29

BAB III

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM DETEKSI

JARAK MENGGUNAKAN INFRA MERAH DAN

ULTRASONIK

3.1 Sistem Deteksi Jarak Menggunakan Infra Merah

3.1.1 Sistem Deteksi Infra Merah

Ada beberapa macam alat deteksi infra merah yang tersedia di pasaran, yang

paling buruk kualitasnya adalah photoresistor infra red, kemudian photodiode

yang merupakan dasar dari phototransistor, dan yang paling banyak dipakai yaitu

phototransistor, karena memiliki kepekaan yang jauh lebih tinggi daripada

photodiode dikarenakan oleh kemampuan penguatan arus yang dimiliki oleh

transistor itu sendiri.

Untuk keperluan deteksi ini, saya menggunakan produk dari Fairchild

Semiconductor berupa phototransistor untuk infra merah dengan tipe L14G3.

Gambar 3.1 Fototransistor L14G3 (Fairchild Semiconductor)

30

Gambar 3.2 Karakteristik elektronik dari fototransistor L14G3 (Fairchild Semiconductor)

Phototransistor yang banyak terdapat di pasaran merupakan bentuk integrated dari

bentuk sederhana dari phototransistor ini, yang banyak dipakai untuk remote

control TV atau AC. Phototransistor tersebut didalamnya sudah dilengkapi dengan

komparator dan signal conditioner yang lain, sehingga tegangan keluarannya

hanya low dan high saja. Oleh karena itu, saya pakai phototransistor yang masih

original dalam sistem ini.

Komponen ini memiliki sensitivitas yang tinggi, terbukti bahwa ia menghasilkan

tegangan maksimum saat dihadapkan pada langit berawan di siang hari. Hal itu

akan menjadi gangguan yang besar jika nantinya robot digunakan di daerah yang

31

cukup terang atau memiliki intensitas infra merah yang cukup tinggi. Untuk

mengatasinya, saya tambahkan sedikit modifikasi dalam pengemasan berupa

filtering sinar infra merah menggunakan tutup cukup gelap.

L14G3

500Ω1nF

10kΩ1nF

+5 V

Gd

V out

(AN0)

Gambar 3.3 Skema rangkaian detektor infra merah

Daerah deteksi dari phototransistor yang saya gunakan memiliki jangkauan sudut

±10° di depan detektor, sehingga cukup baik untuk mendeteksi objek di depan

detektor, tanpa mengalami banyak gangguan yang disebabkan oleh infra merah

dari arah lain.

Untuk mengurangi noise, rangkaian detektor ini diberi high pass filter untuk

frekuensi diatas 10 kHz, tentu saja sinyal yang dipancarkan oleh LED merupakan

sinyal dengan frekuensi lebih tinggi dari 10 kHz, yaitu 40 kHz.

Nilai hasil keluaran ini merupakan nilai analog yang setara dengan intensitas

cahaya pada daerah tertentu. Hasil analog ini kemudian masuk ke dalam ADC

untuk diolah secara digital.

32

Berikut adalah skema rangkaian deteksi jarak menggunakan infra merah secara

lengkap.

a1 1b12

Gd

0

9 v7805

100nF1µF

100 nF

L14G3

500Ω1nF

10kΩ1nF

R 330Ω

IR LED

TR 1015

R 5,6 kΩ

RA0, AN02

RA13

4

5

27

26

25

24

6

RA57

8Vss/Gd

9OSC1

RB0

Vdd

23

22

21

20

OSC210

RC011

12

13

Vss

RC7

19

18

17

16

MCLR1

RB728

RC314

RC415

4 MHz

a1

b2

3c

4d

Vcc

e5

f6

7g

8h

a1

b2

3c

4d

Vcc

e5

f6

7g

8h

a1

b2

3c

4d

Vcc

e5

f6

7g

8h

R 330Ω

R 5,6 kΩ

TR 1015

7- segment

PIC 16F876

8.8.8.

