rekayasa pengaturan nyala lampu lalu lintas …repository.usd.ac.id/31975/2/145114006_full.pdf ·...

TUGAS AKHIR

REKAYASA PENGATURAN NYALA LAMPU LALU

LINTAS BERDASARKAN JUMLAH KENDARAAN

DENGAN ALGORITMA FUZZY LOGIC

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

REGINA CHELINIA ERIANDA PUTRI

NIM: 145114006

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

ENGINEERING SETTING ON TRAFFIC LIGHTS

BASED ON NUMBER OF VEHICLES WITH FUZZY

LOGIC ALGORITHM

In a partial fulfillment of the requirement

For the degree of Sarjana Teknik

Department of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technology Sanata Dharma University

REGINA CHELINIA ERIANDA PUTRI

NIM: 145114006

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO:

“YOU‟LL NEVER LEARN,

IF YOU DON‟T MAKE MISTAKES”

-Anonim-

Skripsi ini kupersembahkan kepada,

Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria

Orang tua dan Kakak-kakaku

Sahabat dan Teman-teman Seperjuangan


viii

INTISARI

Pada persimpangan jalan sering terjadi antrian kendaraan yang tidak merata ditiap

cabang, namun lama lampu lalu lintas pada semua cabang memiliki lama lampu hijau yang

tetap (tidak adaptif). Jika kondisi ini tidak diatasi maka dapat menimbulkan kemacetan

dipersimpangan.

Menanggulangi hal tersebut dibuat prototype sistem yang mengatur lama dari nyala

lampu hijau berdasarkan jumlah kendaraan. Kendaraan masuk dan keluar dari daerah

pengamatan akan dideteksi oleh sensor inframerah. Jumlah kendaraan yang diterima Slave

tiap cabang akan dikirim dengan komunikasi serial I2C ke Master. Pada mikrokontroler

master jumlah ditiap cabang akan diolah menjadi lama lampu hijau dengan bantuan

algoritma fuzzy logic. Perhitungan algoritma Fuzzy Logic diawali dengan tahap fuzzifikasi

yakni jumlah kendaraan dikelompokan dalam suatu kategori berdasarkan derajat

keanggotaan, pada penelitian ini menggunakan 4 kategori yaitu Sedikit, Sedang1, Sedang 2

dan Banyak. Selanjutnya diarahkan ke tahap defuzzifikasi dengan bantuan basis aturan.

Pada tahap deffuzifikasi terdapat 4 kategori yakni Cepat, Agak_Lama1, Agak_Lama2 dan

Lama yang merupakan kategori lama lampu hijau. Pada tahap defuzifikasi ini akan

menghasilkan lama lampu hijau menyala. Lama lampu hijau akan ditunjukan oleh aktuator

berupa lampu pilot 12V, yang akan menyala sesuai dengan lama lampu hijau dari proses

algoritma Fuzzy.

Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa algoritma Fuzzy Logic dapat mengatur

lama lampu hijau pada tiap cabang sesuai dengan banyaknya kendaraan. Jika suatu cabang

memiliki jumlah kendaraan lebih banyak dibandingkan cabang lainnya maka lama waktu

dari lampu hijau pada cabang tersebut akan lebih lama dibanding cabang lainnya.

Persentase error pengujian dengan perhitungan teoritis adalah 0.05% dan persentase

keberhasilan alat adalah 99.95%.

Kata kunci: Fuzzy logic, mikrokontroler AVR, Pengaturan Lampu Lalu Lintas


ix

ABSTRACT

At road intersections there is often a queue of vehicles that is not evenly

distributed in each branch, but for a long time the traffic lights on all branches have a fixed

green light (not adaptive). If this condition is not overcome, it can cause congestion at an

intersection.

Overcoming this was made a system prototype that regulates the duration of the

green light based on the number of vehicles. Vehicles entering and exiting the observation

area will be detected by an infrared sensor. The number of vehicles received by each

branch Slave will be sent with I2C serial communication to the Master. In the master

microcontroller the number of each branch will be processed into a long green light with

the help of fuzzy logic algorithms. The calculation of Fuzzy Logic algorithm begins with

the fuzzification stage, namely the number of vehicles grouped in a category based on the

degree of membership, in this study using 4 categories, namely Sedikit, Sedang1, Sedang 2

and Banyak. Then directed to the defuzzification stage with the help of a rule base. In the

deffuzification stage there are 4 categories, Cepat, Agak_Lama1, Agak_Lama2 and Lama,

which is the old category of green light. In the defuzification stage this will produce a long

green light. The duration of the green light will be shown by the actuator in the form of a

12V pilot lamp, which will light up according to the long green light from the Fuzzy

algorithm process.

