format laporan line follower 1
DESCRIPTION
Format Laporan Line Follower 1TRANSCRIPT
LAPORAN
PROJECT MIKROCONTROLLER
“ Robot Line Follower Sebagai Salah Satu Media Pembelajaran
Mikrokontroller “
Dosen Pengampu : Amir Fatah Faturrahman, S.Pd
DISUSUN OLEH :
NAMA : Ibnu Hakim
NIM : 12502244011
KELAS : A2
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2014
A. JUDUL
Robot Line Follower Sebagai Salah Satu Media Pembelajaran Mikrokontroller
B. LATAR BELAKANG
Perkembangan teknologi begitu pesat dan penerapan mikrokontroler pada bidang
robotika terus mengalami perkembangan yang sangat pesat pula. Banyak negara maju
(Amerika, Jerman, Inggris, Jepang, Perancis) berlomba-lomba untuk menciptakan robot-
robot cerdas dengan keistimewaan-keistimewaan khusus. Temasuk indonesia sebagai
negara berkembang, hal ini terlihat dengan diselenggarakannya ajang Kontes Robot
Indonesia (KRI), Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) maupun kontes robot yang
lain oleh Departemen Pendidikan Nasional (Depdiknas) dan juga ajang Electronics and
Informatics Technology Competition (ELINFO) Kategori RoboRace Line Follower
Contest (RR). Pembuatan robot-robot dengan keistimewaan khusus sangat berkaitan erat
dengan adanya kebutuhan dalam dunia industri modern yang menuntut adanya suatu
instrumen dengan kemampuan yang tinggi yang dapat membantu menyelesaikan
pekerjaan manusia ataupun untuk menyelesaikan pekerjaan yang tidak
mampu diselesaikan oleh manusia.
Salah satu jenis robot dengan kemampuan istimewa yang belakangan ini banyak
menarik minat para ahli untuk dikembangkan adalah mobile robot. Kemampuan dari
mobile robot sangat beragam sesuai dengan tingkat dan jenis keperluan. Salah satunya
adalah robot line follower (pengikut garis), yaitu suatu jenis robot beroda yang memiliki
sensor untuk mendeteksi suatu garis dengan pola tertentu kemudian bergerak mengikuti
garis tersebut. Robot ini biasa digunakan dalam bidang industri besar sebagai pengangkut
barang dari satu tempat ke tempat lain secara kontinyu atau terus-menerus.
Misalnya pada perusahaan mobil, robot ini digunakan sebagai pengangkut
kerangka mobil yang sudah jadi.
Pada robot line follower sensor proximity sering digunakan untuk mendeteksi ada
atau tidaknya suatu garis untuk gerak robot. Dengan demikian sensor proximity
difungsikan sebagai sensor garis. Sensor ini dapat dibuat dari pasangan LED (Light
Emitting Diode) dan Photodioda yang dipasang secara sejajar dan berdampingan. Jika
pancaran LED memantul pada garis dan diterima oleh
basis Photodioda maka Photodioda menjadi saturasi (off) sehingga tegangan keluaran
mendekati 0 volt, yang didefinisikan sebagai logika ‘0’ atau ‘low’. Sebaliknya jika
tidak terjadi pantulan, artinya pancaran dari LED diserap oleh
garis, maka Photodioda menjadi cut-off dimana tegangan keluaran sama dengan Vcc (5
volt). Kondisi ini didefinisikan sebagai logika ‘1’ atau ‘high’. Robot jenis line follower
bergerak menggunakan aktuator berupa motor DC. Motor DC merupakan suatu motor
penggerak yang dikendalikan dengan arus searah.
Jenis penggerak robot line follower, biasanya memiliki 2 buah motor DC yang
diapasang di sebelah kiri dan kanan robot, kedua motor bergerak secara diferensial.
Untuk dapat menggerakan robot maka masing-masing motor DC harus diatur arah putar
dan kecepatannya lewat sebuah rangkaian driver motor. Prinsip kerja dari driver ini
hanya dengan melewatkan arus pada motor dan menghentikan arus yang melewati motor
serta mengatur arah arusnya. Pengaturan kecepatan kedua motor DC tersebut
dapat diaplikasikan sebagai steering sekaligus penggerak robot mobil.
Pengaturan kecepatan masing-masing motor sangat menentukan tingkat kestabilan
robot dalam bergerak.
