line follower robot berbasiskan mikrokontroler atmel 16

BIT VOL 8 No 2 September 2011 ISSN : 1693 -9166LINE FOLLOWER ROBOT BERBASISKANMIKROKONTROLER ATMEL 16Yani Prabowo 1) , Sisyarto Hepy 2)1) 2)Program Studi Sistem Komputer, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Budi LuhurJl. Ciledug Raya Petukangan Utara, Jakarta Selatan, 12260e-mail : 1) yani.prabowo@budiluhur.ac.idAbstractRobotics is continuos growing unconscious man had begun to rely on robots to help in a variety of jobs,especially jobs that are routine and very dangerous. This study is an exploration and development of robotics byusing the ATMEL microcontroller 16, the task of the robot is designed to follow the track by reading sensors andduties in accordance with a given program. This robot moves automatically and runs follow existing line on thefield or by tracking and carring objects and put them together. This robot uses one microcontroller ATMEL 16that can be programmed within their command. Microcontroller in used for tracking a white line at 5 cm, wherethe sensor tracking used 6 LDR sensor. This microcoltroller is used for picking and flower Krathong and shiftthe body. Tracking sensors used are LDR sensor reading the ADC, the analog voltage from the sensor where itwill be converted into a digital voltage. Atmega16 microcontroller it self al ready has an internal ADC, and canbe actived through the program.Keyword : microcontroller, robotics, sensor tracking,embeded program,1. PENDAHULUANDi zaman teknologi maju seperti sekarang,banyak robot-robot cerdas dengan bentuk dan fungsiyang beragam. Robot-robot mampu berkerja secaraotomatis menggantikan tugas-tugas yang biasanyadilakukan manusia. Bekerja pada lokasi berbahayaseperti gunung berapi dan lapangan ranjau adalahpekerjaan berbahaya yang sekarang digantikan olehrobot. Meskipun mempunyai fungsi yang sama,desain, cara kerja, dan kinerjanya tergantung padakretifitas pembuatnya. Dari sisi desain dan carakerja, rata-rata robot menunjukkan kecanggihandengan strategi dan pemakaian komponen yangbermacam-macam. Sebagaimana telah kita ketahuibahwa banyak robot yang kinerjanya dikontroldengan cara merubah program-program padakomputer. Urutan kerja yang harus dilakukan olehrobot telah diprogramkan ke dalam perangkat lunak,sehingga computer dapat melaksanakan programtersebut dan robot akan melaksanakan semuaperintah yang terkandung pada program tersebut.Namun dalam penggunaan komputer padawaktu mengontrol robot terlihat kurang efisien jikadilihat dari sisi pemakaian listrik dan mobilitas,maka digunakan mikrokontroler ATMEGA16sebagai pengendali robot. Untuk efisiensi makasistem gerak robot memakai roda dengan motor DCsebagai roda penggerak belakang sekaligus penentuarah belokan.Robot ini merupakan robot otomatis yangmemiliki kemampuan tracking sesuai dengandatabase dan program yang ada di dalammikrokontroler robot tersebut, dan juga melakukangerakan mekanik secara otomatis. Sehingga robot inibisa melakukan perpindahan dari suatu tempat ketempat yang lain sesuai dengan track yang telahdisediakan bagi robot tersebut dan melakukanbanyak gerakan mekanik untuk meletakan balokserapih mungkin (Budiharto, W.2004) [1]. Sebagaiproses kontrol dan pengendali utama dari sistemrobot tersebut, pada penelitian ini digunakanmikrokontroler ATMEGA16 keluaran ATMEL.Pengunaan mikrokontroler ATMEGA16 sebagaipengontrol dari sistem robot ini karenakemampuannya dalam melakukan penangananterhadap sistemnya dan mampu melakukanpengontrolan dengan baik, sehingga pergerakan atautracking dari robot ini sesuai dengan program yangsudah ada. Mikrokontroler ini sangat mudahdidapat dipasaran dan memiliki kapasitaskarakteristik komponen yang mendukung untukaplikasi kerja sistem yang dirancang (Budiharto,W.2004) [2]. Tujuan Penelitian ini adalahmempelajari dan mengembangkan sistempengendalian robot tracking dengan menggunakanmikrokontroler ATMEGA16. penelitian inimembatasi perancangan “LINE FOLLOWERBERBASIS ATMEGA16” sebagai berikut :1. Satu buah mikrokontroler yang digunakansebagai pengendali dan pengontrol utama dari sistemyang di rancang.2. Sensor LDR yang digunakan sebagai sensortracking dan kemudi robot.3. 