The results of this final project indicate that the Fuzzy Logic algorithm can set the

length of the green light at each branch according to the number of vehicles. If a branch has

more vehicles than other branches, the length of time from the green light on the branch

will be longer than the other branches. The percentage of error testing with theoretical

calculations is 0.05% and the percentage of success of the tool is 99.95%.

Key Words: Fuzzy logic, mikrokontroler AVR, Pengaturan Lampu Lalu Lintas


xi

DAFTAR ISI

TUGAS AKHIR .................................................................................................................... i

FINAL PROJECT ............................................................................................................... ii

LEMBAR PERSETUJUAN............................................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................ iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .............................................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ................................................. vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI.......................................... vii

INTISARI .......................................................................................................................... viii

ABSTRACT ........................................................................................................................ ix

KATA PENGANTAR ......................................................................................................... x

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xvi

DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xix

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ........................................................................................................ 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ................................................................................................ 2

1.3. Batasan Masalah ..................................................................................................... 2

1.4. Metodologi Penelitian ............................................................................................. 2

BAB II DASAR TEORI ..................................................................................................... 4

2.1. LED Inframerah ...................................................................................................... 4

2.2. Photodioda .............................................................................................................. 5

2.3. Transistor [3] ........................................................................................................... 7


xii

2.4. LCD (Liquid Chrystal Display) .............................................................................. 8

2.4.1. Material LCD ................................................................................................... 9

2.4.2. Pengendali LCD .............................................................................................. 9

2.5. Komparator LM339 .............................................................................................. 10

2.6. Relay ..................................................................................................................... 11

2.7. Mikrokontroler ATmega32 [7] ............................................................................. 12

2.7.1. Arsiektur AVR ATmega32 ............................................................................ 12

2.7.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32 ................................................. 12

2.7.3. Organisasi Memori AVR ATmega32 ............................................................ 13

2.7.3.1. Memori Program .................................................................................... 13

2.7.3.2. Memori Data .......................................................................................... 13

2.7.4. Timer / Counter ............................................................................................. 14

2.7.5. Timer/Counter Control Register 0 ................................................................. 14

2.7.6. Timer/Counter 1 ............................................................................................ 15

2.7.7. Register TIMSK (Timer/Counter Interrupt Mask Register) .......................... 15

2.7.8. Register TIFR ................................................................................................ 16

2.7.9. Komunikasi I2C [8] ....................................................................................... 16

2.8. Mikrokontroler Atmega 8 ..................................................................................... 18

2.8.1. Arsitektur ATmega8 [9] ................................................................................ 18

2.8.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega 8 .................................................. 18

2.8.3. Organisasi Memori AVR ATmega8 .............................................................. 20

2.8.4. Interrupt ......................................................................................................... 21

2.8.4.1. MCUCR (MCU Control Register) ......................................................... 21

2.8.4.2. Register GICR ........................................................................................ 22

2.9. Fuzzy Logic ........................................................................................................... 22

2.9.1. Perbedaan Logika Fuzzy dan Logika Tegas .................................................. 22


xiii

2.9.2. Himpunan ...................................................................................................... 23

2.9.3. Dasar Logika Fuzzy ....................................................................................... 23

2.9.3.1. Fungsi Keanggotaan ............................................................................... 23

2.9.4. Cara Kerja Logika Fuzzy ............................................................................... 26

2.9.4.1. Fuzzifikasi .............................................................................................. 26

2.9.4.2. Aturan Dasar Logika Fuzzy ................................................................... 26

2.9.4.3. Mesin Penalaran Kontrol Logika Fuzzy (Inference Engine) ................. 26

2.9.4.4. Defuzzifikasi .......................................................................................... 27

BAB III PERANCANGAN .............................................................................................. 29

3.1. Proses Kerja Sistem .............................................................................................. 29

