Tugas Mikroprosesor

MAKALAH MIKROPROSESOR

ROBOT MOBIL PEMADAM API BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52

Disusun oleh :

  NAMA    : DADAN SUHENDAR

                  NIM        : 11.11.2485

                  KELAS   : TI 11 C

STMIK AMIKOM PURWOKERTO

Jl. Let. Jend. Pol Soemarto, Purwokerto, Indonesia 53121 Tpl. (0281) 633 388

BAB 1

PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Perkembangan zaman yang semakin lama semakin maju membuat banyak teknologi-teknologi baru bermunculan untuk memenuhi kebutuhan pribadi maupun kebutuhan umum. Banyak perusahaan, instansi, perkumpulan yang berpikir untuk menciptakan teknologi tersebut, sehingga teknologi tersebut dapat dimanfaatkan untuk mempermudah pekerjaan kita sehari-sehari.

Salah satu jenis robot dengan kemampuan istimewa yang belakangan ini banyak menarik minat para ahli untuk dikembangkan adalah robot mobil. Kemampuan dari robot mobil ini sangat beragam sesuai dengan tingkat dan jenis keperluan. Misalnya : kemampuan bergerak dari robot mobil banyak dipakai oleh pabrik dengan lokasi area produksi yang luas untuk kebutuhan transport, kemampuan pengenalan lintasan, banyak dipakai oleh instansi pemadam kebakaran untuk mendeteksi daerah yang telah atau belum terbakar pada suatu bangunan yang terbakar, kemampuan tambahan khusus, seperti mendeteksi keaktifan gunung berapi, menyusup dalam jalur-jalur yang sempit yang tidak dapat dilewati manusia dan masih banyak lagi kemampuan tambahan yang tidak dapat disebutkan satu persatu Robot mobil dapat diaplikasikan sebagai alat bantu pemadam kebakaran, terutama untuk menjangkau daerah yang sempit dan berbahaya bagi manusia. Sebuah robot mobil pemadam api ini mempunyai kemampuan bergerak mandiri tanpa dikendalikan oleh manusia untuk mencari titik api dengan menerapkan teknik wall following sebagai alat navigasinya.

2.      Tujuan

Tujuan yang ingin di capai adalah untuk merancang dan membuat sistem robot mobil cerdas yang dapat mencari sumber api dan memadamkannya. Keunggulan yang lain dari robot mobil ini adalah dapat bergerak mandiri tanpa harus dikendalikan oleh manusia secara langsung dan dapat menjejak dinding sebagai mendia pemnadu robot menuju titik api.

3. Batasan Masalah

Pembahasan dalam makalah ini adalah :

1.         Perancangan perangkat keras untuk mendeteksi sumber api menggunakan LDR dan sistem sensor pada sistem navigasi dengan teknik wall following pada robot mobil pemadam api menggunakan sensor ultrasonik.

2.         Tidak membahas secara detail sistem mekanik dari robot pemadam api.

3.         Ruangan yang digunakan untuk pengujian menggunakan ruang dengan luas tidak lebih dari 5 x 5 meter, dengan kondisi pencahayaan yang homogen.

4.         Metode kendali yang digunakan adalah dengan teknik tabel tengok.

5.         Mapping area pada saat pengujian sudah diketahui dan ditentukan.

4. Dasar Teori

1. Kinematika Mobil Robot Penggerak Diferensial

Salah satu jenis penggerak robot mobile yang umum digunakan terutama untuk dioperasikan dalam ruangan adalah robot mobil adalah dengan sistem penggerak diferensial (differential drive). Alasan utamanya karena relatif lebih fleksibel dalam melakukan manuver serta kemudahan dalam pengontrolannya. Robot jenis ini pada dasarnya memiliki dua roda utama yang masing-masing digerakkan oleh penggerak tersendiri dan sebagai penyeimbang umumnya robot ini dilengkapi juga dengan satu atau dua.buah roda castor yang ditempatkan dibagian belakang robot tersebut.

2.Mikrokontroler AT89S52

Mikrokontroler AT89S52 adalah sebuah chip mikrokomputer 8 bit yang mempunyai 8 Kbyte memori program jenis flash atau disebut Flash Programable & Erasable Read Only Memory (PEROM). Piranti Mikrokontroler ini dibuat dengan menggunakan teknologi memory non-volatile dari Atmel dengan instruksi-instruksi program yang kompatibel dengan mikrokontroler standar MCS’51.