Pada robot yang sangat berperan dalam pengaturan arah dan kecepatan kedua motor
DC adalah sistem navigasi dari robot itu sendiri. Sistem navigasi inilah yang merupakan
otak dari robot. Otak robot diprogram oleh manusia sesuai dengan keinginannya,
kemudian ditanamkan ke dalam sebuah chip mikrokontroler. Mikrokontroler pada robot
difungsikan sebagai unit pemroses data, sistem monitoring, dan sistem kontrol, dimana
piranti kontrol konvensional tidak dapat melakukannya.
Sistem navigasi robot menggunakan sistem kontrol konvensional, kontrol P, kontrol
I, kontrol D atau gabungan kontrol PID, tidak dapat melakukan adaptasi terhadap
perubahan dinamik sistem selama operasi, karena parameter P, I dan D secara teoritis
hanya mampu memberikan efek kontrol terbaik pada kondisi sistem yang sama ketika
parameter tersebut di-tune. Pada penerapan fuzzy logic controller pada line follower
robot diharapkan dapat memberikan perubahan pergerakan robot yang halus dari
kondisi berbelok ke kondisi bergerak lurus maupun sebaliknya tanpa
menimbulkan pergerakan yang kaku. Dengan didasari hal-hal tersebut di atas, maka
peneliti mencoba melakukan perancangan dan implementasi line follower robot
menggunakan mikrokontroler AVR ATMega 16 dengan sistem navigasi berbasis
fuzzy logic controller.
C. TUJUAN
Tujuan utama dari penulisan laporan ini adalah :
1. Mahasiswa dapat menjelaskan tentang robot line follower
2. Mahasiswa dapat memahami blok rangkaian robot line follower.
3. Mahasiswa dapat memahami tentang mikrokontroler AVR
4. Mahasiswa dapat memahami cara kerja sensor garis dengan ADC
5. Mahasiswa dapat perancangan dan implementasi sebuah robot line follower dari
mulai rancangan fisik, elektronis (sensor-sensor, driver motor, dll)
serta pemrograman pada mikrokontrolernya.
6. Mahasiswa implementasi kecerdasan buatan (Artificial intellegence) yaitu
Fuzzy Logic Controller yang ditanamkan dalam sebuah mikrokontroler
AVR ATMega 16 sebagai sistem navigasi robot line follower.
D. DESAIN RANCANGAN
1. Rancangan Hardware
a) Spesifikasi :
1. Batery 7 – 14 volt
2. 8 array line sensor
3. Chip Microcontroller Atmega 16
4. LCD 16X2
5. 5 button control
6. Driver motor MOSFET dual H-Bridge
7. Gearbox Motor DC Custom
Berikut pada gambar 1 ditunjukan model robot line follower :
Gambar 1. Robot Line Follower
b) Skematik Rancangan Robot Line Follower
Berikut pada gambar dibawah ini ditunjukan rangkaian robot line follower :
Gambar 2. Skematik Robot Line Follower
c) Layout Robot Line Follower
Berikut pada gambar dibawah ini ditunjukan layout robot line follower :
Gambar 3. Skematik Robot Line Follower
d) Flowchart Kendali Robot Line Follower
Berikut pada gambar dibawah ini ditunjukan flowchart kendali LF :
Gambar 4. Flowchart Robot Line Follower
Tabel komponen yang digunakan :
Tabel 1. Komponen yang digunakan
2. Rancangan Software
Bahasa C
Program Robot Line Follower dengan Bahasa C Pada ATMega 16 :
#include <mega16.h>
// Alphanumeric LCD functions
#include <alcd.h>
// Declare your global variables here
#include <stdio.h>
#include <delay.h>
char buff[33];
unsigned char pwm, no, lpwm, rpwm;
#define t1 PINC.3
#define t2 PINC.2
#define t3 PINC.1
#define t4 PINC.0
#define mtrx0 PORTD.1
#define mtrx1 PORTD.0
#define kaju PORTD.5
#define kidur PORTD.3
#define kadur PORTD.6
#define kiju PORTD.4
void maju(unsigned char lpwm,unsigned char rpwm)
