TUGAS AKHIR ROBOT PENERIMA TAMU. Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik Program Studi Teknik Elektro.

Transkripsi

1 i TUGAS AKHIR ROBOT PENERIMA TAMU Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik Program Studi Teknik Elektro Oleh: BERNADUS JUK NIM: PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2013 i

2 ii FINAL PROJECT ROBOT OF WELCOMING GUESTS Presented as Partial Fullfillment of Requirements To Obtain the SarjanaTeknik Degree In Electrical Engineering Study Program BERNADUS JUK NIM: ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2013 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 vi HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP MOTTO Dimana Ada Kemauan Disitu Pasti Ada Jalan 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... vi

7 vii

8 viii INTISARI Profesi penerima tamu adalah pekerjaan yang mudah, namun untuk mengucapkan kata selamat datang secara berulang-ulang profesi ini menjadi pekerjaan yang sangat membosankan. Teknologi robot pada masa kini sangat berkembang. Salah satu pengembangan fungsi robot adalah membantu aktivitas manusia. Robot penerima tamu memberikan solusi untuk menarik minat pengunjung dan mempermudah pekerjaan manusia. Pada penelitian ini, robot penerima tamu menggunakan sensor PIR dalam mendeteksi gerakan manusia, sensor ultrasonik (PING) dalam mendeteksi jarak antara robot dengan manusia, motor servo sebagai penggerak tangan serta kepala robot dan mikrontroler ATmega8535 sebagai pengendali sensor dan pergerakan motor servo. Jika manusia berada di depan robot dengan jarak kurang dari 200cm, maka mikrokontroler akan mengaktifkan motor servo agar kepala robot menghadap ke arah manusia, kemudian robot akan menyapa manusia dengan suara hallo selamat datang dan melambaikan tangan sesuai pendeteksian robot terhadap manusia. Robot penerima tamu telah berhasil dibuat dan dapat berfungsi dengan baik. Sensor dapat mendeteksi gerakan serta jarak antara robot dengan manusia dan motor servo mampu melakukan pergerakan tangan dan kepala. Tingkat keberhasilan robot dalam menyapa manusia mencapai 90%. Kata kunci: robot penerima tamu, sensor PIR, sensor PING, motor servo, ATmega8535. viii

9 ix ABSTRACT Welcoming guests is a easy job, but to enounce the word selamat datang repeatedly is a complicated job. This age robot technology has growing rapidly. For example the function of robot is for help to finish human activity. Robot of welcoming guests is a solution for welcoming guests job and for facilitate human activity. Robot of welcoming guests in this research were use PIR censor for detection human movement, ultrasonic censor (PING) for detection the distance between robot and human, servo motor for mechanic hand and head movement, and ATmega8535 microcontroller for control censor and control mechanic servo motor. When human directly in front of robot with the distance less then 200 cm, the microcontroller will be activated servo motor so robot head can movement to contemplate human face. After that, the robot can wave own hand and giving greetings with say halo selamat datang. Robot of welcoming guests successful be created and can function properly. Censor were able detection human movement, detection distance between robot and human, and hacking his hands and head. Robot can giving greetings with success rate realized 90 %. Keywords: Robot of welcoming guests, PIR censor, PING censor, servo motor, ATmega8535. ix

10 x

11 xi DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP... LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS... INTISARI... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... i iii iv v vi vii viii ix x xi xv xviii xx BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Tujuan dan Manfaat Penelitian Batasan Masalah Metodologi Penelitian... 2 BAB II DASAR TEORI 2.1. Mikrokontroler ATmega Konstruksi ATmega Reset Osilator Eksternal Timer/Counter Register Pengendali Timer/Counter xi

12 xii Timer/Counter Register Pengendali Timer/Counter Mode Operasi Sensor Ultrasonik Sensor PIR (Passive Infra Red Receiver) Transistor Sebagai Saklar Motor Servo LCD (Liquid Crystal Display) 16x Relay LED (Light Emitting Diode) IC Regulator Feedback Pair Filter Kapasitor BAB III PERANCANGAN 3.1. Proses Kerja Sistem Perancangan Perangkat Keras Desain Mekanik Robot Proses Pergerakan Tangan Kanan Proses Pergerakan Tangan Kiri Proses Pergerakan Tangan Kanan dan Kiri Perancangan Rangkaian Penyearah Perancangan Rangkaian LCD Perancangan Rangkaian Relay Motor Servo Sensor PIR Sensor Ultrasonik Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega Perancangan Perangkat Lunak Diagram Alir Utama Diagram Alir Tangan Kanan dan Kepala Diagram Alir Tangan Kiri dan Kepala Diagram Alir Tangan Kanan dan Kiri xii

13 xiii BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk Fisik Robot dan Hardware Elektronik Bentuk Fisik Robot Hardware Elektronik Pengujian Keberhasilan Pengujian Robot Dalam Mendeteksi Manusia dengan Jarak 150cm Pengujian Robot Dalam Mendeteksi Manusia dengan Jarak 200cm Pengujian Robot Dalam Mendeteksi Manusia dengan Jarak 250cm Pengujian Pergerakan Robot Pergerakan Tangan Kanan dan Kepala Pergerakan Tangan Kiri dan Kepala Pergerakan Tangan Kanan dan Kiri Analisa Hasil Pengujian Pengujian Sensor PIR Pengujian Sensor Ultrasonik Pengujian Pergerakan Motor Servo Pengujian Rangkaian Penyearah Pengujian Rangkaian Relay Pembahasan Perangkat Lunak Program Utama Mikrokontroler A Program Sensor Ultrasonik Program Utama Mikrokontroler B Program Pengendali Motor Servo Program Tangan Kanan dan Kepala Program Tangan Kiri dan Kepala Program Tangan Kanan dan Kiri Program Pengaturan Timer Pengujian Program Tangan Kanan, Kiri dan Kepala BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran xiii