Chip mikrokontroler ini terdiri dari kombinasi CPU 8 bit dengan flash memory, menjadikan AT89S52 sebagai mikrokomputer yang sangat populer, berdaya guna yang dapat memberikan solusi paling efektif, murah dan sangat fleksibel untuk aplikasi-aplikasi pengontrolan. AT89S52 mempunyai beberapa kelebihan antara lain: memiliki flash memory 8 Kbyte, RAM 256 byte, 32 Input-Output, tiga timer 16 bit, 2 masukan interupsi , port serial dua arah, rangkaian clock dan oscilator internal.

3.      ADC 0832

ADC 0832 adalah salah satu jenis ADC yang menganut sistem serial dalam pengiriman datanya. Untuk mengakomodasi sistem ini, didalam chip ADC 0832 terdapat rangkaian shift register yang dirangkai pada mode PISO (Paralel In Serial Out).

4.      Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu frekuensi kerjanya pada daerah diatas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Besar amplitudo sinyal elektrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung dari jauh dekatnya objek yang dideteksi. Proses sensing yang dilakukan pada sensor ini menggunakan metode pantulan untuk menghitung jarak antara sensor dengan obyek sasaran. Jarak antara sensor tersebut dihitung dengan cara mengalikan setengah waktu yang digunakan oleh sinyal ultrasonik dalam perjalanannya dari rangkaian pengirim sinyal (Tx) sampai diterima oleh rangkaian penerima sinyal (Rx) dengan kecepatan rambat dari sinyal ultrasonik tersebut pada media rambat yang digunakannnya, yaitu udara. Kecepatan rambat sinyal ultrasonik di udara adalah 342 m/s, sama dengan cepat rambat bunyi di udara.

5.      Subjek Penelitian

Subjek penelitian ini adalah robot beroda yang berkemampuan mengeksplorasi suatu tempat. Robot didesain memiliki 4 buah roda dan 2 buah motor DC. Sistem kerja dalam usaha menemukan targetnya yaitu api lilin, robot ini bisa menghindari halangan dengan berbelok ke kanan, berbelok ke kiri dan juga bisa mundur. Sistem kerja robot ini akan diprogram dengan mikrokontroler AT89S52. Blok diagram sistem kerja robot beroda pemadam api dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Blok diagram sistem kerja Robot beroda

6.      Diagram Alir

Program utama dari robot pemadam api yaitu saat saklar dihidupkan maka yang pertama dibaca oleh program yaitu sensor suara, program akan terus membaca dan menunggu sampai sensor suara endapatkan respon suara dari sumber bunyi atau buzer yang di bunyikan. Setelah sensor suara aktif maka program akan menuju pada subrutin program pembacaan sensor ultrasonic. Pada program pembacaan sensor ultrasonic, pembacaan dilakukan secara bergantian dari penulisan yang paling atas.

Program untuk pengaturan gerak robot menyusuri ruang berlandaskan pada informasi jarak dari sensor ultrasonik. Setelah nilai jarak didapatkan dari lima buah sensor ultrasonic maka lima buah nilai jarak akan dibandingkan untuk menentukan kemanakah robot akan berjalan. Pembacaan sensor yang untuk menentukan langkah robot yaitu dengan membaca sensor ultrasonik yang paling depan baru membandingkan jarak samping kiri dan samping kanan. Diagram alir pengaturan gerak penyusuran robot pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 2

BAB II

PEMBAHASAN

1.         Pembahasan

Robot pemadam api merupakan sebuah robot yang dapat mencari keberadaan suatu titik api yang berada dalam suatu kamar dalam suatu ruangan. Robot ini digunakan sebagai robot pemadam kebakaran dengan mencari titik api yang nantinya pada akhir proses robot akan kembali ke posisi semula robot.

Pada proses pembuatan robot dibagi menjadi dua, yaitu pada bagian mekanik dan perangkat lunak (software). Bagian mekanik terdiri atas dua, yaitu rangkaian transmiter dan receiver dari sensor ultrasonic, sensor infra merah, fototransisitor, rangkaian operational amplifier (op-amp), rangkaian pembanding (comparator), dan rangkaian ADC (Analog to Digital Converter). Sedangkan bagian Perangkat lunak (software) yang kami rancang terdiri atas bagian sistem minimum yang nantinya akan dihubungkan atau digabungkan dengan mekanik dari robot serta perancangan program yang akan menjalankan robot tersebut.