Gambar 3.4 Skema rangkaian lengkap untuk deteksi jarak menggunakan infra merah

3.1.2 Pengiriman sinyal infra merah

Gambar 3.5 Skema rangkaian transmitter infra merah

33

Untuk menghasilkan sinyal infra merah yang cukup kuat, saya menggunakan 2

LED infra merah yang disusun paralel satu sama lain dengan arah sejajar dengan

arah deteksi oleh fototransistor. Konfigurasinya adalah sebagai berikut :

IR LED konvensional memiliki wilayah transmisi optimal pada sudut kurang dari

10°, meskipun begitu, intensitas yang dipancarkan dari sisi-sisinya masih sebesar

kira-kira sepersepuluh intensitas yang dipancarkan ke arah depan. Untuk itu, maka

LED infra merah ini perlu diberi shielding selubung dan juga belakang, sementara

bagian depan terbuka bebas. Shielding yang digunakan adalah bahan yang bersifat

menyerap hampir semua sinar infra merah yang diterimanya. Selotip elektrik

warna hitam sudah mencukupi untuk keperluan tersebut.

Nyala dan mati dari IR diatur oleh mikrokontroller, namun besar tegangan high

yang dihasilkan oleh mikrokontroller tidak cukup besar untuk menghasilkan

intensitas infra merah yang diharapkan. Oleh karena itu, fungsi transisitor sebagai

saklar ditambahkan sebagai pemberi power untuk LED. Sumber power langsung

diambil dari sumber pusat sebesar +5V dan dialirkan pada led dan resistor led

dengan mengatur low high pada Base transistor NPN yang digunakan. Sinyal

dikirimkan melalui IR LED dalam bentuk pulsa-pulsa 40kHz.

fototransistor

Shielding

Depan

IR LED

34

3.1.3 Pengolah Sinyal

Pengolahan sinyal baik dalam segi pengiriman maupun penerimaan analog

dilakukan dalam mikrokontroller PIC 16F876. Di dalam mikrokontroller ini,

sinyal analog hasil pantulan oleh objek dari sinyal transmisi IR LED diolah

bersama-sama dengan nilai sinyal ambien untuk menghitung jarak objek terhadap

sistem. Disamping menghitung jarak, PIC juga mengatur sistem display pada 7-

segmen. Lebih lengkapnya dari proses-proses ini akan di jelaskan pada sub bab

Pengolahan Sinyal.

3.1.4 Display

Gambar 3.6 Skema rangkaian display 7-segmen

Hasil pengolahan sinyal kemudian dikirimkan pada sistem display LED 7-

segment dalam 3 digit yang langsung menunjukkan hasil pengukuran jarak oleh

PIC. Untuk keperluan ini, saya menggunakan 7-segmen common anode yang

menggunakan 1 input power untuk 8 keluaran pada 7-segmen.

35

Proses display ini dilakukan secara bergantian untuk tiap 7-segmen, menggunakan

8 bit data dan 3 bit pengatur nyala masing-masing 7-segment. Prosesnya adalah

sebagai berikut :

- Misalkan nilai jarak hasil pengolahan adalah 15,2 cm, maka ketiga angka itu

harus dikirim masing-masing ke 3 7-segmen yang dipakai.

- Angka pertama adalah satu, yang dikirim pada ketiga 7-segmen sekaligus,

agar yang menyala hanya 7-segmen paling kiri, maka hanya 7-segmen paling

kiri saja yang diberi power melalui transistor yang diatur oleh 3 bit

pengendali display.

- Angka kedua dikirimkan pada 7-segmen tengah, untuk itu, 7-segmen sebelah

kiri dan kanan tidak diberi power sedangkan 7-segmen tengah dinyalakan.

- Proses ini dilanjutkan untuk 7-segmen paling kanan, kemudian kembali ke

yang paling kiri dan terus berkesinambungan untuk menampilkan hasil

pengukuran.

3.1.5 Power Supply

Kebutuhan power untuk sistem ini dipenuhi dengan memberikan beda potensial

DC yang konstan menggunakan regulator DC 7805. Rangkaiannya adalah sebagai

berikut :

Gambar 3.7 Skema rangkaian power supply

36

3.1.6 Pengolahan Sinyal

Sinyal dari detektor hanya berupa besar tegangan yang bersesuaian dengan

intensitas infra merah yang diterima oleh detektor. Untuk itu, pengolahan

intensitas tersebut dilakukan melalui proses di bawah ini, dengan flowchart

sebagai berikut :

Gambar 3.8 Flowchart deteksi jarak menggunakan infra merah

Proses dimulai dari inisialisasi PIC, inisialisasi ini berisi inisialisasi PORT input-

output pada PIC yang digunakan, inisialisasi proses ADC dan pengaturan

konversinya itu sendiri, kemudian dialnjutkan dengan pengaturan pola tampilan

serta pengaturan-pengaturan lain yang diperlukan.