3.2. Perancangan Prototype ......................................................................................... 31

3.3. Perancangan Perangkat Keras ............................................................................... 33

3.3.1. Minimum System pada ATmega32 ............................................................... 33

3.3.2. Rangkaian pada Mikrokontroler .................................................................... 34

3.3.2.1. Rangkaian pada Master .......................................................................... 34

3.3.2.2. Rangkaian ATmega8 pada Slave A,B,C ................................................ 35

3.3.3. Rangkaian LCD ............................................................................................. 36

3.3.3.1. Rangkaian LCD pada Master ................................................................. 36

3.3.3.2. Rangkaian LCD pada Slave .................................................................... 37

3.3.4. Rangkaian Komparator .................................................................................. 38

3.3.5. Rangkaian Sensor Infra merah ...................................................................... 39

3.3.6. Rangkaian Relay ............................................................................................ 40

3.4. Perancangan Perangkat Lunak .............................................................................. 41

3.4.1. Diagram Alir Utama ...................................................................................... 41

3.4.2. Diagram Alir Anak Cabang ........................................................................... 45


xiv

3.4.3. Diagram Alir Sub Rutin Pengiriman Data dari Slave .................................... 46

3.4.4. Diagram Alir Sub Rutin Fuzzy Logic ............................................................ 47

3.5. Alogaritma Fuzzy Logic ........................................................................................ 48

3.5.1 Framework Input dan Output ........................................................................ 48

3.5.1.1. Framework Input X ................................................................................ 48

3.5.1.2. Framework Output I ............................................................................... 48

3.5.2. Kondisi Rule .................................................................................................. 49

3.5.3. Alogaritma Fuzzy Logic pada Mikrokontroler Master .................................. 50

3.5.3.1. Fuzzifikasi .............................................................................................. 50

3.5.3.2. Basis Aturan ........................................................................................... 51

3.5.3.3. Proses Defuzzifikasi ............................................................................... 51

BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN ............................................. 53

4.1. Bentuk Fisik Alat .................................................................................................. 53

4.2. Sistem Kerja Alat .................................................................................................. 55

4.3. Rangkaian Keseluruhan Sistem ............................................................................ 57

4.3.1. Rangkaian Master .......................................................................................... 57

4.3.2. Rangkaian Slave ............................................................................................ 58

4.3.3. Perubahan Perancangan ................................................................................. 59

4.4. Analisis Algoritma Fuzzy Logic............................................................................ 59

4.4.1. Perhitungan Fuzzifikasi ................................................................................. 59

4.4.2. Pemilihan Basis Aturan ................................................................................. 60

4.4.3. Perhitungan Defuzzifikasi ............................................................................. 61

4.5. Hasil Data Pengujian dan Pembahasan ................................................................. 62

4.5.1. Pengujian Hardware ..................................................................................... 62

4.5.1.1. Pengujian Sensor Inframerah dan Komparator ...................................... 62


xv

4.5.1.2. Pengujian Hardware dan Software ........................................................ 63

4.6. Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak .......................................................... 71

4.6.1. Aplikasi CodeVision AVR pada Slave .......................................................... 71

4.6.1.1. Sensor Pendeteksi Kendaraan ................................................................ 71

4.6.1.2. Pengendali Komunikasi I2C................................................................... 74

4.6.2. Aplikasi CodeVision AVR pada Master ....................................................... 75

4.6.2.1. Penerimaan Data I2C ............................................................................. 76

4.6.2.2. Subrutin Nyala Lampu Awal .................................................................. 78

4.6.2.3. Subrutin Proses Algoritma Fuzzy ........................................................... 79

4.6.2.3.1. Fuzzifikasi ........................................................................................... 80

4.6.2.3.2. Basis Aturan (Rule) ............................................................................. 83

4.6.2.3.3. Defuzzifikasi ........................................................................................ 84

4.6.2.4. Subrutin Nyala Adaptif .......................................................................... 85

4.6.2.5. Program Utama ...................................................................................... 87

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................................. 88

5.1. Kesimpulan ........................................................................................................... 88

5.2. Saran ..................................................................................................................... 88

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 89

LAMPIRAN ..................................................................................................................... L-1

Lampiran 1 Listing Program Slave A ............................................................................ L-2

Lampiran 2 Listing Program Slave B ............................................................................ L-5

Lampiran 3 Listing Program Slave C ............................................................................ L-8

Lampiran 4 Listing Program Master ........................................................................... L-11

Lampiran 5 Perhitungan Teoritis Algoritma Fuzzy Logic ......................................... L-40


xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 LED Infra merah ................................................................................................ 4

Gambar 2.2 Rangkaian Transmitter ....................................................................................... 5

Gambar 2.3 Penampang Photodioda LED ............................................................................. 5