14 xiv DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... xiv

15 xv DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1. Diagram blok perancangan... 3 Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATmega Gambar 2.2. Rangkaian reset... 8 Gambar 2.3. Bentuk fisik sensor ultrasonik Gambar 2.4. Timing diagram sensor PING Gambar 2.5. Sensor PIR Gambar 2.6. Blok diagram sensor PIR Gambar 2.7. Konfigurasi transistor sebagai saklar Gambar 2.8. Motor servo Gambar 2.9. Sinyal untuk mengendalikan motor servo Gambar Lebar pulsa dan posisi servo Gambar Konstruksi LCD Gambar LCD 2x Gambar Bentuk fisik relay Gambar Bentuk schematic relay Gambar Konfigurasi LED Gambar Rangkaian indikator LED Gambar Rangkaian dasar regulator 78xx Gambar Konfigurasi feedback pair Gambar 3.1. Diagram blok perancangan Gambar 3.2. Robot tampak depan Gambar 3.3. Robot tampak belakang Gambar 3.4. Robot tampak atas Gambar 3.5. Robot tampak samping kanan Gambar 3.6. Robot tampak samping kiri Gambar 3.7. Proses pergerakan tangan kanan Gambar 3.8. Proses pergerakan tangan kiri Gambar 3.9. Proses pergerakan tangan kanan dan kiri Gambar Rangkaian catu daya 12 dan 5 volt xv

16 xvi Gambar Rangkaian catu daya 6 volt Gambar Rangkaian LCD Gambar Rangkaian relay Gambar Skematik motor servo Gambar Skematik sensor PIR Gambar Pola radiasi sensor PIR Gambar Skematik sensor ultrasonik Gambar Pola radiasi sensor ultrasonik Gambar Rangkaian osilator ATmega Gambar Rangkaian reset ATmega Gambar Rangkaian sistem minimum ATmega Gambar Diagram alir utama Gambar Diagram alir tangan kanan dan kepala Gambar Diagram alir tangan kiri dan kepala Gambar Diagram alir tangan kanan dan kiri Gambar 4.1. Tampak depan Gambar 4.2. Tampak samping kanan Gambar 4.3. Tampak samping kiri Gambar 4.4. Hardware elektronik Gambar 4.5. Penyearah 6 volt Gambar 4.6. Rangkaian relay Gambar 4.7. Penyearah 5 volt Gambar 4.8. Penyearah 12 volt Gambar 4.9. Mikrokontroler A Gambar Mikrokontroler B Gambar Pergerakan tangan kanan dan kepala Gambar Pergerakan tangan kiri dan kepala Gambar Pergerakan tangan kanan dan kiri Gambar Pengujian sudut putar motor servo Gambar Pengujian sudut putar motor servo Gambar Pengujian sudut putar motor servo Gambar Pengujian sudut putar motor servo Gambar Pengujian sudut putar motor servo xvi

17 xvii Gambar Pengujian sudut putar motor servo Gambar Pengujian sudut putar motor servo Gambar Pengujian sudut putar motor servo Gambar Rangkaian penyearah Gambar Rangkaian relay Gambar Listing program utama mikrokontroler A Gambar Listing program sensor ultrasonik Gambar Listing program utama mikrokontroler B Gambar Listing program pengendali motor servo Gambar Listing program tangan kanan dan kepala Gambar Listing program tangan kiri dan kepala Gambar Listing program tangan kanan dan kiri Gambar Listing program timer xvii

18 xviii DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Fungsi khusus portb... 6 Tabel 2.2. Fungsi khusus portc... 7 Tabel 2.3. Fungsi khusus portd... 7 Tabel 2.4. Tegangan dan frekuensi kerja... 8 Tabel 2.5. Register TCCR Tabel 2.6. Prescaler timer/counter Tabel 2.7. Mode operasi Tabel 2.8. Mode normal dan CTC Tabel 2.9. Mode fast PWM Tabel Mode phase correct PWM Tabel Register TCNT Tabel Register OCR Tabel Register TIMSK Tabel Register TIFR Tabel Register TCCR 1 A Tabel Mode normal dan CTC Tabel Mode fast PWM Tabel Mode phase correct dan phase & frekuensi correct PWM Tabel Mode operasi Tabel Register TCCR 1 B Tabel Prescaler timer/counter Tabel Register 1A Tabel Register 1B Tabel Register Tabel Register TIMSK Tabel Register TIFR Tabel Fungsi pin-pin LCD Tabel Nilai tegangan IC78xx Tabel 3.1. Perhitungan sudut putar motor servo Tabel 3.2. Data percobaan sensor PIR Tabel 3.3. Data percobaan sensor ultrasonik xviii

19 xix Tabel 3.4. Penggunaan port-port pada mikrokontroler Tabel 4.1. Hasil perbandingan persentase pengukuran sensor ultrasonik dengan menggunakan 1 dan 2 buah mikrokontroler Tabel 4.2. Hasil pengujian waktu respon robot dalam mendeteksi manusia Tabel 4.3. Hasil rata-rata pengujian sensor ultrasonik dalam mendeteksi manusia dengan jarak 150cm Tabel 4.4. Hasil rata-rata pengujian sensor ultrasonik dalam mendeteksi manusia dengan jarak 200cm Tabel 4.5. Hasil rata-rata pengujian sensor ultrasonik dalam mendeteksi manusia dengan jarak 250cm Tabel 4.6. Persentase keberhasilan robot Tabel 4.7. Hasil pengujian sensor PIR Tabel 4.8. Hasil persentase pengujian sensor ultrasonik Tabel 4.9. Hasil pengujian arus total dan tegangan output penyearah Tabel Hasil pengujian relay Tabel Perbandingan program utama dengan I/O yang digunakan Tabel Pengujian program utama dengan robot mendeteksi 2 orang manusia Tabel Perbandingan program utama dengan pengukuran I/O Tabel Hasil pengujian program tangan kanan, kiri dan kepala robot xix

20 xx DAFTAR LAMPIRAN Halaman L1. Hasil Pengujian Robot... L1 L14. Hasil Pengujian Sensor PIR... L7 L41. Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik... L20 L65. Listing Program Mikrokontroler A... L31 L66. Listing Program Mikrokontroler B... L36 L67. Rangkaian Keseluruhan Mikrokontroler A... L44 L68. Rangkaian Keseluruhan Mikrokontroler B... L45 xx