Proses berikutnya adalah pengiriman pulsa 40 kHz, atau sinyal dengan perioda 25

µs. Dari 25 µs ini, 12 µs dipakai untuk mengirim nilai high dan 13 µs untuk nilai

low nya. Jumlah pulsa 40 kHz yang dikirim adalah sebanyak 60 pulsa, atau

37

selama 60 x 25 µs= 1500 µs=1,5 ms. Nilai intensitas pantulan diambil pada pulsa

ke 30 dengan mengaktifkan ADC dan berakhir setelah proses konversi selesai

dilakukan. Proses kemudian melanjutkan sisa pulsa yang belum terkirim. Nilai

intensitas dari ADC ini memiliki lebar 10 bit dengan nilai tertinggi 1023

didapatkan jika tegangan yang masuk ke ADC = tegangan power positif PIC

(Vss), dan low saat tegangan ADC = ground. Nilai ini kemudian disimpan di salah

satu register dalam PIC.

Setelah 60 pulsa 40 kHz selesai dikirim, dibuat jeda sebelum mengukur intensitas

ambien. Jeda ini dibuat karena LED memiliki waktu pengosongan/penghentian

aliran arus. Setelah jeda, ADC kembali diaktifkan untuk mengambil nilai

tegangan saat LED padam, sehingga nilai yang terukur benar-benar nilai intensitas

infra merah ruangan.

Proses berikutnya adalah mengolah kedua data yang telah didapat di atas.

Prosesnya adalah sebagai berikut :

1. Nilai ambien dikurangkan dari nilai maksimum yang mungkin terukur, dalam

hal ini yaitu nilai 1023. Tujuannya adalah untuk mendapat intensitas murni

dari LED. Ini dimaksudkan agar ketika sistem dipakai di lingkungan yang

memiliki intensitas Infra merah yang berbeda-beda, sistem dapat menghitung

berapa kekuatan intensitas dari LED relatif terhadap intensitas ambien.

2. Nilai refleksi kemudian dikurangkan dari nilai ambien, hal ini untuk

mendapat intensitas mutlak dari refleksi itu sendiri.

38

3. Setelah mendapat kedua nilai diatas, proses berikutnya adalah mengaitkan

kedua nilai dengan aturan fisika yang berhubungan. Intensitas cahaya akan

berkurang seiring kuadrat jarak dari sumber, sehingga persamaan sederhana

berikut bisa diterapkan :

rI

IkR 0*=

(3.1)

Dengan R sebagai jarak terukur, I0 merupakan intensitas LED, dan Ir

merupakan intensitas pantul. Nilai k akan dihitung kemudian karena nilai k

ini akan bergantung pada daya absorpsi infra merah oleh bahan.

4. Proses berikutnya adalah menampilkan nilai terukur yang dilanjutkan dengan

mengulang proses dari pengiriman sinyal 60 pulsa 40 kHz lagi dan

seterusnya.

Untuk meminimalisir noise dari lingkungan, dapat digunakan lebih banyak IR

LED sehingga nilai intensitasnya selalu lebih besar dari intensitas lingkungan,

namun sebaliknya, untuk fototransistornya sendiri perlu ditambahkan shielding

yang lebih tebal, karena fototransistor memiliki batas maksimum intensitas yang

dapat menghasilkan perubahan pada tegangan keluaran.

39

3.2 Sistem Deteksi Jarak Menggunakan Ultrasonik

Alat ukur jarak ini menggunakan modul transmitter dan receiver ultrasonik

dengan memanfaatkan pantulan gelombang ultrasonik pada bidang. Riset di

sensor ini telah lama berkembang, meningkatkan kemampuan dari modul sensor

sehingga menghasilkan nilai baca yang cukup akurat. Alat yang saya buat

merupakan salah satu bentuk dari teknologi tersebut.