Gambar 2.4 Prinsip Kerja Photodioda ................................................................................... 6

Gambar 2.5 Operasi reverse-bias menggunakan simbol standar ........................................... 6

Gambar 2.6. (a) Struktur PNP Transistor (b) Simbol PNP Transistor .................................. 7

Gambar 2.7. (a) Struktur NPN Transistor (b) Simbol NPN Transistor ................................. 7

Gambar 2.8. Contoh rangkaian transistor sederhana ............................................................. 8

Gambar 2.9. Kaki-kaki Pada LCD....................................................................................... 10

Gambar 2.10 Komparator LM339 ....................................................................................... 10

Gambar 2.11 Jenis Relay berdasarkan Pole dan Throw ...................................................... 11

Gambar 2.12. Konfigurasi Pin ATmega32 .......................................................................... 12

Gambar 2.13 Register TCCR0 ............................................................................................. 14

Gambar 2.14 Register TCCR1B ......................................................................................... 15

Gambar 2.15 Register TIMSK............................................................................................. 15

Gambar 2.16 Register TIFR ................................................................................................ 16

Gambar 2.17 Ilustrasi I2C ................................................................................................... 16

Gambar 2.18 Kondisi sinyal start dan stop .......................................................................... 17

Gambar 2.19 Sinyal ACK dan NACK................................................................................. 17

Gambar 2.20 Transfer Bit pada I2C bus .............................................................................. 17

Gambar 2.21 Konfigurasi Pin ATmega8 ............................................................................. 18

Gambar 2.22 Register MCU Control ................................................................................... 22

Gambar 2.23 Register GICR ............................................................................................... 22

Gambar 2.24 Perbedaan (a) logika Tegas dan (b) logika Fuzzy ........................................ 23

Gambar 2.25 Representasi Linear Naik ............................................................................... 24

Gambar 2.26 Representasi Linear Turun ............................................................................. 24

Gambar 2.27 Representasi Kurva Segitiga .......................................................................... 25

Gambar 2.28. Representasi Kurva Trapesium ..................................................................... 25

Gambar 3.1 Detail Blok Diagram ........................................................................................ 30

Gambar 3.2. Skema 2D secara keseluruhan ........................................................................ 31

Gambar 3.3. Rancangan prototype (3D). (a) prototype tampak dari atas persimpangan. ... 32


xvii

Gambar 3.4. (a) sensor kendaraan keluar. (b) sensor kendaraan yang masuk ..................... 32

Gambar 3.5 Contoh penampil Jumlah kendaraan pada Sisi C ............................................ 33

Gambar 3.6. Rangkaian Osilator ......................................................................................... 34

Gambar 3.7. Rangkaian Reset ............................................................................................. 34

Gambar 3.8 Penggunaan port pada ATMEGA32 sebagai Master ...................................... 35

Gambar 3.9 ATmega8 pada Slave ....................................................................................... 36

Gambar 3.10 Skematik LCD 20x4 ...................................................................................... 37

Gambar 3.11 Tampilan LCD pada Master .......................................................................... 37

Gambar 3.12 Rangkaian LCD pada Slave ........................................................................... 38

Gambar 3.13 Tampilan LCD pada Slave ............................................................................. 38

Gambar 3.14 Rangkaian Komparator .................................................................................. 39

Gambar 3.15. Relay Pengaktif Lampu 12VDC ................................................................... 40

Gambar 3.16 Diagram Alir Utama ...................................................................................... 42

Gambar 3.17 Flowchart Mode Nyala Lampu Awal ............................................................ 43

Gambar 3.18. Diagram Alir Anak Cabang X ...................................................................... 45

Gambar 3.19 Diagram Pengiriman Data dari Slave ............................................................ 46

Gambar 3.20 Diagram Alir Sub Rutin Fuzzy Logic ............................................................ 47

Gambar 3.21 Framework Input dan Output ....................................................................... 48

Gambar 3.22 Framework Input X ....................................................................................... 48

Gambar 3.23 Framework Output X ..................................................................................... 49

Gambar 4.1 (a) Prototype Tampak Atas. (b) Prototype keseluruhan salah satu sis ........... 53

Gambar 4.2. (a) Sensor Kendaraan Keluar. (b) Sensor Kendaraan Masuk. (c) Lampu Lalu

Lintas. .................................................................................................................................. 54