Robot pencarin titik api yang dibuat mirip sebuah mobil mainan yang memiliki tiga buah roda. Dua roda terletak di samping badan robot yang di gerakkan oleh dua buah motor stepper, pada roda ketiga berfungsi sebagai penyangga yang dapat berputar kesegala arah. Robot akan bergerak sesuai dengan program yang sudah dibuat dalam microcontroller untuk menjalankan segala aktivitas robot. Dalampembuatan robot ini digunakan DT51 yang menggunakan microcontroller 8051 – AT89C51 buatan atmel yang merupakan keluarga dari microcontroller 8051 dari intel. AT89C51 adalah microcontroller CMOS 8 bit dengan 4 Kbytes Flash Programable and Erasable Read Only Memory (FPEROM). Sedangkan perancangan program dibuat dengan menggunakan bahasa C.

1.         Tahap-tahap pembuatan robot

Secara garis besar, tahapan pembuatan robot dapat dilihat pada gambar berikut:

Ada tiga tahapan pembuatan robot, yaitu:

1.         Perencanaan, meliputi: pemilihan hardware dan design.

2.         Pembuatan, meliputi pembuatan mekanik, elektonik, dan program.

3.         Uji coba

1.         Tahap perencanan

Dalam tahap ini, kita merencanakan apa yang akan kita buat, sederhananya, kita mau membuat robot yang seperti apa? berguna untuk apa? Hal yang perlu ditentukan dalam tahap ini adalah:

1.         Dimensi, yaitu panjang, lebar, tinggi, dan perkiraan berat dari robot. Robot KRI (Komtes RobotIndonesia) berukuran tinggi sektar 1 m atau sesuai ukuran yang telah di tentukan dari peraturan yang ada, sedangkan tinggi robot KRCI (Kontes Robot Cerdas Indonesia) sekitar 25 cm.

2.         Struktur material, apakah dari alumunium, besi, kayu, plastik, dan sebagainya.

3.         Cara kerja robot, berisi bagian-bagian robot dan fungsi dari bagian-bagian itu. Misalnya lengan, konveyor, lift, power supply, Roda Bebas.

4.         Sensor-sensor apa yang akan dipakai robot untuk mendeteksi keberadaan benda seperti api, balok,kayu, dan lain sebagainya.

5.         Mekanisme, bagaimana sistem mekanik agar robot dapat menyelesaikan tugas.

6.         Metode pengontrolan, yaitu bagaimana robot dapat dikontrol dan digerakkan, mikroprosesor yang digunakan, dan blok diagram sistem.

7.         Strategi untuk memenangkan pertandingan, jika memang robot itu akan diikutkan lomba/kontes robot Indonesia/Internasional.

2.         Tahap pembuatan

Ada tiga perkerjaan yang harus dilakukan dalam tahap ini, yaitu pembuatan mekanik, elektronik, dan programming. Masing-masing membutuhkan orang dengan spesialisasi yang berbeda-beda, yaitu:

Spesialis Mekanik, bidang ilmu yang cocok adalah teknik mesin dan teknik industri.

Spesialis Elektronika, bidang ilmu yang cocok adalah teknik elektro.

Spesialis Programming, bidang ilmu yang cocok adalah teknik informatika.

Jadi dalam sebuah tim robot, harus ada personil-personil yang memiliki kemampuan tertentu yang saling mengisi. Hal ini diperlukan dalam membentuk Tim Kontes Robot Indonesia (KRI) atau Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI). Bidang ilmu yang saya sebutkan tadi, tidak harus diisi mahasiswa/alumni jurusan atau program studi tersebut, misalnya boleh saja mahasiswa jurusan teknik mesin belajar pemrograman.

Untuk mengikuti lomba KRI/KRCI dibutuhkan sebuah tim yang solid. Tetapi buat Anda yang tertarik membuat robot karena hobby atau ingin belajar, semua bisa dilakukan sendiri, karena Anda tidak terikat dengan waktu atau deadline. Jadi Anda bisa melakukannya dengan lebih santai.tapi perlu di ingat membuat robot membutuhkan biaya yang tidak sedikit dan itu juga tergantung dari fungsi robot itu sendiri.

1.         Pembuatan mekanik

Setelah gambaran garis besar bentuk robot dirancang, maka rangka dapat mulai dibuat. Umumnya rangka robot KRI terbuat dari alumunium kotak atau alumunium siku. Satu ruas rangka terhubung satu sama lain dengan keling alumunium. Keling adalah semacam paku alumunium yang berguna untuk menempelkan lembaran logam dengan erat biasa kita sebut dengan paku Rifett. Rangka robot KRCI lebih variatif, bisa terbuat dari plastik atau akrelik..