Secara mendasar, alat ukur jarak menggunakan modul sensor ultrasonik mengukur

waktu pantul dari transmitter oleh bidang yang dibaca oleh receiver dan dilakukan

oleh mikroprosessor.

Gambar 3.9 Cara kerja sensor ultrasonik (Seichi Innoue)

Jarak yang terukur didefinisikan oleh :

.

2

v td =

(3.2)

40

Yang kemudian harus dipenuhi adalah cara agar pengukuran tersebut dapat

setepat mungkin, pasalnya ada beberapa masalah mendasar yang perlu dikalibrasi,

yaitu :

1. Kecepatan bunyi di udara tidak selalu tepat

2. Sinyal ultrasonik dari sensor memiliki amplitudo yang kecil

3. Noise dari gelombang akustik sekitar alat

4. Membedakan antara gelombang langsung dari transmitter dengan gelombang

dari pantulan terhadap bidang

5. Mengolah data dan menampilkan

Berikut ini akan disampaikan penjelasan mengenai komponen-komponen

hardware per blok kerja dalam sistem sensor ini.

41

Gambar 3.10 Skema rangkaian deteksi jarak menggunakan ultrasonik

42

3.2.1 Receiver untuk sinyal ultrasonik

1. Modul receiver dan penguatan sinyal dari modul tersebut

Sensor ultrasonik yang saya gunakan adalah sepasang transmitter dan receiver

ultrasonik umum.

Gambar 3.11 Penampang sensor ultrasonik (NICCERA, Co. Ltd)

Spesifikasi dari sensor ini yaitu :

1. Frekuensi kerja 40 kHz

2. Sound pressure level < 115 dB

3. Sensitivitas < -64 dB

4. Ukuran : diameter 16,2 mm , tinggi 12,2 mm, interval 10 mm.

Berikut spesifikasinya dan bentuknya.

43

Gambar 3.12 Bentuk-bentuk sensor dari NICCERA (NICCERA, Co. Ltd)

44

Output dari sensor ini sangat kecil, perlu dikuatkan 1000 kali. Penguatan 1000

kali tersebut menggunakan rangkaian penguat berikut.

Gambar 3.13 Receiver dan penguatan 1000 kali

Penguatan dilakukan melalui 2 tahap untuk menghindari noise berlebih. Bagian

pertama adalah penguat pembalik 100 kali dan yang kedua 10 kali masing-masing

menggunakan penyaring noise rangkaian RC. Secara umum, op-amp bekerja

dengan menggunakan power positif dan negatif dari power supply, untuk

rangkaian ini digunakan input positif saja, sementara Vee ditanahkan. Dengan

menggunakan tegangan bias 4,5 volt untuk input positifnya, sehingga tegangan

AC dapat dikuatkan dengan tegangan pusat 4,5 volt saja. Jika menggunakan op-

amp dengan negative feedback, maka tegangan antara antara input terminal positif

dan input terminal negatif manjadi kira-kira sama besar (virtual grounding).

Tujuan teknik ini adalah agar baik sisi positif maupun sisi negatif dari input AC

dari receiver dapat dikuatkan dengan menggunakan tegangan bias, selain itu,

untuk mencegah distorsi pada input AC.

45

Op-amp yang digunakan adalah LM-833N, yaitu IC low noise operational

amplifier, pemilihan ini dikarenakan penguatan yang dilakukan sebesar 1000 kali.

2. Signal conditioning

Gambar 3.14 Dioda dan penyearah

Agar dapat masuk ke tahap-tahap pengolahan sinyal berikutnya, maka sinyal AC

dengan frekuensi tinggi dari receiver diubah menjadi sinyal DC. Penyearahan ini

menggunakan dioda sebagai penyearah. Dioda yang digunakan adalah shottky

barrier dioda yang memiliki karakteristik frequensi tinggi sehingga dapat

digunakan untuk memotong sinyal 40 kHz.

3. Bagian pendeteksi sinyal

Pendeteksian dari sinyal input menggunakan prinsip kerja komparator.