Gambar 4.3 (a) Board Relay Lampu Lalu Lintas (b) Board Komparator .......................... 54

Gambar 4.4. (a) Board pada Slave (b) Board pada Master ............................................... 55

Gambar 4.5. Tampilan LCD 16x2 Slave A ......................................................................... 56

Gambar 4.6 Penampil CD 20x4 pada Master ...................................................................... 56

Gambar 4.7 Rangkaian Master ............................................................................................ 57

Gambar 4.8 Rangkaian Aktuator pada Master .................................................................... 58

Gambar 4.9 Rangkaian Keseluruhan Slave ......................................................................... 58

Gambar 4.10. Inisialisasi dan pendeklarasian program pada Slave A ................................. 71

Gambar 4.11. Setting Awal untuk mengaktifkan fungsi Interupsi ...................................... 72


xviii

Gambar 4.12 Listing Program untuk fungsi Interupsi ......................................................... 72

Gambar 4.13 listing program pada void main() slave ......................................................... 73

Gambar 4.14. (a)Setting Port SDA dan SCL I2C Slave. (b) Setting alamat dari Slave ....... 74

Gambar 4.15. Listing Program I2C pada Slave A ............................................................... 74

Gambar 4.16. Void main komunikasi I2C ........................................................................... 75

Gambar 4.17. Inisialisasi dan deklarasi program pada Master ............................................ 76

Gambar 4.18. (a) pengaktifan fungsi I2C (b) inisialisasi port SDA dan SCL Master......... 76

Gambar 4.19. Listing Program I2C ..................................................................................... 77

Gambar 4.20. Penampil jumlah kendaraan tiap cabang ...................................................... 78

Gambar 4.21. Tampilan saat nyala lampu awal ................................................................... 79

Gambar 4.22. Listing program nyala lampu awal ............................................................... 79

Gambar 4.23. Listing program “fuzzifikasi()” ..................................................................... 80

Gambar 4.24. Frame pada pemrograman ............................................................................ 80

Gambar 4.25. Inisialisasi global untuk fungsi “pemilihan()” ............................................. 81

Gambar 4.26 Contoh data yang masuk dalam 2 kategori .................................................... 81

Gambar 4.27. Listing program fungsi “pemilihan()” sisi A ............................................... 82

Gambar 4.28. Listing program "basis_aturan()" ................................................................. 83

Gambar 4.29 Contoh penegasan MOM (a) fungsi turun (b) fungsi naik dan turun ........... 84

Gambar 4.30. Listing program fungsi "defuzzifikasi ()" ...................................................... 84

Gambar 4.31. Fungsi "fuzzy()" ............................................................................................ 85

Gambar 4.32. Listing program nyala lampu adaptif cabang A ............................................ 85

Gambar 4.33. Fungsi "penampil_waktu()" .......................................................................... 86

Gambar 4.34. Listing fungsi "semua_merah()" dan "nyala_adaptif_a()" ........................... 87

Gambar 4.35. Keseluruhan fungsi yang digunakan "cabang_a()" ...................................... 87

Gambar 4.36. Void main program pada Master .................................................................. 87


xix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Penggunaan CS02, CS01, dan CS00 pada TCCR0 ............................................. 14

Tabel 2.2 Penggunaan CS02, CS01, dan CS00 pada TCCR1B .......................................... 15

Tabel 2.3. Port B pada ATmega8 ........................................................................................ 18

Tabel 2.4 Port C ATmega8 .................................................................................................. 19

Tabel 2.5 Port D pada ATmega8 ......................................................................................... 19

Tabel 2.6 Setting kondisi pada INTx ................................................................................... 22

Tabel 3.1. Ukuran Real di Lapangan ................................................................................... 32

Tabel 3.2 Keterangan Penggunaan Pin Master ................................................................... 35

Tabel 3.3 Penggunaan Pin Slave 1 ...................................................................................... 36

Tabel 3.4 Penggunaan Pin LCD ATmega32 ....................................................................... 37

Tabel 3.5 Penamaan Pin LCD pada Slave ........................................................................... 38

Tabel 3.6 Penamaan sensor infra merah .............................................................................. 41

Tabel 3.7 Rincian Mode Awal ............................................................................................. 44

Tabel 3.8 Pewaktuan lampu pada mode nyala lampu awal ................................................. 45

Tabel 3.9 Kondisi Rules ...................................................................................................... 49

Tabel 3.10 Derajat Keanggotaan Framework Input ............................................................ 50