21 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia ataupun mengggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dahulu (kecerdasan buatan). Istilah robot berasal dari bahasa Ceko yaitu robota yang berarti pekerja atau kuli yang tidak mengenal lelah atau bosan. Oleh karena itu, robot terkadang digunakan untuk pekerjaan yang menghasilkan output yang sama ketika mengerjakan suatu pekerjaan secara berulang-ulang (cenderung membosankan bagi manusia) [1]. Di Indonesia, penggunaan robot untuk membantu aktivitas manusia belum begitu dimaksimalkan. Banyak hal yang masih dilakukan secara manual oleh manusia seperti profesi penerima tamu. Profesi penerima tamu seperti di restoran, hotel, stand pameran dan mall masih dilakukan oleh manusia. Profesi penerima tamu sebenarnya adalah pekerjaan yang mudah, namun untuk mengucapkan kata selamat datang secara berulang-ulang profesi ini menjadi pekerjaan yang sangat membosankan. Pengunjung yang datang terkadang tidak menghiraukan kata salam dari seorang penerima tamu, hal tersebut dapat menimbulkan rasa kesal dari seorang penerima tamu dan akan mempengaruhi kinerja dari seorang penerima tamu. Berdasarkan permasalahan di atas, penulis ingin membuat sebuah robot penerima tamu. Robot penerima tamu yang akan dibuat menggunakan sensor PIR (Passive Infrared Receiver) sebagai pengidentifikasi manusia, sensor ultrasonik sebagai pengidentifikasi jarak robot dengan manusia, modul mp3 sebagai sistem suara robot, serta motor servo sebagai penggerak tangan dan kepala robot. Robot penerima tamu bekerja secara otomatis sesuai instruksi yang telah diprogram sebelumnya. Robot akan mengarahkan kepala ke arah sensor ultrasonik yang mendeteksi jarak manusia dengan robot. Jika sensor PIR mengidentifikasi adanya manusia, maka robot akan mengerakkan tangan dan memberi salam dengan suara. 1

22 Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan penelitian ini adalah menciptakan robot penerima tamu yang dapat menyapa manusia yang mendekati robot. Selain itu, dengan adanya robot penerima tamu diharapkan dapat menarik minat pengunjung seperti di restoran, hotel, stand pameran dan mall. Manfaat dari penelitian ini adalah membantu memudahkan pekerjaan manusia (profesi penerima tamu) baik dari segi efisiensi waktu, tenaga, kualitas dan hasil yang didapat Batasan Masalah Penelitian ini memiliki batasan masalah sebagai berikut : a. Menggunakan motor servo sebagai penggerak tangan dan kepala robot. b. Setiap penggerak tangan robot menggunakan 3 buah motor servo. c. Penggerak kepala robot menggunakan 1 buah motor servo. d. Menggunakan mikrokontroler ATmega8535. e. Menggunakan bahasa pemrograman C (CodeVision AVR) untuk memprogram mikrokontroler. f. Menggunakan sensor PIR sebagai pengidentifikasi manusia. g. Menggunakan sensor ultrasonik (PING) sebagai penentu jarak manusia terhadap robot. h. Tidak membahas modul mp3 dan modul amplifier Metodologi Penelitian Untuk dapat merealisasikan penelitian maka digunakan metode sebagai berikut : a. Mencari sumber informasi/ literatur. Studi kepustakaan yang mencakup literatur-literatur mengenai sensor ultrasonik (PING), datasheet ATmega8535, motor servo, modul mp3 dan sensor PIR. b. Perancangan hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dan menentukan komponen-komponen yang dibutuhkan dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan. c. Pembuatan subsistem hardware dan software.

23 3 Berdasarkan gambar 1.1, dapat dijelaskan bahwa mikrokontroler mengendalikan sensor PIR dan sensor ultrasonik. Kemudian untuk mendeteksi manusia mikrokontroler mengolah data sensor PIR dan mengaktifkan sensor ultrasonik, kemudian membaca nilai tegangan sensor PIR dan jarak manusia yang terdeteksi oleh sensor ultrasonik. Setelah itu mikrokontroler akan mengaktifkan motor servo, relay dan modul mp3. Suara yang terdapat pada modul mp3 akan di kuatkan oleh modul amplifier, kemudian diteruskan ke speaker. Speaker berfungsi sebagai indikator ketika robot mendeteksi manusia. Gambar 1.1 Diagram blok perancangan d. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara mengubah-ubah jarak dan posisi manusia terhadap robot. Setelah itu dilakukan pengukuran pada sensor PIR dan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi manusia. Pengambilan data pada tangan dan kepala robot dilakukan dengan cara mengukur perubahan sudut pada motor servo. e. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dilakukan dengan melihat prosentase error yang terjadi pada sistem keseluruhan, yaitu kondisi sensor ultrasonik dan PIR dalam mengidentifikasi manusia, jarak jangkauan sensor, pergerakan motor servo sebagai penggerak tangan dan kepala robot dan tingkat keberhasilan robot

24 4 penerima tamu dalam hal menyapa setiap tamu yang mendekati robot. Kesimpulan berupa hasil perancangan dan perhitungan error yang terjadi.

25 5 BAB II DASAR TEORI 2.1. Mikrokontroler ATmega8535 Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprocessor yang di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai [2]. Sehingga pengguna tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya Konstruksi ATmega8535 Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori flash, memori data dan memori EEPROM [2]. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah. a. Memori flash ATmega8535 memiliki kapasitas memori flash sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h 0FFFh, masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi. b. Memori data ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM. c. Memori EEPROM ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk mengakses memori EEPROM 5

26 6 ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM. Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATmega8535 [2] Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.1. Dari gambar dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATmega8535 sebagai berikut [2]: 1) VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai input catu daya. 2) GND merukan pin Ground. 3) Port A (porta0 porta7) merupakan pin input/output dua arah dan pin input ADC. 4) Port B (portb0 portb7) merupakan pin input/output dua arah dan dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Fungsi khusus portb [2] Pin PB7 PB6 PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 Fungsi Khusus SCK (SPI Bus Serial Clock) MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output) MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input) SS (SPI Slave Select Input) AIN1 (Analog Comparator Negative Input) OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output) AIN0 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interrupt 2 Input) T1 (Timer/ Counter1 External Counter Input) T0 T1 (Timer/Counter External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output)

