BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Salah satu peralatan yang digunakan untuk mengatur lalu lintas

adalah lampu lalu lintas. Alat ini adalah alat untuk mengatur lalu lintas pada

jalan raya.

Banyaknya pemadaman listrik secara bergilir di indonesia,

mengakibatkan banyak lampu lalu lintas di perempat jalan raya tidak

berfungsi. Akibatnya, banyak terjadi kemacetan, dan membuat banyak polisi

sibuk untuk mengatur lalu lintas pada jalan raya tersebut. Maka dari itu, kami

membuat suatu alat yang dapat mengatur lalu lintas dengan tenaga mandiri.

Kami menyebut alat itu dengan sebutan ”Lampu Lalu Lintas Tenaga Mandiri”.

Prinsip utama dari lampu lalu lintas tenaga mandiri adalah

terdapatnya rangkaian elektromagnetic bertenaga mekanik yang dapat

mengubah tenaga mekanik menjadi listrik. Listrik tersebut digunakan untuk

penyuplai tegangan pada lampu lalu lintas.

1.2 Identifikasi Dan Pembatas Masalah

Dari penjelasan di atas laporan ini dibatasi pada pembuatan lampu

lalu lintas berbasis mikrokontroler atmega 8 serta bagaimana prinsip kerja

tenaga mandiri yang bersumber dari energi mekanik menggerakkan elektro

magnetik.

1.3 Rumusan Masalah

Beberapa perumusan masalah yang akan dibahas pada laporan ini

adalah:

1. Bagaimana menghasilkan suatu energi listrik dari tenaga mekanik?

2. Bagaimana prinsip kerja dari rangkaian elektromagnetic?

3. Bagaimana memprogram microcontroler Atmega8 sehingga dapat

mengatur kerja lampu lalu lintas?

1

4. Bagaimana menggunakan software BASCOM AVR untuk pemrograman

microcontroler Atmega8?

1.4 Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan laporan ini adalah agar penulis bisa mengerti

bagaimana prinsip kerja dari rangkaian lampu lalu lintas tenaga mandiri,,

bagaimana merencanakan dan membuat program untuk microcontroler

Atmega8, serta bagaimana cara-cara pemrogramannya dengan

menggunakan BASCOM-AVR.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Microncontroller AVR Atmega8

Microcontrol dengan arsitektur RISC kini semakin banyak berkembang

pesat dan semakin banyak diminati dalam apliakasi sistem kendali. Salah

satu jenis microcontrol RISC yang sekarang banyak beredar dipasaran

adalah microcontroller jenis AVR (Alf and Vegards Risc Processor) yang

memiliki konsep hampir sama dengan dengan microcontroller PIC micro dari

Microchip Inc yang memiliki arsitektur RISC 8 bit.

Untuk mempelajari pemrograman microcontroller jenis AVR, perangkat

programer (Downloader) yang dibutuhkan dapat dibuat sendiri atau dapat

dibeli ditoko elektronik yang menyediakan papan pengembangan

microcontroller. Pemrograman AVR tergolong mudah dilihat dari Hardware

maupun Software yang digunakan dalam download program ke Memory

microcontroller.

Sedangkan untuk rangkaian microcontrollernya bisa langsung berupa

rangkaian aplikasi yang akan dibuat.

Secara umum micrcocontroler jenis AVR memiliki empat kelas, yaitu

keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada

dasarnya yang membedakan masing – masing kelas tersebut adalah memori,

periperhal, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan

semua microcontroller tersebut hampir sama.

3

2.1.1 Spesifikasi ATmega8

Berikut adalah fitur selengkapnya dari AVR ATmega8.