Tabel 4.1 Data dengan kategori terpilih .............................................................................. 60

Tabel 4.2 Defuzzifikasi Penegasan MOM ........................................................................... 61

Tabel 4.3 Data Tegangan Sensor dan Komparator .............................................................. 63

Tabel 4.4 Data Pengujian cabang A ................................................................................... 64

Tabel 4.5 Data Pengujian cabang B ..................................................................................... 66

Tabel 4.6 Data Pengujian cabang C ..................................................................................... 68

Tabel 4.7 Output "basis_aturan()" ...................................................................................... 83


1

1. BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan transportasi pada zaman ini sangat pesat, hal ini menyebabkan daya

tarik peminat kendaraan menjadi semakin banyak. Pertambahan jumlah kendaraaan

menyebabkan lalu lintas menjadi padat. Di kota-kota besar sering terjadi kemacetan pada

persimpangan jalan, ditambah dengan tingkat urbaninasi baik untuk bekerja maupun

aktivitas masyarakat yang tidak menentu sering menimbulkan kesenjangan jumlah

kendaraan pada masing-masing cabang persimpangan jalan. Kesenjangan jumlah

kendaraan ini dapat terurai, namun membutuhkan waktu yang lebih lama jika hanya

dengan sistem pewaktuan lampu lalu lintas biasa (tidak adaptif). Oleh karena itu

dibutuhkan perangkat pengatur timer lampu lalu lintas berdasarkan jumlah kendaraan yang

bertujuan untuk mengontrol lama nyala lampu lalu lintas.

Sudah ada solusi yang ditawarkan dengan judul “Perangkat Pengatur Timer Lampu

Lalu Lintas Berdasarkan Antrian Kendaraan” [1]. Kelebihan dari alat ini adalah

menggunakan 1 mikrokontroler dan area yang diamati ada 2 cabang.

Dalam Tugas Akhir ini akan dibuat sistem pengatur lampu lalu lintas berdasarkan

jumlah kendaraan dengan ATmega32 sebagai pemroses data, dan ATmega8 pada setiap

cabang. Jumlah kendaraan yang akan mengantri pada tiap sisi akan dideteksi oleh sensor

infra merah yang ada di ATmega8.

Prinsip kerja sistem ini adalah input berupa jumlah kendaraan tiap cabang. Tahap

pertama proses pengambilan data pada mikrokontroler slave adalah dengan terdeteksinya

prototype kendaraan oleh sensor infra merah. Pemasangan sensor adalah pada setiap

persimpangan akan diberi 2 sensor infra merah, yang mana sensor infra merah-1 akan

bekerja sebagai sensor kendaraan input dan sensor infra merah-2 akan bekerja sebagai

sensor output. Kedua sensor infra merah itu akan menjadi masukan dari masing-masing

mikrokontroler slave. mikrokontroler master akan bekerja sebagai prosessor untuk

mengontrol lama waktu dari nyala lampu lalu lintas, sehingga dapat meningkatkan efisiensi

waktu dari pengguna jalan saat melewati persimpangan. Data yang telah dibaca dari

mikrokontroler master dan slave akan ditampilkan pada LCD 20x4 sebagai pemberi

informasi.


2

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah membuat hardware (prototype) dan

software untuk rekayasa pengaturan lampu lalu lintas berdasarkan jumlah kendaraan.

Manfaat dari pembuatan alat ini adalah menjadi salah satu solusi untuk mengurai

kesenjangan jumlah kendaraan yang terjadi di persimpangan (pertigaan).

1.3. Batasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini mengarah pada tujuan dan menghindari terlalu kompleks

permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan-batasan masalah yang sesuai

dengan judul tugas akhir ini. Adapun batasan masalahnya antara lain:

a. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega32.

b. Model persimpangan jalan yang dipakai adalah simpang tiga (pertigaan).

c. Ukuran prototype 220x120cm, panjang jalur 100cm, lebar jalur 14cm.

d. Kapasitas dari setiap jalur adalah 10 unit mobil mainan dengan rasio 1:60 dimana

tiap skala 1 mewakili 7cm.

e. Prototipe kendaraan yang digunakan adalah mobil mainan tanpa baterai.

f. Sensor infra merah digunakan sebagai sensor pendeteksi kendaraan.

g. Sensor infra merah yang digunakan adalah yang berbentuk LED, yang dipasang

dengan jarak antar masing-masing sensor sejauh 90cm.