27 7 5) Port C (portc0 portc7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Fungsi khusus portc [2] Pin PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 Fungsi khusus TOSC2 ( Timer Oscillator Pin2) TOSC1 ( Timer Oscillator Pin1) Input/Output Input/Output Input/Output Input/Output SDA ( Two-wire Serial Buas Data Input/Output Line) SCL ( Two-wire Serial Buas Clock Line) 6) Port D (portd0 portd7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti yang terlihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Fungsi khusus port D [3] Pin PD7 PD6 PD5 PD4 PD3 PD2 PD1 PD0 Fungsi khusus OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output) ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin) OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output) OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output) INT1 (External Interrupt 1 Input) INT0 (External Interrupt 0 Input) TXD (USART Output Pin) RXD (USART Input Pin) 7) RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 8) XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan pin input clock eksternal. 9) AVCC merupakan pin input tegangan untuk ADC. 10) AREFF merupakan pin input tegangan referensi ADC.

28 Reset Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0 [2]. Jika membutuhkan tombol reset, dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada Gambar 2.2. Gambar 2.2. Rangkaian reset [2] Tabel 2.4. Tegangan dan frekuensi kerja [2] Tabel 2.4 menunjukkan tegangan dan frekuensi kerja pada mikroprosesor ATmega. Tegangan kerja chip tipe L dapat beroperasi 2,7 5,5V Osilator Eksternal Rangkaian osilator eksternal adalah rangkaian pembangkit frekuensi untuk menentukan besarnya waktu untuk tiap siklus pada mikrokontroler [2]. Waktu yang dibutuhkan tiap satu siklus dapat dilakukan dengan persamaan berikut: T cycle = 1 f osc (2.1) Dengan fosc adalah frekuensi clock chip yang digunakan. T cycle adalah waktu untuk tiap satu siklus mikrokontroler Timer/Counter 0 Timer/counter 0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan [2].

29 9 Dapat digunakan untuk : a. Timer/counter biasa b. Clear Timer on Compare Match (selain ATmega8) c. Generator frekuensi (selain ATmega8) d. Counter pulsa eksternal. Mempunyai hingga 10-bit (1024) Clock Prescaler (pemilihan clock yang masuk ke timer/counter) Register Pengendali Timer 0 1. Timer/Counter Control Register TCCR 0 Tabel 2.5. Register TCCR 0 [2] Bit CS00 s.d. 02 bertugas untuk memilih (prescaler) atau mendefinisikan pulsa/clock yang akan masuk ke dalam timer/counter0 [2]. Tabel 2.5 menunjukkan register pada TCCR 0 dan Tabel 2.6 menunjukkan prescaler timer/counter0. Tabel 2.6. Prescaler timer/counter 0 [2] (1 clk timer/counter0= 8 clk cpu) artinya tiap 8 clock CPU yang masuk ke dalam timer/counter0 dihitung satu oleh register pencacah TCNT 0. Falling edge adalah perubahan pulsa/clock dari 1 ke 0. Rising edge adalah perubahan pulsa/clock dari 0 ke 1.

30 10 Bit 7 F0C 0 : Force Output Compare Bit ini hanya dapat digunakan untuk metode pembanding. Jika bit F0C 0 di-set, maka akan memaksa terjadinya compare-match (TCNT 0 ==OCR 0 ). Bit 3, 6 WGM01:0: Waveform Generation Mode Kedua bit ini digunakan memilih mode yang digunakan, seperti yang terlihat pada Tabel 2.7. Tabel 2.7. Mode operasi [2] Bit 5:4 COM01:0: Compare Match Output Mode Kedua bit ini berfungsi mendefinisikan pin OC 0 sebagai output timer0 (atau sebagai saluran output PWM). Tabel 2.8 menunjukkan output pin OC 0 pada mode Normal dan CTC, Tabel 2.9 menunjukkan output pin OC 0 pada mode Fast PWM dan Tabel 2.10 menunjukkan output pin OC 0 pada mode Phase Correct PWM. Tabel 2.8. Mode normal dan CTC [2] Tabel 2.9. Mode fast PWM [2]

31 11 Tabel Mode phase correct PWM [2] 2. Timer/Counter Register TCNT 0 [2] Tabel Register TCNT 0 [2] Register ini bertugas menghitung pulsa yang masuk ke dalam timer/counter, seperti terlihat pada Tabel 2.11 [2]. Kapasitas register ini 8-bit atau 255 hitungan, setelah mencapai hitungan maksimal maka akan kembali ke nol (overflow/limpahan). 3. Output Compare Register OCR 0 Tabel Register OCR 0 [2] Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan besarnya sesuai dengan kebutuhan, seperti terlihat pada Tabel 2.12 [2]. Dalam praktiknya pada saat TCNT 0 mencacah, maka otomatis oleh CPU akan membandingkan dengan isi OCR 0 secara kontinyu dan jika isi TCNT 0 sama dengan isi OCR 0, maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan untuk mode CTC dan PWM. 4. Timer/Counter Interrupt Mask Register TIMSK

32 12 Tabel Register TIMSK [2] Tabel 2.13 menunjukkan register TIMSK [2]. Bit 0 TOIE 0 : T/Co Overflow Interrupt Enable Dalam register TIMSK timer/conter0 memiliki bit TOIE 0 sebagai bit peng-aktif interupsi timer/counter0 (TOIE 0 =1 enable, TOIE 0 =0 disable). Bit 1 OCIE 0 : T/Co Output Compare Match Interrupt Enable Selain ATmega8, TIMSK timer/counter0 memiliki bit OCIE 0 sebagai bit pengaktif interupsi compare match timer/counter0 (OCIE 0 =1 enable, OCIE 0 =0 disable). 5. Timer/Counter Interrupt Flag Register TIFR Tabel Register TIFR [2] Tabel 2.14 menunjukkan register TIFR [2]. Bit 1 OCF 0 : Output Compare Flag 0 Flag OCF 0 akan set sebagai indikator terjadinya compare match, dan akan clear sendiri bersamaan eksekusi vektor interupsi timer0 compare match. Bit 0 TOC 0 : Timer /Counter 0 Overflow flag Bit status timer/counter0 dalam register TIFR, di mana bit-tov 0 (Timer/Counter0 overflow) akan set secara otomatis ketika terjadi limpahan/overflow pada register TCNT 0 dan akan clear bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi. Perhitungan overflow interupt sebagai pembangkit PWM ditunjukkan sebagai berikut [3]: Timer overflow = OCR = 1 fcrystal T ON Timer overflow x(ff + 1)xN (2.2) (2.3)