4 buah motor DC digunakan sebagai penggerakmaju dan mundur roda, penggeser dan pengangkatobjek.4. Lintasan dan lapangan yang berupa garis putih,dengan lebar 5 cm, serta bentuk track yang telahditentukan sebelumnya.5. Pergerakan yang dapat dilakukan robot sesuaidengan database dan program yang telah dibuat.Line Follower Robot Berbasiskan Mikrokontroler ATMEL 16 32

BIT VOL 8 No 2 September 2011 ISSN : 1693 -9166Mikrokontroler ATMEGA16. Gambar rangkaianATMEGA16 ditunjukan gambar 3. Mikrokontrolerini mempunyai 2 buah port yang digunakan sebagaiinput-output (I/O) dan 1 buah port analog to digitalconverter dan 1 port yang dapat digunakan untukkomunikasi serial. Ketiga buah port I/O itu adalahport B, port C (P1), port A dapat berfungsi sebagaiport ADC dan port D dapat berfungsi sebagai portkomunikasi serial.maka butuh delapan relay. Driver motormengunakan relay, yang penggunaan relay inibertujuan untuk menghasilkan keluaran yangmemiliki daya yang cukup besar agar kerja motordapat bekerja dengan maksimal. Terdapat dua buahinput yang akan menggerakan motor dua arah.Misalkan input satu NO dan input dua NC makamotor akan berputar searah jarum jam, sebaliknyajika input NC dan input dua NO maka motor akanberbutar berlawan dengan arah jarum jam. ULN2803 digunakan sebagai interface delapan unit relay,Setiap pin keluarannya adalah free wheeling diodeyang akan melindungi motor dari tegangan balik.Gambar 3. Rangkaian MikrokontrolerATMEGA16 pada DT-AVR(www.innovativeelectronics.com)Agar mikrokontroler dapat bekerja makadibutuhkan suatu rangkaian osilataor sebagaisumber clock dan dalam hal ini digunakan osilatorinternal yang sudah ada dalam mikrokontrolerATMEGA16, tinggal dihubungkan dengan sebuahkristal 4 MHz. C2 dan C3 merupakan pensetabilclock dan merupakan saran atau rekomendasi daripabrik pembuatnya (Atmel). Prinsip kerja darimikrokontroler ini sesuai dengan program yangdibuat dengan aliran data atau flowchart programyang dibuat pada sub pembahasan perancangansoftware.Agar mikrokontroler dapat mengeksekusiprogram dari awal program (alamat 00H) makamikrokontroler akan di reset secara otomatis saatcatu daya pertama kali dihidupkan dimana untukreset otomatis ini dilakukan oleh C1 dan R1 (poweron reset). Dengan cara ini maka reset akanberlangsung secara otomatis, namun reset manualtetap diperlukan untuk keadaan tertentu.3.2. Rangkaian Driver Motor DCRangkaian driver ini untuk mengendalikanmotor DC yang akan digunakan pada robot. MotorDC yang akan diperlukan ada empat motor, yangmana untuk satu putaran motor diperlukan saturelay, jadi apabila motor yang digunakan ada empatsedangkan yang dibutuhkan satu motor dua relay3.3. Rangkaian Sensor Limit switchRangkaian sensor limit switch ini dipergunakansebagai umpan balik bagi satu buah motor ekspanpada robot ini, sehingga ekspansi yang dilakukanoleh motor dapat diketahui dengan pasti olehmikrokontroler. Untuk motor ekspan objekdigunakan 4 buah limit switch, untuk motor ekspanpengangkat dan penurun lift digunakan 2 buat limitswitch, untuk motor ekspan geser kanan dan kiridigunakan 2 buah limit switch. Dimana pin yangdigroundkan digunakan sebagi input bagimikrokontroler.3.4. Rangkaian Sensor LDRRangkaian sensor yang digunakan pada robotini adalah rangkain