h. Pemrograman menggunakan perangkat lunak CVAVR.

i. Aktuator berupa lampu lalu lintas merah, kuning, hijau 12V DC.

j. Penampil waktu dan jumlah kendaraan ditampilkan dengan LCD 20x4.

k. Data yang ditampilkan berupa jumlah unit mobil pada tiap cabang (LCD Slave)

dan lama waktu lampu merah,kuning,hijau menyala pada LCD master.

l. Algoritma yang digunakan dengan Fuzzy Logic

1.4. Metodologi Penelitian

1. Studi Literatur, yaitu dengan cara membaca buku-buku, jurnal-jurnal dan sumber

internet yang terpercaya yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dalam

tugas akhir ini.

2. Perancangan subsistem hardware. Pada tahap ini, penulis mencari bentuk pemodelan

yang optimal dari keseluruhan sistem dan mempertimbangkan bermacam-macam

faktor permasalahan dan kebutuhan yang ditentukan.


3

3. Pembuatan subsistem hardware. Pada tahap ini penulis membuat hardware dari alat

agar pada perancangan software dapat langsung diaplikasikan. Masukan pertama

berupa sensor infra merah-in yang akan mendeteksi adanya kendaraan yang masuk

ke area penelitian dan sensor infra merah-out yang akan mendeteksi adanya

kendaraan yang keluar.

4. Pembuatan subsistem software. Meliputi programming, pada tahap ini penulis

menggunakan mikrokontroler ATmega32 sebagai kontroler dan pengambil

keputusan yang dimasukan dengan bahasa pemrograman C menggunakan software

Codevision AVR.

5. Eksperimen, yaitu dengan melakukan praktek uji coba berupa pengujian terhadap

hardware dan software dari pembuatan alat dalam tugas akhir.

6. Proses pengambilan data. Pada tahap ini proses pengambilan data dilakukan dengan

cara mengamati data dibaca oleh sensor infra merah pada masing-masing

mikrokontroler slave yang akan tertampil di LCD 20x4 pada mikrokontroler Master.

Mobil mainan akan merepresentasikan kendaraan yang ada di persimpangan jalan.

Lalu nyala lampu akan berubah menyesuaikan dari jumlah kendaraan setiap sisinya.

Semakin banyak jumlah kendaraan akan diatasi dengan memperpanjang waktu

lampu hijau menyala.

7. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisis dilakukan dengan cara

membandingkan data yang dibaca dari jumlah kendaraan dengan lama waktu nyala

lampu dari ketiga sisi. Pengecekan dilakukan dengan membaca data tertampil pada

LCD.


4

2. BAB II

DASAR TEORI

2.1. LED Inframerah

Sensor Infra merah yang digunakan adalah LED infra merah. LED infra merah

adalah sebuah penghasil cahaya, yang menghasilkan spectrum infra merah. LED infra

merah menghasilkan panjang gelombang yang sama dengan yang dapat diterima oleh

photodetektor silikon, sehingga LED infra merah dapat dipasangkan dengan Photodioda.

LED inframerah digunakan untuk menghasilkan radiasi inframerah, yang merupakan

P-N junction dimana pada saat LED infra merah dihubungkan secara pra-tegangan (bias

forward), apabila pada anoda diberi tegangan yang lebih positif dari pada katoda pada

LED, arus akan mengalir. Reaksi pada semikonduktor adalah terjadinya perpindahan

elektron dari tipe N menuju tipe P serta perpindahan hole dari tipe P ke tipe N pada pita

valensinya. Akibatnya terjadi rekombinasi antara elektron dan hole maka akan melepaskan

energi yang berupa pancaran cahaya. Dengan berkurangnya arus input dan naiknya suhu,

maka efisiensi pancaran cahaya akan berkurang. Penampang dari LED infra merah

ditunjukan pada Gambar 2.1. [2]

Gambar 2.1 LED Infra merah

Pada LED infra merah memancarkan cahaya yang tidak dapat dilihat oleh mata. LED

akan memancarkan gelombang cahaya pada sebuah panjang gelombang tunggal, atau dapat

dikatakan pada frekuensi tunggal. Namun sesungguhnya LED akan memancarkan

gelombang cahaya dengan satu daerah panjang gelombang. Daerah ini disebut sebagai

panjang gelombang. Pada umumnya LED mempunyai panjang gelombang sebesar 20 –

100 nm. Rangkaian Transmitter yang digunakan adalah dengan seri antara resistor dengan

LED infra merah.