Gambar 3.15 LM358 dan komparator

46

Prinsip kerja dari komparator ini adalah dengan membandingkan 2 inputnya, input

negatif adalah input konstan dari power supply (Vrf) dan input positif adalah input

dari receiver ultrasonik yang sudah dikondisikan. Jika tegangan input positif lebih

besar daripada input negatif (Vrf) maka keluarannya sama dengan tegangan input

power pada komparatornya (nilai H=Vcc=9 volt), dan jika sebaliknya, maka

keluarannya adalah 0 volt (nilai L). Besar Vrf ini adalah :

( . ) (47 .9 )0,4

( ) (1 47 )

RbVcc kOhm voltVrf volt

Ra b MOhm kOhm= = =

+ + (3.3)

Dengan menambahkan resistor ditanahkan pada outputnya, maka output 9 volt ini

dikecilkan menjadi kira-kira 5 volt sehingga dapat masuk ke pengolah digital.

Komparator yang digunakan adalah LM-358, yaitu op-amp dengan input power

tunggal low power amplifier.

47

4. Penahan sinyal input

Bagian ini berfungsi untuk mencegah pembacaan sinyal pada saat yang tidak

tepat, yaitu untuk menghindari pembacaan langsung sinyal dari transmitter yang

sedang mentransmisi sinyal dan bukanlah sinyal hasil pantulan terhadap bidang.

Gambar 3.16 IC 4011 dan RS-FF

Dengan menggunakan rangkaian D-type flip-flop (RS-FF) seperti gambar diatas,

sinyal 5 volt yang masuk ke A hanya bisa keluar di D jika nilai C adalah high (H).

Waktu kemunculan H dari C ini diatur oleh mikroprosessor yaitu setelah transmisi

selesai dilakukan dan kembali nol (L) jika sistem akan memulai transmisi sinyal

lagi. Keluaran dari bagian D akan masuk sebagai capture input pada PIC 16F877

melalui CPP1, sedangkan nilai C adalah keluaran dari port A5 (RA5) dari PIC.

Untuk rangkaian flip-flop tersebut, digunakan IC NAND 4 gerbang 2 input jenis

4011B.

48

3.2.2 Transmitter sinyal ultrasonik

Sinyal ultrasonik dibangkitkan menggunakan rangkaian berikut,

Gambar 3.17 IC 4069 dan transmitter ultrasonik

Perintah transmisi dikeluarkan oleh mikroprosessor melalui gerbang NAND dan

tanpa NAND untuk membentuk suatu sinyal On-Off pada ransmitter. Dua sistem

inverter dipasang secara parallel digunakan karena saat pengiriman terjadi

penguatan daya listrik. Transistor digunakan untuk mengubah tegangan +9 volt

dari sumber menjadi + 5 volt agar dapat ke C-MOS NAND 4069. Kapasitor

berfungsi untuk menggabungkan input dari 2 sistem inverter sehingga tegangan

yang diterima transmitter adalah 2 kali lipat dari sinyal inverter.

Gerbang NAND memanfaatkan gerbang dari IC 4011B untuk RS-flip-flop di atas,

sedangkan inverter menggunakan IC NOT 6 gerbang 4069.

49

3.2.3 Display system

Gambar 3.18 Sistem 7 segmen dan TR A1015

Untuk keperluan display, digunakan 3 buah led 7-segmen berjenis Anode

Common Diode, yang menyala jika terjadi grounding dan mendapat input positif

pada pin 3 atau 8. Transistor digunakan untuk memberi cukup tegangan untuk

operasi 7-segmen. Nilai yang ditunjukkan diberikan oleh port B0-B6 dari

mikroprosessor. Resistor digunakan untuk mengurangi tegangan yang masuk ke

7-segmen display.

Transistor yang digunakan untuk mengendalikan bagian anode dari 7-segment ini

adalah tipe PNP A1015, sedangkan 7-segment yang digunakan adalah tipe SM4-

1050 1k dengan dimensi 18.8 mm x 12 mm x 8 mm.