33 13 Dengan fcrystal adalah frekuensi clock chip yang digunakan. N adalah prescaler sumber clock yang digunakan (1, 8, 64, 256, 1024). OCR adalah jumlah dari siklus clock pada saat periode PWM (output compare register). T ON adalah untuk mengatur lebar pulsa yang diinginkan Timer/Counter 1 Timer/Counter1 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi [2]. Fitur-fitur dari Timer/Counter1 pada ATmega8535 adalah sebagai berikut. a. Counter 1 kanal. b. Timer di-nolkan 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 (OCF 0 ) dan overflow (TOV 0 ) Register Pengendali Timer/Counter 1 1. Timer /Counter 1 control register A-TCCR 1 A Tabel Register TCCR 1 A[2] Bit 7:6 COM 1 A 1 :0: Compare Output Mode for channel A Bit 5:4 COM 1 B 1 :0: Compare Output Mode for channel B Bit-bit ini bertugas mengendalikan sifat/kelakuan pin OC 1 A atau OC 1 B yang berhubungan dengan mode operasi yang digunakan. Tabel Mode normal dan CTC [2]

34 14 Tabel Mode fast PWM [2] Tabel Mode phase correct dan phase & frekuensi correct PWM [2] Bit 3 FOC 1 A: Force Output Compare for channel A Bit 2 FOC 1 B: Force Output Compare for channel B Bit FOC 1 A/FOC 1 B 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: Wafeform Generator Mode Kedua bit ini bersamaan dengan bit WGM13:12 dalam register TCCR 1 B berguna untuk memilih mode operasi yang akan kita gunakan [2].

35 15 Tabel Mode operasi [2] Tabel Register TCCR 1 B [2] Bit 7 INC 1 : Input Capture Noise Canceler Penge-set-an bit ini akan mengaktifkan Input Capture Noise Canceler pada saat menggunakan mode normal yang capture event [2]. Di mana noise canceler akan menyaring triger yang masuk ke pin ICP 1 akan disaring selama 4 siklus clock, jika selama 4 siklus clock tersebut trigernya berubah, maka akan diabaikan. Bit 6 ICES 1 : Input Capture Edge Select Bit ini mendefinisikan triger yang masuk ke pin ICP 1 (PB 0 ) yang digunakan untuk menangkap kejadian (capture event). Jika ICES 1 =0, maka falling edge (perpindahan dari 1 ke 0) digunakan sebagai triger dan jika ICES 1 =1, maka rising edge (perpindahan dari 0 ke 1) digunakan sebagai triger. Ketika ada triger pada pin ICP 1 (PB 0 ), maka secara otomatis oleh CPU isi register pencacah TCNT 1 akan disalin ke register penangkap ICR 1 dan juga berkebalikan pada flag status ICF 1 yang digunakan untuk interupsi capture event.

36 16 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 TCNT 1. Tabel Prescaler timer/counter1 [2] 2. Output Compare Register 1 A OCR 1 AH and OCR 1 AL Tabel Register 1A [2] 3. Output Compare Register 1 B OCR 1 BH and OCR 1 BL Tabel Register 1B [2] Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan besarnya sesuai dengan kebutuhan [2]. Dalam praktiknya pada saat TCNT 1 (TCNT 1 H:TCNT 1 L) mencacah maka otomatis oleh CPU akan dibandingkan

37 17 dengan isi OCR 1 (OCR 1 H:OCR 1 L) secara kontinyu dan jika isi TCNT 1 sama dengan isi OCR 1 maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan untuk mode CTC dan PWM. 4. Input Capture Register 1 ICR 1 H and ICR 1 L Tabel Register 1 [2] Register ICR 1 (ICR 1 H:ICR 1 L) akan selau diperbarui dengan isi register pencacah TCNT 1 (pada saat tersebut) sewaktu terjadi triger (capture event) pada pin ICP 1 [2]. Register ICR 1 juga mempunyai fungsi lain untuk mendefinisikan TOP value pada mode tertentu (lihat tabel mode operasi). 5. Timer/Counter Interrupt Mask Register TIMSK Tabel Register TIMSK [2] Bit 5 TICIE 1 : T/C 1, Input Capture Interrupt Enable Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi input capture (penangkap kejadian pada pin ICP 1 /PB 0 ) ketika bit di-set [2]. Bit 4 OCIE 1 A: T/C 1, 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 OCIE 1 B: T/C 1, 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 TOIE 1 : Timer/Counter1, Overflow Interrupt Enable Bit ini berguna untuk meng-aktifkan interupsi overflow TCNT 1 ketika bit ini diset.

38 18 6. Timer/Counter Interrupt Flag Register TIFR Tabel Register TIFR [2] Bit 5 ICP 1 : T/C 1, Input Capture Flag Bit ini akan set secara otomatis ketika menagkap triger pada pin ICP [2]. 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 OCF 1 A: T/C 1, 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 harus 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 TOV 1 : Timer/Counter1, Overflow Flag Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi overflow pada register pencacah TCNT 1. 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 Mode Operasi 1. Mode Normal Normal Overflow: Dalam mode ini register pencacah TCNT 1 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-tov 1 secara otomatis set yang menandakan terjadinya interupsi jika interupsi timer/counter1 overflow diaktifkan [2]. Nilai TCNT 1 tidak harus selalu 0x0000 namun bisa kita tentukan misalnya 0xF89 atau berapapun sesuai kebutuhan.