2.         Pembuatan sistem elektronika

Bagian sistem elektronika dirancang sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Misalnya untuk menggerakkan motor DC diper0lukan h-brigde, sedangkan untuk menggerakkan relay diperlukan saklar transistor. Sensor-sensor yang akan digunakan dipelajari dan dipahami cara kerjanya, misalnya:

1.         Sensor jarak, bisa menggunakan SRF04, GP2D12, atau merakit sendiri modul sensor ultrasonik atau inframerah.

2.         Sensor arah, bisa menggunakan sensor kompas CMPS03 atau Dinsmore.

3.         Sensor suhu, bisa menggunakan LM35 atau sensor yang lain.

4.         Sensor nyala api/panas, bisa menggunakan UVTron atau Thermopile.

5.         Sensor line follower / line detector, bisa menggunakan led & photo transistor.

Berikut ini gambar sensor ultrasonik, inframerah, UVTron, dan kompas:

   

Sensor ultrasonik Inframerah UVTron Kompas

.

Pembuatan sistem elektronika ini meliputi tiga tahap:

1.         Design PCB, misalnya dengan program Altium DXP.

2.         Pencetakan PCB, bisa dengan Proboard.

3.         Perakitan dan pengujian rangkaian elektronika.

2. Pembuatan Software/Program

Pembuatan software dilakukan setelah alat siap untuk diuji. Software ini ditanamkan (didownload) pada mikrokontroler sehingga robot dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan..

Tahap pembuatan program ini meliputi:

1.         Perancangan Algoritma atau alur program

Untuk fungsi yang sederhana, algoritma dapat dibuat langsung pada saat menulis program. Untuk fungsi yang kompleks, algoritma dibuat dengan menggunakan flow chart.

2.         Penulisan Program

Penulisan program dalam Bahasa C, Assembly, Basic, atau Bahasa yang paling dikuasai.

3.         Compile dan download, yaitu mentransfer program yang kita tulis kepada robot.

BAB III

PENUTUP

1.         Kesimpulan

Berdasarkan perancangan, pengujian dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

1. LDR yang dirangkai dengan konfigurasi pembagi tegangan menghasilkan keluaran tegangan yang tidak linier untuk setiap kenaikan intensitas cahaya yang mengenai permukaan LDR.

2. Teknik wall following berhasil dengan baik apabila sudut yang dibentuk sensor ultrasonik terhadap dinding adalah 90° dengan deviasi sudut tidak lebih dari 15°.

3. Robot akan bergerak dengan kecepatan maksimum apabila selisih data antara LDR kanan dan LDR kiri sama dengan nol dengan toleransi + 2

4. Pengendalian robot mobil dengan metode tabel tengok menghasilkan sistem kendali yang cukup handal, hal ini dibuktikan dengan pergerakan robot yang sesuai dengan algoritma yang diterapkan meskipun sistem sensor tidak linier.

5. Robot mobil pemadam api ini dapat bekerja dengan optimal apabila sumber cahaya yang dideteksi mempunyai intensitas cahaya yang lebih besar dari kondisi pencahayaan lingkungan.

2. Saran

Untuk pengembangan sistem lebih lanjut, penulis memberikan saran-saran sebagai berikut:

1. Menambah jumlah sensor LDR dan ultrasonik, dengan jumlah sensor yang semakin banyak, maka semakin banyak pula kondisi yang mampu ditangani oleh robot.

2. Memasang sensor kecepatan dan posisi pada kedua rodanya, sehingga posisi dan kecepatan robot dapat selalu dimonitor, selain itu dapat dijadikan back up apabila sensor ultrasonik dan LDR mengalami gangguan, sehingga robot tetap dapat sampai ke tujuan dengan mengacu pada masukan posisi yang di rencanakan.

DAFTAR PUSTAKA

Eko Putra, Agfianto, “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (teori dan aplikasi)”, Penerbit Gava Media, Yogyakarta, 2002.

Andi Nalwan, Paulus, “Panduan Praktis dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51”, Penerbit PT.Elex Media Komputindo, Jakarta 2003.

Petruzella, Frank D, “Industrial Electronics”, Mc Graw-Hill International, 1996.

http://ikisuryo.blogdetik.com/index.php/archives/196

http://www.infogue.com/viewstory/2008/12/03/tutorial_cara_membuat_robot_cerdas/?url=http%3A%2F%2Fascielish.wordpress.com%2F2008%2F11%2F26%2Ftutorial-cara-membuat-robot-cerdas%2F