+ High-Performance, Low-Power AVR 8-bit RISC Microcontroller

+ Advanced RISC Architecture

130 Powerful Instructions - Most Single-clock Execution

32 x 8 General Purpose Working Registers

Fully Static Operation

Up to 16 MIPS Throughput at 16MHz

On-chip 2-cycle Multiplier

+ High-Endurance Non-Volatile Memory segments

8K Bytes In-System Self-programmable Flash Program Memory

512 Bytes EEPROM

1K Bytes of Internal SRAM

Write/Erase Cycles: 10,000 Flash / 100,000 EEPROM

Data Retention: 20 years at 85`C / 100 years at 25`C

Opitonal Boot Code Section with Independent Lock Bits

In-System Programming by On-chip Boot Program

True Read-While-Write Operation

Programming Lock for Software Security

+ Peripheral features

Two 8-bit Timers/Counters with Separate Prescaler, one Compare

Mode

One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode,

and Capture Mode

Real Time Counter with Separate Oscillator

Three PWM Channels

6-channel ADC with 10-bit Accuracy

Byte-oriented Two-wire Serial Interface

Programmable Serial USART

4

Master/Slave SPI Serial Interface

Programmable Watchdog Timer with Separate On-Chip Oscillator

On-Chip Analog Comparator

+ Special Microcontroller features

Power-On Reset and Programmable Brown-out Detection

Internal Calibrated RC Oscillator

External and Internal Interrupt Sources

Five Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-

down, and Standby

+ I/O and Packages

23 Programmable I/O Lines

28-lead PDIP, 32-lead TQFP, and 32-pad QFN/MLF

+ Operating Voltages

2.7 - 5.5V (ATmega8L)

4.5 - 5.5V (ATmega)

+ Speed Grades

0 - 8MHz (ATmega8L)

0 - 16MHz (ATmega

+ Power Consumption at 4MHz, 3V, 25`C

Active: 3.6 mA

Idle Mode: 1.0 mA

Power-Down Mode: 0.5 uA

5

Pin Layout

Gambar 2.1 Konfigurasi pin Atmega8

Fungsi dari masing-masing pin pada micrcontroller Atmega8 disajikan

dalam bentuk tabel berikut ini :

Tabel 2.1 Deskripsi Pin Atmega8

No. Pin Nama Pin Alternative Keterangan

14 PB0 T0/XCK

T0 = Timer / Counter 0

external counter input

XCK = USART External Clock Input/

Output

15 PB1 T1Timer / Counter 1 external counter

input

16 PB2 INT2/AIN0

AIN0 = Analog Comparator positive

input

INT0 = Input untuk interupsi external

17 PB3 OC0/AIN1

AIN1 = Analog Comparator negative

input

OC0 = Timer / Counter0 Output

Compare Match Output

18 PB4 SS SPI Slave Select Input

6

19 PB5 MOSIJalur Input data untuk download

Memory

9 PB6 XTAL1 Frekwensi mikrokontroler

10 PB7 XTAL2 Frekwensi mikrokontroler

21 ResetInput Reset (0.9%Vcc dengan waktu

1,5s

6 Vcc +Vcc = 5Volt

22 GND Ground

2 PD0 RXD Port Serial Input

3 PD1 TXD Port Serial Output

4 PD2 INT0 Input 1 untuk interupsi external

5 PD3 INT1 Input 2 untuk interupsi external

5 PD4 OC1BTimer / Counter Output Compare B

Match Output

23 PC0 SCLSerial Clock untuk komunikasi 2

kabel

24 PC1 SDASerial Data input / output untuk

komunikasi 2 kabel

25 PC2 TCK JTAG Test Clock

26 PC3 TMS JTAG Test Mode Select

27 PC4 TDO JTAG Test Data Output

28 PC5 TDI JTAG Test Data Input

1 PC6 TOSC1 Timer Oscilator Pin 1

20 AVCCPower suplay untuk Port A dan

untuk Analog to Digital Converter

22 GND Ground

21 AREFPin untuk referensi tegangan pada

Analog to Digital Converter

7

2.2BASCOM AVR

Bascom-AVR merupakan software yang digunakan untuk

memprogram microcontrol Atmega8. Bahasa yang digunakan pada

software ini tergolong bahasa yang cukup mudah dipelajari dibandingkan

dengan bahasa assembler yang merupakan bahasa tingkat rendah, yaitu

bahasa basic.

Gambar 2.2 Icon BASCOM-AVR

Gambar 2.3 IDE pada BASCOM AVR

Selain itu BASCOM – AVR ini juga menyediakan library-library yang

berfungsi untuk menangani fungsi-fungsi khusus dalam pemrograman

AVR. Seperti penanganan waktu dan tanggal.

8

Bascom – AVR akan membuat programer AVR merasa sangat terbantu,

karena programer tidak perlu berfikir apa yang sedang dilakukan oleh

microcontroller seperti pada pemrograman AVR dengan menggunakan

Bahasa Assembler.