sensor LDR, yang terdiri darirangkaian transmitter dan receiver. Rangkaiantransmitter adalah rangkaian yang dibuat untukmembangkitkan LDR yang akan digunakan untuksensor. Pemilihan sensor ini didasarkan padakemudahan pada pengaturan sensitifitas sensor.Dengan menggunakan sensor ini, untukmendapatkan hasil kerja terbaik dari sensor, kitacukup mengatur frekuensi dari sensor LDR. Untukmendapatkan hasil kerja yang lebih baik lagi, makasensor LDR tersebut harus diberikan filter yangmengelinginya, sehingga cahaya lain diluar cahayayang dihasilkan oleh rangkaian transmiter tidak ikutditerima oleh rangkaian receiver.3.5. Rangkaian Keseluruhan SistemSetelah perancangan sistem secara blok perblok ditentukan, maka perancangan terakhir akandigambarkan secara keseluruhan rangkaian yangdapat dilihat pada gambar 6. Rangkaian keseluruhansistem ini akan memperlihatkan keterkaitan seluruhsistem yang ada, mulai dari mikrokontrolerATMEGA16 sebagai pusat dari pengendali sampaisensor-sensor sebagai input dan motor DC sebagaioutput-nya.3.6. Perancangan Perangkat LunakSetelah alat atau bagian hardware dibuat makalangkah berikutnya adalah membuat perangkat lunakatau software yang akan mendukung kerja darihardware karena tanpa software maka hardwaretidak akan bekerja, dengan demikian perangkatLine Follower Robot Berbasiskan Mikrokontroler ATMEL 16 34

BIT VOL 8 No 2 September 2011 ISSN : 1693 -9166lunak atau software merupakan pola pikir darialat/hardware dan memegang peranan yang penting.Gambar flowchart program utama rancangan alatdapat dilihat pada gambar 4.Gambar 4 : Flowchart Rutin Maju, Mundur dan Berhenti4. ANALISA DAN UJI COBASetelah melakukan perancangan dan pembuatanalat, maka tahap yang harus dilakukan selanjutnyaadalah melakukan pengujian pada alat yang telahdibuat. Pengujian dan pengamatan dilakukan padaperangkat keras dan keseluruhan sistem yangterdapat dalam peralatan ini. Pengujian ini dilakukandengan cara melakukan pengukuran pada tiap bloksistem alat, sehingga didapat perbandingan antarahasil pengujian yang didapat dengan perancangansistem. Dan juga dapat dianalisa apakah sistem pada“Line Follower berbasis mikrokontrolerATMEGA16 ini berfungsi dengan baik dan stabil.Tujuan dari pengukuran sistem ini adalah :1. Mengetahui apakah perangkat keras yang telahdibuat dapat bekerja dengan baik.2. Dapat diketahui parameter perbandingan antarahasil pengujian dengan perancangan, sehinggadapat diketahui apakah kinerja sistem stabil.4.1. Prosedur Pengujiana. Setup AlatSetup alat adalah langkah awal agar peralatandapat bekerja secara optimal. MikrokontrollerATMEGA16 ini merupakan keluarga dari AVRyang memiliki pin berjumlah 40, tetapi di sini sayahanya akan menjelaskan pin-pin yang digunakanpada perancangan alat, dimana masing-masing portpada mikrokontroller memiliki fungsi/kendalikhusus. Hampir semua port pada mikrokontrollerdapat digunakan sebagai input serta output.b. Upload SoftwareSetelah melakukan perancangan danpembuatan alat, langkah selanjutnya adalahpenyusunan program pengendalian alat yangdisertakan pada sistem ini. Program pengendalitersebut diberikan untuk mengatur proses kerja padamasing-masing rangkaian.Setiap pengendali yangdisusun berbasis kontroler yang dalam hal inimenggunakan ATMEL ATMEGA16. Bahasapemrograman yang digunakan sebagai pengatursistem alat ini adalah bahasa basic.4.2. Analisa dan Pengujian SistemKomponen-komponen alat yang digunakan :1. Mikrokontroler ATMEGA162. Sensor LDR3. Relay Board4. Limit Switch5. Motor DC4.3. Sistem PengukuranPengukuran dilakukan beberapa kali, dan dicatatdalam bentuk tabel. Dari data yang dikumpulkanpada tabel dapat simpulan dari alat tersebut sebagaiberikut :a. Pengukur Catu DayaRangkaian catur daya