39 19 Normal compare match: Dalam mode ini register TCNT 1 bekerja seperti mode normal overflow, hanya jika kita isi register OCR 1 x(x= A atau B), maka ketika TCNT 1 ==OCR 1 x, maka akan terjadi compare match yang menyebabkan flag OCF 1 x secara otomatis set yang menandakan terjadinya interupsi jika interupsi timer1 compare match x diaktifkan [2]. Ketika compare match dalam mode ini TCNT 1 akan terus menghitung hingga overflow dan mulai dari nol lagi. Kita dapat mengaktifkan ketiga interupsi ini secara bersamaan (overflow, compare match A dan B) Sensor Ultrasonik Ultrasonik sebutan untuk jenis suara diatas batas suara yang bisa didengar manusia [4]. Seperti diketahui, telinga manusia hanya bisa mendengar suara dengan frekuensi 20 Hz sampai 20KHz. Lebih dari itu hanya beberapa jenis binatang yang mampu mendengarnya, seperti kelelawar dan lumba-lumba. Lumba-lumba bahkan memanfaatkan ultrasonik untuk mengindera benda-benda di laut. Prinsip ini kemudian ditiru oleh sistem pengindera kapal selam. Dengan cara mengirimkan sebuah suara dan mengitung lamanya pantulan suara tersebut maka dapat diketahui jarak kapal selam dengan benda tersebut. Mula-mula suara dibunyikan, kemudian dihitung lama waktu sampai terdengar suara pantulan. Jarak dapat dihitung dengan mengalikan kecepatan suara dengan waktu pantulan. Kemudian hasilnya dibagi 2. Misalnya lama waktu pantulan adalah 1 detik, maka jaraknya adalah (344,424m/detik x 1 detik)/2 = 172m. PING Ultrasonic Range Finder, adalah modul pengukur jarak dengan ultrasonik buatan Parallax yang didesain khusus untuk teknologi robotika. Dengan ukurannya yang cukup kecil (2,1cm x 4,5cm), sensor ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm (datasheet). Output dari PING berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Lebar pulsanya bervariasi dari 115 µs sampai 18,5 ms. Gambar 2.3. Bentuk fisik sensor ultrasonik PING [4]

40 20 Pada dasanya, PING terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara, sedangkan mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Pada modul PING terdapat 3 pin yang digunakan untuk jalur power supply (+5V), ground dan signal. Pin signal dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler tanpa tambahan komponen apapun. PING mendeteksi objek dengan cara mengirimkan suara ultrasonik dan kemudian mendengarkan pantulan suara tersebut. PING hanya akan mengirimkan suara ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler (Pulsa high selama 5µs). Suara ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40KHz akan dipancarkan selama 200µs. Suara ini akan merambat di udara dengan kecepatan m/detik (atau 1cm setiap µs), mengenai objek untuk kemudian terpantul kembali ke PING. Selama menunggu pantulan, PING akan menghasilkan sebuah pulsa. Pulsa ini akan berhenti (low) ketika suara pantulan terdeteksi oleh PING. Oleh karena itulah lebar pulsa tersebut dapat merepresentasikan jarak antara PING dengan objek. Selanjutnya mikrokontroler cukup mengukur lebar pulsa tersebut dan mengkonversinya dalam bentuk jarak dengan perhitungan sebagai berikut : Jarak = Atau Lebar pulsa (dalam cm) (2.4) Jarak = Lebar pulsa us 2 (dalam cm) (2.5) Gambar 2.4. Timing diagram sensor PING [4]

41 Sensor PIR (Passive Infa Red Receiver) Sensor PIR adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah. Sensor PIR bersifat pasif, artinya sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah tetapi hanya menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Gambar 2.5. Sensor PIR [5] Sensor ini biasanya digunakan dalam perancangan detektor gerakan berbasis PIR. Karena semua benda memancarkan energi radiasi, sebuah gerakan akan terdeteksi ketika sumber infra merah dengan suhu tertentu (misal: manusia) melewati sumber infra merah yang lain dengan suhu yang berbeda (misal: dinding), maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor. Sensor PIR terdiri dari beberapa bagian yaitu : a. Lensa Fresnel b. Penyaring Infra Merah c. Sensor Pyroelektrik d. Amplifier e. Komparator Gambar 2.6. Blok diagram sensor PIR [5]

42 22 Pancaran infra merah masuk melalui lensa fresnel dan mengenai sensor pyroelektrik, karena sinar infra merah mengandung energi panas maka sensor pyroelektrik akan menghasilkan arus listrik. Sensor pyroelektrik terbuat dari bahan galium nitrida (GaN), cesium nitrat (CsNo3) dan litium tantalate (LiTao3). Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan dan dibaca secara analog oleh sensor. Kemudian sinyal ini akan dikuatkan oleh penguat dan dibandingkan oleh komparator dengan tegangan referensi tertentu (keluaran berupa sinyal 1-bit). Sensor PIR hanya akan mengeluarkan logika 0 dan 1, 0 saat sensor tidak mendeteksi adanya pancaran infra merah dan 1 saat sensor mendeteksi infra merah. Sensor PIR didesain dan dirancang hanya mendeteksi pancaran infra merah dengan panjang gelombang 8-14 mikrometer. Diluar panjang gelombang tersebut sensor tidak akan mendeteksinya. Manusia memiliki suhu badan yang dapat menghasilkan pancaran infra merah dengan panjang gelombang antara 9-10 mikrometer (nilai standar 9,4 mikrometer), panjang gelombang tersebut dapat terdeteksi oleh sensor PIR Transistor Sebagai Saklar Untuk dapat menggunakan transistor sebagai saklar maka transistor dikonfigurasi sehingga bekerja di daerah cut-off dan saturasi [6]. Perubahan ini dapat digunakan untuk mengaktifkan relay atau sebagai input bagi mikrokontroler. Transistor yang berada dalam keadaan saturasi seperti sebuah saklar yang tertutup sedangkan transistor saat cutoff seperti sebuah saklar yang terbuka. Perhitungan besarnya arus basis pada konfigurasi gambar 2.7 adalah sebagai berikut : I B = V BB V BE R B (2.6) Beta DC sebuah transistor merupakan rasio arus kolektor DC dengan arus basis DC, dapat dihitung dengan persamaan berikut : β = I C I B (2.7) Sehingga diperoleh juga persamaan untuk I Bmin sebagai berikut : I Bmin I Csat β (2.8)