Namun Hal yang perlu diperhatikan jika menggunakan BASCOM-

AVR adalah menu configurasi pada IDEnya. Dengan mengatur menu ini,

maka akan menghasil file dengan extensi .cfg. file ini sangat penting,

karena file inilah yang akan menentukan pin-pin mana dari microcontroller

yang terhubung dengan komponen lain (seperti LCD, Ds1307 serta

keypad 4x4).

Gambar 2.4 Konfigurasi Chip yang Digunakan

Option yang penting untuk diperhatikan pada pemrograman AVR

dengan BASCOM-AVR adalah pada option CHIP. Pada option ini

programer diberi pilihan jenis chip yang akan digunakan (yang akan

diprogram). Jika programer akan menggunakan Atmega16, maka pilihlah

pada opsi chip dengan “m8def.dat”.

9

2.3Generator

Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris,

membuat hipotesis (dugaan) bahwa medan magnet seharusnya dapat

menimbulkan arus listrik. Untuk membuktikan kebenaran hipotesis Faraday.

Berdasarkan percobaan, ditunjukkan bahwa gerakan magnet di dalam

kumparan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang. Jika kutub utara

magnet digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer menyimpang

ke kanan. Jika magnet diam dalam kumparan, jarum galvanometer tidak

menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan menjauhi kumparan, jarum

galvanometer menyimpang ke kiri. Penyimpangan jarum galvanometer

tersebut menunjukkan bahwa pada kedua ujung kumparan terdapat arus

listrik. Peristiwa timbulnya arus listrik seperti itulah yang disebut induksi

elektromagnetik. Adapun beda potensial yang timbul pada ujung kumparan

disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi.

Terjadinya GGL induksi dapat dijelaskan seperti berikut. Jika kutub utara

magnet didekatkan ke kumparan. Jumlah garis gaya yang masuk kumparan

makin banyak. Perubahan jumlah garis gaya itulah yang menyebabkan

terjadinya penyimpangan jarum galvanometer. Hal yang sama juga akan

terjadi jika magnet digerakkan keluar dari kumparan. Akan tetapi, arah

simpangan jarum galvanometer berlawanan dengan penyimpangan semula.

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penyebab timbulnya GGL

induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi oleh kumparan.

Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding

dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya,

makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi

yang timbul. Adapun yang dimaksud fluks nmgnetik adalah banyaknya garis

gaya magnet yang menembus suatu bidang.

Generator

Generator atau pembangkit listrik yang sederhana dapat ditemukan pada

sepeda. Pada sepeda, biasanya dinamo digunakan untuk menyalakan lampu.

Caranya ialah bagian atas dinamo (bagian yang dapat berputar) dihubungkan

ke roda sepeda. Pada proses itulah terjadi perubalian energi gerak menjadi

10

energi listrik. Generator (dinamo) merupakan alat yang prinsip kerjanya

berdasarkan induksi elektromagnetik. Alat ini pertama kali ditemukan oleh

Michael Faraday.

Berkebalikan dengan motor listrik, generator adalah mesin yang mengubah

energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik pada generator dapat juga

diperoleh dari angin atau air terjun. Berdasarkan arus yang dihasilkan.

Generator dapat dibedakan menjadi dua rnacam, yaitu generator AC dan

generator DC. Generator AC menghasilkan arus bolak-balik (AC) dan

generator DC menghasilkan arus searah (DC). Baik arus bolak-balik maupun

searah dapat digunakan untuk penerangan dan alat-alat pemanas.

Generator AC

Gambar 2.5 Generator AC

Bagian utama generator AC terdiri atas magnet permanen (tetap), kumparan

(solenoida). cincin geser, dan sikat. Pada generator. perubahan garis gaya

magnet diperoleh dengan cara memutar kumparan di dalam medan magnet

permanen. Karena dihubungkan dengan cincin geser, perputaran kumparan

menimbulkan GGL induksi AC. OIeh karena itu, arus induksi yang ditimbulkan

berupa arus AC. Adanya arus AC ini ditunjukkan oleh menyalanya lampu pijar

yang disusun seri dengan kedua sikat. Sebagaimana percobaan Faraday,

GGL induksi yang ditimbulkan oleh generator AC dapat diperbesar dengan

cara:

memperbanyak lilitan kumparan,

menggunakan magnet permanen yang lebih kuat.

mempercepat perputaran kumparan, dan menyisipkan inti besi lunak ke

dalam kumparan.