adalah hal pertama yang harusmendapat perhatian, mengingat catur dayamerupakan sumber daya alat sehingga jika catu dayatidak bekerja maka alatpun tidak akan berjalan.Pengukuran catu daya dapat diperlihatkan denganmenggunakan blok diagram, ditunjukan padagambar 5:Gambar 5. Diagram Blok Pengukuran Catu DayaPengukuran dilakukan berulang-ulang dengantujuan untuk meyakinkan apakah data yang diukurtelah memeuhi standar rangkaian atau tidak. Catudaya yang sesuai perancangan adalah mempunyaitegangan keluaran positif 5 VDC. Berdasarkanpengukuran diperoleh data sebagai berikut :Tabel 1 :Hasil pengukuran tegangan output catu daya 5 VoltVDC PengukuranLine Follower Robot Berbasiskan Mikrokontroler ATMEL 16 35V out1 4.8 V2 4.8 V3 4.8 V4 4.8 V5 4.8 VAnalisa : Output tegangan pada pengukuran catudaya tampak sudah sesuai dengan perancanga yaitusekitar 4,8 VDC meskipun nilai tegangan tidakmurni bernilai 5V, tetapi sudah memadai untukdigunakan.b. Pengujian Rangkaian Minimum SistemMikrokontroler

BIT VOL 8 No 2 September 2011 ISSN : 1693 -9166Pengujian rangkaian ini dilakukan untukmemeriksa apakah tegangan yang nantinya masukke mikrokontroler sudah benar-benar memenuhipersyaratan. Pengujian rangkaian ini dapat dilihatpada gambar 6.Gambar 6. Pengujian Rangkaian Minimum SistemMikrokontroleruntuk mengetahui hasil output tegangan darirangkaian minimun sistem mikrokontroler dapatdilihat pada tabel 2.Tabel 2Hasil Pengujian Rangkaian Minimum SistemMikrokontrolerPengukuranVcc Microkontroler1 4,8 V2 4,8 V3 4,8 V4 4,8 V5 4,8 VDari tabel 2 diatas dapat disimpulkan bahwa Vccyang diterima oleh mikrokontroler dipastikan amanuntuk mikrokontroler yang akandigunakan. Perludiketahui bahwa tegangan yang masuk ke dalam IC7805 adalah jumlah voltase dari baterai yaitu 11,8Volt. Hal ini digunakan untuk menjamin arus danvoltase yang diminta mikrokontroler selalu dapatterpenuhi.Dan sebagai listing program sederhana sebagaiberikut (dengan menggunakan Bascom-AVR)digunakan untuk menguji porta.0 padamikrokontroler, jika rangkaian bekerja dengan baikmaka led akan berkedip setiap 1 detik.DoSet porta.0‘hidupkan ledWait 1‘tunggu satu detikReset porta.0‘matikan ledWait 1‘tunggu 1 detikLoopc. Pengujian dan Analisa Rangkaian SensorLDRTegangan referensi (Vref) dari komparatorditentukan oleh tegangan potensiometer. Sedangkantegangan input (Vin) komparator diperoleh dari bagitegangan sumber (+5 V) antara LDR dengan R330.Saat LDR dalam keadaan terang maka hambatan dariLDR menjadi sangat kecil sehingga Vin menjadikecil, jika tegangan Vin < Vref, maka outputkomparator akan menjadi high (+ 5V). Sedangkansaat dalam keadaan gelap hambatan dari LDRmenjadi sangat besar sehingga Vin menjadi besardan jika Vin > Vref maka output dari komparatorakan menjadi low (0 V). Dengan prinsip kerja inirangkaian mampu mendeteksi keadaan gelap ±terang dari lingkungan sekitar dengan memberikanoutput high (+5 V) saat keadaan terang dan low (0V) saat keadaan gelap.Karena kerja dari komparator hanyamembandingkan Vin dengan Vref-nya maka denganmengatur Vref, kita sudah mengatur kepekaan sensorterhadap perubahan tingkat intensitas cahaya yangterjadi. Dimana semakin rendah Vref semakinsensitive komparator terhadap perubahan teganganVin yang diakibatkan oleh perubahan intensitascahaya.Pengujian rangkaian Sensor LDR dilakukandengan cara meletakan sensor di garis trackingberwarna putih dan dilapangan tracking berwarnahitam. Rangkaian sensor LDR ini diuji sudahmenggunakan penutup cahaya dan ketinggian ± 3cm.Tabel 3. Hasil Pengujian Sensor LDRPengukuran Tegangan1 4,8 V2 4,8 V3 4,8 V4 4,8 V5 4,8 Vd. Pengujian dan Analisa Rangkaian SensorLimit SwitchLangkah-langkah pengujian sebagai berikut :1. Berikan catu daya pada rangkaian