43 23 Arus I C saturasi (I Csat ) dapat diperoleh pada saat nilai V CE = 0, sehingga besarnya arus Ic saturasi dapat diperoleh dengan persamaan sebagai berikut : I Csat = V cc R c (2.9) Gambar 2.7. Konfigurasi transistor sebagai saklar 2.5. Motor Servo Motor servo biasanya digunakan untuk robot berkaki, lengan robot atau sebagai actuator pada mobil robot [7]. Motor servo adalah sebuah motor dengan system umpan balik tertutup dimana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian control yang ada di dalam motor servo. Motor servo terdiri dari sebuah motor DC, beberapa gear, sebuah potensiometer, sebuah output shalf dan sebuah rangkaian control elektronik. Gambar 2.8. Motor servo [7] Motor servo dikemas dalam bentuk kotak segiempat seperti ditunjukan pada gambar 2.8, terdiri dari tiga kabel konektor yaitu power (Vdd), control (I/O pin), dan ground (Vss).

44 24 Ada dua jenis motor servo yaitu : 1. Motor servo standar, yaitu yang mampu bergerak CW (clockwise) dan CCW (counter clockwise) dengan sudut operasi tertentu, misalnya 60 0, 90 0, atau Motor servo continous, yaitu motor servo yang mampu bergerak CW dan CCW tanpa batasan sudut operasi ( berputar secara kontinyu) Motor servo biasanya menggunakan tegangan 4.8 volt hingga 7,2 volt. Motor servo dikendalikan dengan cara mengirimkan sebuah pulsa yang lebarnya bervariasi. Lebar pulsa antara 1 ms sampai 2 ms dengan perioda pulsa sebesar 20 ms. Gambar 2.9. Sinyal untuk menggendalikan motor servo [7] Lebar pulsa akan mengakibatkan perubahan posisi pada motor servo. Misalnya sebuah pulsa 1,5 ms akan memutar motor pada posisi 90 0 ( posisi netral). Agar posisi servo tetap pada posisi maka pulsa harus terus diberikan pada servo. Jadi meskipun ada gaya yang melawan, servo akan tetap bertahan pada posisinya. Gaya maksimum servo tergantung dari rentang torsi servo. Gambar Lebar pulsa dan posisi servo [7] Ketika sebuah pulsa yang dikirim ke servo kurang dari 1 ms, servo akan berputar CCW menuju ke posisi tertentu dari posisi netral. Jika pulsa yang dikirim lebih dari 1,5 ms servo akan berputar CW menuju posisi tertentu dari posisi netral seperti ditunjukkan pada

45 25 Gambar Setiap servo memiliki spesifikasi lebar pulsa minimum dan maksimum sendiri-sendiri, tergantung jenis dan merk servo. Umumnya antara 1 ms sampai 2 ms. Parameter lain yang membedakan antara servo satu dengan servo lainnya adalah kecepatan servo untuk berubah dari posisi satu ke posisi lainnya ( operating speed) LCD (Liquid Crystal Display) 2x16 Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang berfungsi untuk menampilkan suatu karakter pada suatu tampilan (display) dengan bahan utama yang digunakan berupa Liquid Crystal [7]. Apabila diberi arus listrik sesuai dengan jalur yang telah dirancang pada konstruksi LCD, Liquid Crystal akan menghasilkan suatu cahaya dan cahaya tersebut akan membentuk suatu karakter tertentu. Konstruksi LCD disajikan pada gambar Gambar Konstruksi LCD [7] 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 2.12.

46 26 Gambar LCD 2 x 16 [7] LCD jenis M1623 memiliki jumlah pin sebanyak 16 yang memiliki fungsi berbeda-beda. Fungsi pin-pin tersebut disajikan pada Tabel Tabel Fungsi pin-pin LCD [7] Pin No Keterangan Konfigurasi 1 GND Ground 2 VCC Tegangan +5V DC 3 VEE Ground 4 RS Kendali Rs 5 RW Ground 6 E Kendali E/Enable 7 D0 Bit 0 8 D1 Bit 1 9 D2 Bit 2 10 D3 Bit 3 11 D4 Bit 4 12 D5 Bit 5 13 D6 Bit 6 14 D7 Bit 7 15 A Anoda (+5VDC) 16 K Katoda (Ground) Fungsi pin LCD pada Tabel 2.27 adalah : V LCD merupakan pin yang digunakan untuk mengatur tebal tipisnya karakter yang tertampil dengan cara mengatur tegangan masukan.

47 27 DB0 s/d DB7 merupakan jalur data yang dipakai untuk menyalurkan kode ASCII maupun perintah pengatur LCD. 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. 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. Enable (E) merupakan sinyal sinkronisasi. Saat E berubah dari logika 1 ke 0, data di DB0 s/d DB7 akan diterima atau diambil dari port mikrokontroler. Anoda (A) dan Katoda (K) merupakan pin yang digunakan untuk menyalakan backlight dari layar LCD Relay Relay berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya [8]. Ada 2 macam relay berdasarkan tegangan untuk menggerakkan koilnya, yaitu AC dan DC. Gambar Bentuk fisik relay [8] Relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik, sehingga kumparan mempunyai sifat sebagai magnet. Magnet sementara tersebut digunakan untuk menggerakkan suatu sistem saklar yang terbuat dari logam, sehingga pada saat relay dialiri arus listrik, maka kumparan akan terjadi kemagnetan dan menarik logam tersebut. Saat arus listrik diputus maka logam akan kembali pada posisi semula.