50

3.2.4 Kalibrator temperatur

Gambar 3.19 Proses penyesuaian nilai terukur

Fitur ini bagian A/D converter built in di dalam mikroprosessor yang digunakan

(PIC16F877). Dengan mengukur tegangan masukan yang dipengaruhi resistansi

luar yang sensitif terhadap temperatur, dan mengambil nilai digitalnya sebagai

referensi untuk memilih pembagi. A/D converter ini bekerja pada 0-5 volt sebesar

10 bit. Sebagai contoh, tegangan masuk ke ADC menghasilkan nilai digital 54

(3A h) pada 3 bit awal, ini digunakan sebagai penyebut untuk membagi nilai yang

dihasilkan pada perhitungan awal yang disimpan di salah satu register di dalam

mikroprosessor. Bit-bit setelah 3 tidak digunakan karena meskipun digunakan,

tetap saja hasilnya akan dipotong di bagian desimalnya oleh sistem hitung digital

ini, sehingga membuat perhitungan tidak efisien.

51

3.2.5 Resonator 4 Mhz

Resonator ini digunakan untuk meningkatkan resolusi dari alat. Untuk

menghasilkan 1 loop operasi, dengan reonator ini dihasilkan waktu sebesar 65,535

milisekon (1 operasi selama 1 mikrosekon) yang artinya cukup untuk membaca

jarak sejauh :

2 . 340 / 65.535 22,281d v t m s ms m= = × = (3.4)

3.2.6 Power supply

Gambar 3.20 Power supply beserta IC 7805 dan 78L09

Input untuk keseluruhan sistem ini adalah satu sumber +12 Volt, namun, untuk

mengoperasikan komponen aktif, dibutuhkan tegangan + 5 volt dan + 9 volt.

Untuk itu, digunakanlah regulator tegangan 7805 yang mengubah tegangan +12

volt menjadi + 5 volt, dan IC 78L09 yang mengubah tegangan +12 volt menjadi +

9 volt.

52

IC yang digunakan untuk regulator 5 volt dari 12 volt DC adalah IC 7805 yang

memiliki output arus maksimum 1 ampere, dan untuk regulator 9 volt

menggunakan 78L09 dengan maksimum arus keluaran 100 mA.

3.2.7 Pengolahan Sinyal

Berikut merupakan flowchart software dari sistem deteksi jarak menggunakan

ultrasonik.

53

Mulai

[ Inisialisasi ]

Inisialisasi port

Inisialisasi selang waktu transmisi

(TMR0)

Inisialisasi pencatat waktu

penangkapan sinyal (TMR1)

Inisialisasi ADC

Inisialisasi selang waktu display

Inisialisasi interupsi global

Akhiri interupsi dari penghitung

waktu transmisi

Ada deteksi pada perioda

sebelumnya?

Matikan detektor

Mulai pencatat waktu

penangkapan sinyal

Kirim sinyal ultrasonik 0,5 ms

Display Error

Ambil nilai koreksi dari ADC

Matikan interupsi dari TMR1

(1 ms)

Detektor diaktifkan

Proses Deteksi

Proses deteksi

Matikan flag interupsi

masuknya sinyal

Ambil nilai dari TMR1

Ambil koreksi ADC

Hitung jarak

Konversi nilai biner

menjadi desimal

Olah data ratusan,

puluhan dan satuan

menjadi data 7 segmen

Tampilkan

hasil

pengukuran

Return

Proses display

Terjadi deteksi?

Ada interupsi TMR0?

Proses Display

Return

Gambar 3.21 Proses kerja perangkat lunak untuk ultrasonik

54

Proses secara umum

Gambar 3.22 Proses transmisi-deteksi

Alur kerja mikroprosesor kemudian dijelaskan dalam 7 poin berikut.

3.2.7.1 Inisialisasi

Proses inisialisasi ini dimulai dengan inisialisasi port PIC yang akan digunakan,

yaitu port A0 digunakan untuk ADC kalibrator temperatur, RC2 untuk membaca

sinyal (CPP1) dan lainnya untuk output. Berikutnya adalah inisialisasi selang

waktu antar transmisi, yang diatur menggunakan modul timer 0. Dengan mengatur

bahwa satu kali increment membutuhkan 256 proses, akan didapat waktu

overflownya sebanyak 8-bit dikali 256, atau 256 x 256 = 65536. Jumlah proses ini

akan setara dengan 65.536 µs atau 65,536 ms karena jika menggunakan resonator

4 MHz untuk PIC, 1 proses dilakukan selama 1 µs.

55

Berikutnya adalah inisialisasi penangkapan sinyal. Alat ini bekerja dengan cara

mendeteksi lama selang waktu antara transmisi dan deteksi, untuk keperluan itu,

digunakan modul timer1 dari PIC dengan sumber interupsi luar (melalui CCP1,

RC4). Timer 1 ini akan dinyalakan saat pulsa ditransmisikan dan akan berakhir

jika ada nilai high di CCP1. Waktu yang terukur akan dicatat pada register milik

timer 1.