{
OCR1A=255-rpwm;
OCR1B=255-lpwm;
kadur=0;
kidur=0;
}
void mundur(unsigned char lpwm,unsigned char rpwm)
{
OCR1A=rpwm;
OCR1B=lpwm;
kadur=1;
kidur=1;
}
void stop()
{
OCR1A=255;
OCR1B=255;
kadur=0;
kidur=0;
}
void sikan(unsigned char lpwm, unsigned char rpwm){
OCR1A=255-rpwm;
OCR1B=lpwm;
kadur=1;
kidur=0;
}
void sikir(unsigned char lpwm, unsigned char rpwm){
OCR1A=rpwm;
OCR1B=255-lpwm;
kadur=0;
kidur=1;
}
void set_pwm()
{
if (!t4) {pwm++; delay_ms(10);}
if (!t1) {pwm--;delay_ms(10);}
if (pwm > 255) {pwm = 255;}
}
void main(void)
{
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTC=0xff;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out
Func1=Out
Func0=Out
// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0
PORTD=0x00;
DDRD=0xFF;
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;
TCCR1A=0xF1;
TCCR1B=0x0C;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;
TIMSK=0x00;
UCSRB=0x00;
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
// ADC initialization
// ADC disabled
ADCSRA=0x00;
// SPI initialization
// SPI disabled
SPCR=0x00;
// TWI initialization
// TWI disabled
TWCR=0x00;
// Alphanumeric LCD initialization
// Connections are specified in the
// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:
// RS - PORTB Bit 0
// RD - PORTB Bit 1
// EN - PORTB Bit 2
// D4 - PORTB Bit 4
// D5 - PORTB Bit 5
// D6 - PORTB Bit 6
// D7 - PORTB Bit 7
// Characters/line: 16
lcd_init(16);
while (1)
{
stop();
lcd_clear();
lcd_gotoxy(3,0);
lcd_putsf("Tes Motor");
delay_ms(100);
lcd_clear();
lcd_gotoxy(1,0);
lcd_putsf("Tekan Ok untuk");
lcd_gotoxy(2,1);
lcd_putsf("melanjutkan");
while (1){ if (!t3) {goto lanjut;}}
}
lanjut:
while (1)
{
lcd_clear();
//kode untuk memilih no
if (!t1) {no --;}
if (!t4) {no ++;}
if (no<1) {no = 1;}
if (no>5) {no = 5;}
switch(no)
{ case 1: lcd_putsf("Maju");
maju(lpwm,rpwm);
break;
case 2: lcd_putsf("Mundur");
mundur(lpwm,rpwm);
break;
case 3: lcd_putsf("Stop");
stop();
break;
case 4: lcd_putsf("Sikan");
sikan(lpwm,rpwm);
break;
case 5: lcd_putsf("Sikir");
sikir(lpwm,rpwm);
break;
}
if (!t3)
{
while(1)
{
lcd_gotoxy (0,1);
lcd_putsf("PWM = ");
sprintf (buff,"%3d",pwm);
lcd_puts (buff);
set_pwm();
lpwm = pwm;
rpwm = pwm;
if (!t2) {break;}
}
}
lcd_gotoxy(0,1);
sprintf(buff,"%d",no);
lcd_puts (buff);
delay_ms(20);
}
}
E. LANGKAH PEMBUATAN
1. Desain Layout
2. Menyablon Layout Pada PCB
3. Pelarutan PCB
4. Pemasangan Komponen dan Penyolderan
5. Memrogram Mikrokontroller
6. Menyatukan Elektronik dan Mekanik
7. Finishing
8. Uji Coba Rangkaian
F. PENGUJIAN
Setelah melakukan perancangan dan pembuatan alat, maka tahap yang harus
dilakukan selanjutnya adalah melakukan pengujian pada alat yang telah dibuat.
Pengujian dan pengamatan dilakukan pada perangkat keras dan keseluruhan sistem
yang terdapat dalam peralatan ini. Pengujian ini dilakukan dengan cara melakukan
pengukuran pada tiap blok sistem alat, sehingga didapat perbandingan antara hasil
pengujian yang didapat dengan perancangan sistem. Dan juga dapat dianalisa
apakah sistem pada Line Follower ini berfungsi dengan baik dan stabil. Tujuan dari
pengukuran sistem ini adalah :
1. Mengetahui apakah perangkat keras yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik.
2. Dapat diketahui parameter perbandingan antara hasil pengujian dengan perancangan,
sehingga dapat diketahui apakah kinerja sistem stabil.