48 28 Gambar Bentuk schematic relay [8] Pada saat ada arus yang mengalir pada kaki 1 dan 2, maka inti besi lunak akan menjadi magnet. Kemudian inti besi itu akan menarik kontak yang ada pada kaki 3, sehingga kaki 3 yang pada mulanya terhubung ke kaki 5 berubah kedudukan, yaitu terhubung ke kaki 4. Hal tersebut dapat terjadi jika kaki 5 relay bersifat NC (Normally Close) dan kaki 4 bersifat NO (Normally Open) LED (Light-Emitting Diode) LED adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mampu memancarkan cahaya [9]. LED mampu menghasilkan cahaya yang berbeda menurut semi konduktor yang digunakan dan jenis bahan semi konduktor tersebut akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda sehingga cahaya yang dihasilkan berbeda pula. LED adalah salah satu jenis dioda, maka LED memiliki 2 kutub yaitu anoda dan katoda. Dalam hal ini LED akan menyala bila ada arus listrik mengalir dari anoda menuju katoda. Pemasangan kutub LED tidak boleh terbalik karena apabila terbalik kutubnya maka LED tersebut tidak akan menyala. LED memiliki karakteristik berbeda-beda menurut warna yang dihasilkan. Semakin tinggi arus yang mengalir pada LED maka semakin terang pula cahaya yang dihasilkan, namun perlu diperhatikan bahwa arus yang diperbolehkan 10mA-20mA dan pada tegangan 1,6V-3,5V menurut karakter warna yang dihasilkan. Apabila arus yang mengalir lebih dari 20mA, maka LED akan terbakar. Untuk menjaga agar LED tidak terbakar perlu digunakan resistor sebagai penghambat arus. LED ditunjukkan pada gambar 2.15.

49 29 Gambar Konfigurasi LED [9] Berdasarkan gambar 2.16, persamaan untuk mencari nilai tegangan menggunakan hukum ohm adalah V = sebagai indikator adalah : I. Sehingga persamaan untuk mencari nilai resistor yang digunakan R R = VS VD I (2.10) Gambar Rangkaian indikator LED Dimana : V = Tegangan I = arus listrik R = Resistor V S = Tegangan sumber V D = Tegangan LED 2.9. IC Regulator IC 78xx adalah regulator tegangan positif dengan tiga terminal, masing-masing input, ground dan output [10]. IC 78xx tersedia untuk beberapa nilai tegangan keluaran seperti pada tabel 2.28 berikut :

50 30 Tabel Nilai tegangan IC 78xx [10] Type Vout Iout(A) Vin(Volt) (Volt) 78xxC 78MLxx 78Mxx Min Maks ,1 0,5 7, ,1 0,5 8, ,1 0,5 10, ,1 0,5 11, ,1 0,5 12, ,1 0,5 14, ,1 0,5 17, ,1 0, ,1 0, Meskipun semula dirancang untuk regulator tegangan tetap, namun regulator ini dapat dikembangkan untuk tegangan dan arus yang dapat diatur. Rangkaian dasar 78xx ditunjukkan pada gambar 2.17, untuk tegangan dan arus output sesuai nilai nominalnya. Gambar Rangkaian dasar regulator 78xx [10] Kapasitor C 1 diperlukan jika regulator jauh dari kapasitor filter pencatu daya, sedangkan C 2 diperlukan untuk memperbaiki tanggapan kilasan dan penindasan kerut (trancient response). Dalam penerpannya, tegangan masukan V IN harus lebih besar dari tegangan keluaran (lihat tabel 2.28). Jika kurang, maka regulator tidak berfungsi tetapi bila melebihi V IN maksimumnya dapat merusak regulator Feedback Pair Feedback pair adalah rangkaian dua buah transistor yang beroperasi seperti rangkaian darlington [6]. Feedback pair menggunakan transistor PNP untuk mendrive sebuah transistor NPN, kedua perangkat bertindak efektif seperti satu transistor PNP. Seperti dengan konfigurasi darlington, feedback pair menyediakan arus gain yang sangat tinggi. Rangkaian feedback pair ditunjukkan pada Gambar 2.18.

51 31 Gambar Konfigurasi feedback pair [6] Perhitungan gain : β fp = β1β2 (2.11) arus basis : I B1 = V RB R B (2.12) arus kolektor dari Q 1 : arus kolektor transistor Q 2 : I C1 = β 1 I B1 = I B2 (2.13) arus yang melalui R C : I C2 = β 2 I B2 = I E2 (2.14) I C = I E1 + I C2 = I C1 + I C2 = I C2 (2.15) Filter Kapasitor Filter dalam rangkaian penyearah digunakan untuk memperkecil tegangan ripple, sehingga dapat diperoleh tegangan keluaran yang lebih rata, dengan memanfaatkan proses

52 32 pengisian dan pengosongan muatan kapasitor [6]. Harga kapasitansi kapasitor ditentukan dengan persamaan berikut : V r(rms) = V r(pp ) 2 3 = I DC 4 f C 3 (2.16) V r(pp) = V M V DC MIN (2.17) Dengan I DC adalah arus maksimal penyearah (ampere), C adalah kapasitor yang digunakan sebagai filter (Farad). V M adalah tegangan arus bolak balik, V r(pp) tegangan ripple puncak ke puncak dan V r(rms) adalah tegangan ripple efektif. V DC MIN adalah tegangan minimal yang dibutuhkan oleh IC regulator.

53 33 BAB III PERANCANGAN 3.1. Proses Kerja Sistem Konfigurasi sistem perancangan ini ditunjukkan pada gambar 3.1. Bagian-bagian perancangan meliputi sistem minimum mikrokontroler ATmega8535, penyearah, sensor ultrasonik, sensor PIR, motor servo, relay, modul mp3, modul amplifier dan LCD. Perubahan output sensor PIR akan diolah oleh mikrokontroler ATmega8535. Jika sensor PIR mendeteksi manusia, maka mikrokontroler akan mengaktifkan sensor ultrasonik untuk mengetahui posisi dan jarak manusia terhadap robot dan ditampilkan pada LCD. Setelah itu mikrokontroler akan mengaktifkan motor servo agar kepala robot mengarah ke manusia dan menggerakkan tangan robot. Selain itu mikrokontroler juga akan mengaktifkan relay. Relay digunakan untuk mengaktifkan modul mp3, suara yang terdapat pada modul mp3 akan dikuatkan oleh modul amplifier kemudian diteruskan ke speaker. Gambar 3.1. Diagram blok perancangan 33