Berikutnya adalah inisialisasi ADC (Analog To Digital Converter), dengan

mengatur bagaimana PORT A bekerja sebagai input, yaitu dengan membuat

PORT A0 sebagai input analog sementara lainnya menjadi I/O digital. Proses ini

juga mengatur bagaimana cara ADC nya bekerja dan mencatat hasilnya.

Inisialisasi berikutnya adalah selang waktu tampilan. Alat ini menggunakan 3 7-

segment yang dikontrol oleh 3 pin pada PORT A secara bergantian. Oleh karena

itu, lama selang waktu dari tiap tampilan menentukan kualitas tampilannya, waktu

10 ms per 7-segmen sudah cukup untuk memberikan tampilan yang jelas pada

ketiga 7-segmen, waktu ini diatur menggunakan timer 2 dengan interupsi internal.

Bagian inisialisasi yang utama agar semua inisialisasi di atas dapat bekerja adalah

inisialisasi interupsi global, yaitu bagaimana urutan interupsi yang diperbolehkan

dan bagaimana alat bertindak untuk tiap interupsi.

3.2.7.2 Proses interupsi

Jika terjadi interupsi, baik dari TMR0, TMR1, TMR2 maupun CPP, maka flag

interupsi dari timer-timer dan CPP tersebut di cek, jika nilainya H (terjadi

56

interupsi) lanjutkan ke langkah yang bersesuaian. Flag GIE (aktivasi interupsi

global) otomatis di low kan setelah terjadi interupsi. Jika flag-flag interupsi tidak

ada yang H, maka kode error di kirim ke setiap 7 segmen, kemudian

mikroprosesor berhenti bekerja dan harus di reset. Setelah proses untuk interupsi

tertentu selesai dilakukan, proses dikembalikan ke keadaan idle menunggu

interupsi selanjutnya, GIE secara otomatis di set H kembali.

3.2.7.3 Proses pengiriman sinyal ultrasonik

Proses pengiriman sinyal ini dimulai dengan menonaktifkan interupsi untuk timer

0 untuk mencegah terjadi interupsi saat pengiriman sinyal ultrasonik. Port

C2/CPP1 yang berfungsi sebagai penerima input dari receiver harus di cek, jika

selama selang waktu deteksi hingga mulai kirim sinyal lagi masih tidak terjadi

deteksi CPP1 L, maka tak ada perhitungan yang menggambarkan pengukuran

jarak gagal dilakukan, sehingga perlu dikeluarkan informasi melalui display. Jika

CPP1 H, maka diteruskan ke proses detect_off. Proses berikutnya adalah

mengatur RS-FF sehingga RS-FF (Reset-set flip-flop) tidak dapat mengeluarkan

nilai H, dalam kata lain, mencegah proses deteksi. Kemudian, pengukuran waktu

deteksi mulai dijalankan, dengan cara semua flag interupsi di L kan, CCP1CON di

setting sehingga penangkapan sinyal jika CCP1 berubah dari L ke H. Interupsi

pada CCP 1 diperbolehkan dengan mengeset bit ke 2 dari PIE1, dan flag interupsi

CCP1 di PIR1 harus dibuat siap (L).

57

Setelah semua keadaan di atas dipenuhi, barulah proses pengiriman sinyal 40 kHz

dilakukan. Perioda dari satu sinyal haruslah 1/40 kHz = 25 µs, atau setara dengan

25 proses, sehingga waktu untuk mengirim data H dan L secara bergantian

haruslah 12,5 µs atau 12~13 proses, sehingga pada proses pulse ditambahkan

beberapa operasi diam (tanpa operasi). Jumlah gelombang yang dikirim sebanyak

20 gelombang, sehingga lama pulsa = 20 x 25 µs = 0,5 ms.