Berikut ini adalah pengujian data dengan video dibawah ini :
G. ANALISIS DATA
1. Line Follower Robot adalah sebuah alat yang dapat berjalan secara otomatis
mengikuti garis berdasarkan perubahan warna pada garis baik hitam dan putih. Hasil
dari perubahan warna tersebut menyebabkan nilai pada photo diode berubah sehingga
menyebabkan nilai yang masuk ke dalam port ADC pada mikrokontroller berubah,
dan nilai ADC tersebut yang akan kita oleh menjadi sebuah input
2. Perancangan dilakukan berdasarkan blok per blok dari setiap rangkaian, dimana
tiap-tiap blok mempunyai fungsi masing-masing dan blok rangkaian yang satu
dengan blok rangkaian yang lain merupakan satu kesatuan yang saling terkait
dan berhubungan serta membentuk satu kesatuan yang saling menunjang kerja dari
sistem. Blok rangkaian dari robot ini dapat dilihat selengkapnya pada gambar 5.
Gambar 5. Diagram Blok Rangkaian Keseluruhan
Diagram blok diatas dijelaskan bahwa input yang masuk pada mikrokontroler akan
menggerakkan motor yang merupakan output pada mikrokontroler. Disini dapat
dilihat pentingnya peranan mikrokontroler, yang mana mikrokontroler akan
mengolah input dan mengatur output. Jadi mikrokontroler merupakan pengendali
utama dari sistem kerja robot.
3. Atmel AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang
elektronika dan instrumentasi. Mikrokontroler AVR ini memiliki arsitektur RISC
(Reduce Instruction Set Computing) delapan bit, di mana semua instruksi dikemas
dalam kode 16-bit (16 bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1
(satu ) siklus clock. Nama AVR sendiri berasal dari "Alf (Egil Bogen) and Vegard
(Wollan) 's Risc processor" dimana Alf Egil Bogen dan Vegard Wollan adalah dua
penemu berkebangsaan Norwegia yang menemukan mikrokontroller AVR yang
kemudian diproduksi oleh Atmel.
4. Rangkaian dasar sensor garis menggunakan ADC hampir sama dengan rangkaian
menggunakan metode On Off hanya saja dengan ADC tidak perlu rangkaian Op
Amp.
H. KESIMPULAN
Setelah melalui tahap perencanaan dan perancangan, maka sebuah line follower robot
dapat direalisasikan. Kemudian dilakukan pengujian dan analisa pada sistemnya yang
dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Line follower robot merupakan suatu rangkaian otomatis terintegrasi yang terdiri
dari tiga komponen penting yaitu, konstruksi fisik, rangkaian elektronis, dan
software pengontrol.
2. Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian
elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler
umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit
pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di
dalamnya.
3. Pengaturan jarak deteksi sensor dapat dilakukan dengan mengatur besarnya nilai
penguatan pada photodioda.
4. Kendali pada line follower robot ini diterapkan menggunakan software LabVIEW 7.1
dengan metode ON/OFF.
5. Penggunaan kendali ON/OFF pada LabVIEW 7.1 yang dihubungkan melalui port
pararel memang tidak praktis, tetapi dalam perancangannya dirasakan lebih mudah.
6. Fungsi pertama yang harus ada dalam program C dan sudah ditentukan namanya
adalah main().
7. Fungsi terdiri atas satu atau beberapa pernyataan, yang secara keseluruhan
dimaksudkan untuk melaksanakan tugas khusus. Bagian pernyataan fungsi (sering
disebut tubuh fungsi) diawali dengan tanda kurung kurawal buka ({) dan diakhiri
dengan tanda kurung kurawal tutup (}). Di antara kurung kurawal itu dapat dituliskan
statemen-statemen program C.
8. Semua sistem yang dimiliki oleh line follower robot saling berhubungan.
Jadi, ketika salah satu sistem tidak berfungsi dengan baik, akan mempengaruhi
kinerja dari seluruh sistem robot.
I. SARAN
Dalam merencanakan dan merancang sebuah line follower robot, diperlukan
kecermatan dan ketelitian dalam pemilihan bahan penyusun konstruksi fisik, komponen
elektronik, dan terlebih pada software pengontrolnya agar sistem yang dirancang dapat
berfungsi dengan sempurna.
Line follower robot merupakan salah satu hasil karya teknologi, maka sistem ini
diharapkan dapat dimanfaatkan dan diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari dalam
bentuk dan metode yang sederhana serta ekonomis.