array ini dapat mengukur suhu secara bersamaan. Sensor ini memiliki keterbatasan 7

4 jangkauan pendeteksian. Setiap titik thermopiles tersebut memiliki sudut pandang 5,12 terhadap sumbu horizontal. Sehingga total sudut pandang pada sumbu horizontal ada 41. Sedangkan sudut pandang pada sumbu vertikal terdapat 6 saja. Secara keseluruhan sudut pandang dari TPA81 dapat dilihat pada Gambar 2.5. Gambar 2.5. Sudut Pandang TPA81[8]. Komunikasi data pada TPA81 dengan menggunakan I2C (Inter Integrated Circuit) dengan 2 kabel saja. TPA81 dapat dipasang secara paralel sebanyak 8 buah tanpa perlu menambah jalur komunikasi. Pada jalur data SDA dan SCL diperlukan resistor pull-up 1,8 kilo-ohm Sensor Warna TCS3200[9] TCS3200 merupakan konverter cahaya warna menjadi frekuensi gelombang tertentu. TCS3200 tersusun atas 8 8 array fotodioda yang terbagi atas, 16 fotodioda berfilter biru, 16 fotodioda berfilter hijau, 16 fotodioda berfilter merah, dan 16 dioda tanpa filter. Keempat jenis fotodioda ini dinyalakan bergantian dalam melakukan pembacaan warna. Keluaran TCS3200 berupa gelombang kotak dengan duty cycle 50% yang akan memiliki frekuensi yang bervariasi. Gambar 2.6. Penyusunan fotodioda TCS3200[9] 8

5 2.6. Lapangan Pertandingan[10] Bentuk dan Ukuran Lapangan Lapangan merupakan gabungan dari dua lapangan pemadam api type Trinity College yang berbentuk simetris (cermin) antara daerah Merah dan daerah Biru. Lapangan terbuat dari papan multipleks dengan tebal 2 sentimeter. Bentuk dan ukuran Lapangan ditunjukkan pada Gambar 2.6. Warna lantai untuk sisi merah maupun biru sama, yaitu hitam. Pada beberapa tempat dilapisi karpet berwarna merah di sisi merah dan biru di sisi biru yang lokasinya ditunjukkan pada Gambar 2.6. Sedangkan dinding berwarna putih. Gambar 2.7. Bentuk dan Ukuran Lapangan Pertandingan[10, h.14] Asesori Lapangan Boneka Boneka berbentuk boneka anjing atau kucing yang akan menghalangi 50-70% lebar lorong. Jika menyentuh boneka tidak ada penalti, tetapi menggeser boneka lebih dari 1 sentimeter akan mendapat penalti. Jika melewati boneka diskualifikasi. Berat boneka 500 gram. Jumlah boneka 1. 9

6 Furniture Furniture mensimulasikan peralatan yang ada di dalam rumah. Furniture berbentuk silinder berwarna kuning diameter 11 sentimeter, tinggi 30 sentimeter, dan berat lebih dari 1 kilogram. Furniture selalu diletakkan sedemikian sehingga paling tidak ada suatu jalan untuk robot selebar lebih dari 31 sentimeter. Furniture tidak akan menghalangi pintu masuk ruang, dan robot berukuran maksimum akan bisa masuk ke ruang paling tidak separuhnya sebelum menemukan furniture. Furniture bisa menghalangi pandangan robot ke lilin. Robot boleh menyentuh furniture, tetapi tidak boleh menggeser letak furniture. Robot yang menggeser furniture lebih dari 5 sentimeter akan mendapat penalti Api Api akan disimulasikan dengan nyala lilin. Tinggi lilin adalah 15 sampai 20 sentimeter dari lantai. Peserta tidak boleh mengukur tinggi lilin sebelum pertandingan dimulai. Diameter lilin antara 2-3 sentimeter. Tinggi dan besarnya nyala lilin tidak ada ketentuan yang pasti. Tinggi dan besar nyala api ini akan berubah-ubah sepanjang pertandingan. Robot harus mampu mendeteksi api berapapun tinggi dan besar nyala lilin. Lilin akan dipasang pada tempat lilin yang berbentuk silinder dengan warna kuning. Lilin ini ada yang memakai juring lingkaran berwarna putih, ada yang tidak. Juring lingkaran ini tidak akan menyentuh garis pintu. Lilin tidak akan diletakkan di pintu ruang Letak Lilin dan Asesori Lapangan Di lapangan ada 5 lilin. Dua di lapangan merah, dua di lapangan biru, dan satu di lapangan antara merah dan biru, yaitu di ruang 2. Letak dua lilin di lapangan sendiri bisa di ruang 1 dan 3, ruang 3 dan 4, atau ruang 1 dan 4. Di antara kedua lilin tersebut, salah satunya memakai juring. Di dalam ruang 1 dan ruang 3 akan ada masing-masing satu furniture. Di sekitar ruang 4 akan ada satu boneka. Kandidat letak lilin (*) dan juringnya, furniture ( ), dan boneka ditunjukkan pada Gambar 2.7. Posisi start bisa di lorong, atau di salah satu ruang yang tidak ada lilinnya. Selain ketentuan yang disebutkan pada poin dan , posisi ini eksak. 10