Setelah pulsa dikirim, kemudian dilakukan pengambilan data kalibrasi dari ADC.

Untuk mengambil data dari ADC, bit GO pada ADCON0 harus pada keadaan set,

yaitu setelah konversi analog to digital selesai dilakukan. Nilai high bit hasil dari

ADC disimpan di register ADRESH, kemudian dipindahkan ke alamat s_adj.

Nilai high bit ini kemudian digeser menjadi 3 nilai low bit, misal nilai awal

11010000 digeser menjadi 00000110 dan dijumlahkan dengan d’54’ atau

b’00110110’, dan hasil penjumlahannya merupakan nilai pembagi untuk revisi

nilai jarak terukur dari CCP1. Lama proses pengambilan data ADC ini kurang dari

20 µs, sehingga dibutuhkan waktu tambahan sebagai selang antara transmisi dan

deteksi selama 1 ms. Setelah selang waktu tersebut, barulah interupsi untuk timer

0 diaktifkan, atau proses deteksi sudah boleh diterima dengan cara mengeset RS-

FF dalam keadaan aktif.

3.2.7.4 Proses interupsi penangkapan sinyal

Jika terjadi penangkapan sinyal, maka flag interupsi CCP1 menjadi high, dan

proses dilanjutkan pada proses yang bersesuaian dengan interupsinya, dalam hal

58

ini dilanjutkan pada proses penangkapan sinyal. Flag interupsi CCP1 di L kan,

dan fungsi tangkap dinonaktifkan dengan men-clear kan CCP1CON.

Nilai yang dicacah oleh TMR0 sebanding dengan selang waktu antara pengiriman

sinyal dengan interupsi penangkapan sinyal. Sebagai contoh, jika jarak yang

terukur adalah 1 m, dan kecepatan bunyi di udara adalah 343 m/s, maka selang

waktu antara pengiriman dan penerimaan sinyal adalah t= 2 x 1/343 = 5831

mikrosekon, dan nilai cacahan di TMR0 adalah 5831. Dengan membagi nilai

tersebut dengan 58, didapatlah jarak kira-kira 100 cm. Namun nilai 58 ini perlu

disesuaikan dengan kondisi luar, sehingga perlu dikalibrasi dari nilai yang didapat

dari ADC. Nilai high bit dari ADC ditambah d’54’ pada poin bagian 2.2.5 no 6 di

atas yang kemudian digunakan sebagai pembagi nilai dari TMR0. Proses

pembagian di atas adalah pembagian untuk bilangan biner oleh mikroprosesor,

berupa pembagian 16 (8 bit CCPR1H dan 8 bit CCPR1L) bit oleh 8 bit (nilai

kalibrasi ADC yang disimpan di s_adj 8 bit). Hasilnya disimpan di p_counth dan

p_countl.

Setelah proses deteksi, dilakukan juga proses persiapan tampilan. Proses ini dibagi

menjadi 3 bagian, masing-masing untuk mengatur nilai pada 7 segmen pertama,

kedua dan ketiga yang masing-masing menunjukkan nilai ratusan, puluhan dan

satuan dalam cm. Fungsi proses ini untuk merubah nilai biner 16 bit hasil

perhitungan menjadi nilai desimalnya, misalkan 11101010 adalah hasil

perhitungan dari pembagian nilai TMR0 dengan nilai dari ADC, memiliki bentuk

59

desimal 234. Angka 2 ini disimpan di digit_h, 3 di digit_t dan 4 di digit_u. Jika

nilai untuk digit_h didapati ≥ 9, maka akan muncul display eror.

3.2.7.5 Proses tampilan di LED

3 digit yang ditampilkan, hanya dapat ditampilkan bergantian, karena ke 3 digit

tersebut hanya dikendalikan oleh RB0-RB6, dan tidak oleh 3 port sekaligus,

sehingga perlu 3 kali proses display untuk digit yang berbeda yang di kendalikan

oleh RA1-RA3. Bagian c_digit berfungsi untuk mengubah data dari hasil poin

2.2.6 no 3 menjadi bentuk yang sesuai pada LED. Digit_cnt adalah nilai yang

akan ditampilkan (lihat aliran data pada inisialisasi display).