11

Contoh generator AC yang akan sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-

hari adalah dinamo sepeda. Bagian utama dinamo sepeda adalah sebuah

magnet tetap dan kumparan yang disisipi besi lunak. Jika magnet tetap

diputar, perputaran tersebut menimbulkan GGL induksi pada kumparan. Jika

sebuah lampu pijar (lampu sepeda) dipasang pada kabel yang

menghubungkan kedua ujung kumparan. lampu tersebut akan dilalui arus

induksi AC. Akibatnya, lampu tersebut menyala. Nyala lampu akan makin

terang jika perputaran magnet tetap makin cepat (laju sepeda makin

kencang).

12

BAB III

PEMBUATAN ALAT

3.1 Konstruksi Lampu Lalu-Lintas Tenaga Mandiri

Gambar 3.1

Gambar 3.1 Ini adalah gambar miniatur dari lampu lalu lintas energi listrik

bertenaga mekanik

13

Bahan :

~Aluplat dengan ukuran 40 cm x 40 cm

~Plat almunium

~Engsel 4 buah

3.2 Pembuatan Rangkaian

Gambar 3.2 Rangkaian power supply

GAMBAR 3.2 ini adalah rangkaian power supply yang digunakan di lampu

lalu luntas energi listrik bertenaga mekanik

14

Gambar 3.3 rangkaian mikrokontroler

Gambar 3.3 ini adalah gambar rangkaian mikrokontroler yang digunakan di

lampu lalu lintas energi listrik bertenaga mekanik

3.3 Tabel Kebenaran

Lampu

Heksa PenyalaanH2 K2 M2 H1 K1 M1

PB.5 PB.4 PB.3 PB.2 PB.1 PB.0

0 1 1 1 1 0 &H1E 30 detik

1 0 1 1 1 0 &H2E 3 detik

1 1 0 0 1 1 &H33 30 detik

1 1 0 1 0 1 &H35 3 detik

Tabel 3.1

Lampu Heksa Penyalaan

15

    H4 K4 M4 H3 K3 M3

    PC.5 PC.4 PC.3 PC.2 PC.1 PC.0

    0 1 1 1 1 0 &H1E 30 detik

    1 0 1 1 1 0 &H2E 3 detik

    1 1 0 0 1 1 &H33 30 detik

    1 1 0 1 0 1 &H35 3 detik

Tabel 3.2

3.4 Flow Chart

16

Gambar 3.4 Flowchart Program

Gambar 3.4 Flowchart dari lampu lalu lintas energi listreik bertenaga mekanik

BAB IV

17

PENGUJIAN ALAT

4.1 Pengujian 1

Pengujian pertama alat ini dilakukan dengan cara mengukur tegangan

yang maksimum yang keluar dari setiap generator ac dengan melakukan 5

kali sampling.

Atuasi

NO Tegangan (Volt)

1 Tekan 1

2 Tekan 2

3 Tekan 3

4 Tekan 4

5 Tekan 5

4.2 Pengujian 2

Pengujian kedua alat ini dilakukan dengan cara mengukur tegangan

yang maksimum yang keluar dari setiap generator ac dengan melakukan 5

kali sampling.

18

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah menyelesaikan pembuatan dan produksi lampu lalu lintas

tenaga mandiri dengan microcontroller Atmega8, maka dapat ditarik beberapa

kesimpulan sebagai berikut :

1. Alat ini dapat berfungsi untuk mengatur lalu lintas tanpa perlu supply daya

dari PLN (tenaga mandiri).

2. Alat ini menggunakan microcontroller keluarga AVR dari Atmel karena

microcontroller dari keluarga ini mempunyai ukuran memory yang cukup

besar serta kecepatan dalam eksekusi perintah.

3. Alat ini hanya bisa bekerja apabila ada suatu benda yang menekan

rangkaian mekanik. Yang dapat mengkonversi energi mekanik menjadi

energi elektromagnetic, lalu menghasilkan energi listrik yang dapat

menyuplai daya yang dibutuhkan oleh lampu lalu lintas.

5.2 Saran

Sebagai akhir dari laporan ini ada beberapa saran yang dapat

disampaikan yaitu :

1. Alat ini memiliki tenaga mandiri, yaitu tenaga yang dapat dihasilkan

sendiri tanpa harus ada supply daya dari PLN.

19

2. Sebaiknya, alat ini digunakan untuk jalan raya yang ramai. Agar

pengkonversian energi mekanik dapat berjalan dengan sempurna.

DAFTAR PUSTAKA

20