7 Gambar 2.8. Kandidat posisi lilin, furniture, dan boneka[10, h.15] Posisi lilin, juring, furniture, dan boneka akan ditentukan melalui undian. Salah satu contoh kemungkinan konfigurasi lapangan dan perlengkapannya ditunjukkan pada Gambar 2.8. Gambar 2.9. Contoh posisi lilin, furniture, dan boneka[10, h.16] 2.7. Aturan Pertandingan[10] 1) Setiap kali pertandingan, akan berhadapan dua robot yang berada di sisi merah dan di sisi biru. Pada robot di sisi merah akan dilekatkan bola dengan topi merah, dan pada robot di sisi biru akan dilekatkan bola dengan topi berwarna biru. 2) Pada masing-masing sisi, Merah dan Biru, terdapat 2 lilin yang bisa berada di Ruang 1, Ruang 3 atau Ruang 4. Posisi ini ditentukan oleh panitia sesaat sebelum pertandingan dimulai. Lilin ke 5, akan berada tetap di ruang 2 antara sisi merah dan 11

8 biru. Disamping itu akan terdapat furniture, dan boneka. Letak lilin, dan asesori lain adalah simetris cermin dan sama jumlahnya antara sisi merah dan biru. 3) Masing-masing robot harus menemukan dan mematikan lilin sebanyak-banyaknya. Setiap mematikan lilin dengan benar, tim akan mendapatkan tambahan nilai 1. 4) Masing-masing robot harus mematikan lilin paling tidak satu lilin di daerahnya sendiri sebelum mematikan lilin di daerah lain. 5) Untuk mematikan lilin ke 5 robot harus sudah pernah memasuki daerah lawan melewati lorong tengah. Ada garis putih di lantai yang membatasi daerah biru dan merah. 6) Jika Robot merah dan Robot biru bertabrakan, baik keduanya tidak bisa berjalan atau berjalan bersama-sama, maka jika setelah 5 detik sejak tabrakan kedua robot tidak berpisah, akan dipisah wasit dan diletakkan kembali dengan arah berlawanan dari arah perjalanan semula. 7) Salah satu lilin di ruang sendiri dan lilin ke 5 ada juring nya, sedangkan lilin yang lain tanpa juring. 8) Untuk mematikan lilin yang tanpa juring : a) Sebelum mematikan lilin, Robot harus menyalakan LED secara berkedip sebagai tanda menemukan lilin. Frekuensi kedipan 2 Hz. LED harus tetap berkedip selama 5 detik setelah lilin mati. b) Robot hanya boleh mematikan lilin sesudah seluruh badan robot masuk ke ruangan. 9) Untuk lilin dengan juring : a) Robot hanya boleh mematikan lilin setelah sebagian badan robot memasuki juring lingkaran. 10) Pelanggaran dari ketentuan 4, 5, 8 dan 9 mengakibatkan robot tidak mendapat nilai, dan terkena penalty. 11) Robot yang tidak bergerak lebih dari 10 detik harus diangkat dari lapangan, dan boleh diletakkan lagi di titik start setelah 30 detik. Pengangkatan dilakukan atas perintah/ijin wasit. 12