transmitterdan receiver Inframerah.2. Output atau com pada limit switch diumpankanke multimeter.3. Tunjukan hasil pengujian dalam bentuk tabelyang dapat dilihat pada tabel 4.PengujianTabel 4. Hasil pengujian sensorKondisi logickeluaran pada warnaputihKondisi Logickeluaran pada warnahitam1 1 02 1 03 1 04 1 05 1 0e. Pengujian dan Analisa Driver Motor DCPengujian rangkaian ini dilakukan untukmemeriksa apakah driver motor yang nantinyaterhubung dari mikrokontroler sudah benar-benarmemenuhi seperti yang diharapkan.Line Follower Robot Berbasiskan Mikrokontroler ATMEL 16 36

BIT VOL 8 No 2 September 2011 ISSN : 1693 -9166Dari rangkaian pengujian driver motor DC padamikrokontroler tegangan 4.8 v dan tegangan untukRelay sebesar 11,8 v. Ditunjukan pada tabel 5.Hubungannya pada listing program dan rangkaianadalah setiap motor memakai dua relay, yang manajika satu relay yang digunakan dalam kondisi set(hidup) dan yang satu lagi reset (mati) maka kondisimotor akan berputar, terlihat dari tabel Input setportd.0 maka kondisi motor akan berputar maju danjika input set portd.1 maka kondisi motor akanberputar mundur, hal ini akan berulang-ulang dariportd.0 sampai dengan portd.7 sesuai denganperintah program. Kapasitor keramik digunakanuntuk meredam induksi listrik yang bisamengakibatkan mikrokontroler reset. Hal inidilakukan untuk menguji driver motor DC, dari hasilini bisa dinyatakan bahwa driver motor DC telahbekerja sesuai dengan yang diharapkan.No.InputTabel 5 Hasil Pengujian motor DCKondisiRelayTeganganRelay1 Set Portd.0 Hidup 11,8 VResetPortd.0KondisiMotorGeserKananMati 0 Mati2 Set Portd.1 Hidup 11,8 VGeserkiriResetPortd.1Mati 0 Mati3 Set Portd.2 Hidup 11,8 V NaikResetPortd.2Mati 0 Mati4 Set Portd.3 Hidup 11,8 V TurunResetPortd.3Mati 0 Mati5 Set Portd.4 Hidup 11,8 VKananMajuResetPortd.4Mati 0 Mati6 Set Portd.5 Hidup 11,8 VKananMundurResetPortd.5Mati 0 Mati7 Set Portd6 Hidup 11,8 VKiriMajuResetPortd.6Mati 0 Mati8 Set Portd.7 Hidup 11,8 VResetPortd.7KiriMundurMati 0 Mati5. KESIMPULANSetelah melakukan perencanaan dan pembuatansistem kemudian dilakukan pengujian dan analisadari robot maka dapat disimpulkan :1. Dengan menggunakan mikrokontrolerATMEGA16, maka jumlah parameter Input danparameter Output menjadi lebih banyak,sehingga proses pengontrolan kerja dari robotmenjadi lebih akurat. Dan mikrokontrolerATMEGA16 tersebut saling terhubung danberkomunikasi sesuai dengan program yangdibuat.2. Sensor LDR sebagai sensor tracking robotmampu memberikan data perbedaan ntara warnaputih dan hitam dengan baik, sehingga dapatdiproses lebih lanjut oleh mikrokontroler danhasilnya akan menentukan arah pergerakan robotsesuai dengan yang telah ditentukan sebelumnya.3. Sensor LDR sebagai sensor tracking sangatdipengaruhi oleh jarak ketinggian dengan lantaitracking dan juga sangat peka terhadap cahayapantulan dari lingkungan sekitarnya sehinggadiperlukan penutup untuk menghalangi cahayamasuk.4. Kapasitor keramik yang digunakan untuk duarelay disetiap satu motor diperlukan untukmenahan induksi listrik dari relay yangkemungkinan besar dapat mengakibatkanresetnya mikrokontroler.5. Output tegangan pada pengukuran catu dayatidak murni bernilai 5 V, tetapi sudah memadaiuntuk digunakan.6. Input tegangan yang masuk pada rangkaianminimum sistem mikrokontroler harus selaludapat terpenuhi yaitu sebesar 5 V.DAFTAR PUSTAKA[1] Budiharto, Widodo. Interface Komputer danMikrokontroler. Jakarta : Elex Media, 2004.[2] Budiharto, Widodo. Belajar Sendiri MembuatRobot Cerdas. Jakarta : Elex Media, 2004[3] http://www.innovativeelectronics.com diakses25-Mei-2011.[4] anonim, http://www.aburobocon2011.comdiakses Thursday, 02 September 2010.Line Follower Robot Berbasiskan Mikrokontroler ATMEL 16 37