5

Gambar 2.2 Rangkaian Transmitter

Transmitter dirangkai seperti pada Gambar 2.2, rumus yang digunakan untuk

menentukan tahanan (resistor) pada transmitter inframerah adalah:

RT =

(2.1)

2.2. Photodioda

Photodioda merupakan sensor cahaya semikonduktor yang dapat mengubah besaran

cahaya menjadi besaran listrik. Photodioda adalah dioda yang aktif berdasarkan dari

intensitas cahaya, dengan sambungan P-N yang cara kerjanya dipengaruhi oleh cahaya.

Penampang pada photodioda ditunjukan dengan Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Penampang Photodioda LED

Prinsip kerjanya sama dengan dioda pada umumnya. Jika photodioda terkena cahaya

maka photodioda akan bekerja seperti resistor. Photodioda akan memberikan resistansi

yang besar agar arus yang mengalir semakin mengecil atau sebaliknya. Cahaya yang dapat

dideteksi oleh photodioda adalah sinar infra merah, ultraviolet hingga sinar X. Cara kerja

photodioda ditunjukan dengan Gambar 2.4, cahaya yang masuk ke photodioda akan

menghasilkan elektron-elektron dan masuk ke pita konduksi dan mengalir kearah positif

dari sumber tegangan, sedangkan hole yang dihasilkan mengalir ke arah negative sumber

tegangan. Besarnya pasangan elektron ataupun hole tergantung dari intensitas cahaya yang

I

VTx


6

diserap oleh photodioda dalam hal ini besarnya yang dihasilkan bergantung dari besar

kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh inframerah.

Gambar 2.4 Prinsip Kerja Photodioda

Photodioda adalah perangkat yang beroperasi dalam bias terbalik, seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2.5, di mana I adalah reverse light current. Photodioda memiliki

jendela transparan kecil yang memberikan cahaya untuk menyinari pn junction.

Gambar 2.5 Operasi reverse-bias menggunakan simbol standar

Photodioda berbeda dari dioda penyearah dimana ketika pn juntion terpapar cahaya,

arus balik meningkat dengan intensitas cahaya. Ketika tidak ada cahaya, arus balik hampir

dapat diabaikan dan disebut dark current. arus balik untuk partikel ini kira-kira 1.4 uA

pada tegangan reverse bias 10 V dengan irradiance 0,5mW/cm². Karena itu, hambatan

dari perangkat ini adalah:

(2.2)

Pada 20mW/cm², arus kira-kira 55uA pada VR = 10 V. Perhitungan ini menunjukkan

bahwa photodioda dapat digunakan sebagai perangkat variable-resistance yang dapat

dikontrol oleh intensitas cahaya. [3]


7

2.3. Transistor [3]

Transistor adalah perangkat yang terdiri dari tiga lapis N-P-N atau P-N-P seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.6.(a)(b) dan Gambar 2.7.(a)(b)

3.

„(a) (b)

Gambar 2.6. (a) Struktur PNP Transistor (b) Simbol PNP Transistor

„(a) „(b)

Gambar 2.7. (a) Struktur NPN Transistor (b) Simbol NPN Transistor

Perubahan pada arus basis akan mengakibatkan perubahan yang telah dikuatkan

pada arus kolektor pada tegangan kolektor-emitor yang dikenakan padanya. Simbol

yang sesuai dengan Gambar 2.6 (b). Tegangan dadal akan dicapai bila tegangan yang

ditambahkan mencapai suatu batas. Tegangan balik kolektor-emitor yang dapat

menyebabkan dadal pada sambungan basis-emitor. Pada Gambar 2.6 (a) dan (b),

ditunjukkan transistor P-N-P yang mempunyai karakteristik yang menyerupai transistor

N-P-N, tapi arus dan tegangannya dalam arah kebalikannya. Pada kondisi saturasi (jenuh)

dan keadaan cut-off (mati) maka transistor dapat dijadikan saklar dengan pemutus

dan penyambung (tegangan pada basisnya).


8

Gambar 2.8. Contoh rangkaian transistor sederhana

Pada Gambar 2.8. merupakan contoh rangkaian transistor, dimana kondisi cut off,

transistor berada di wilayah cut off ketika persimpangan basis-emitor tidak forward-bias.

Mengabaikan arus bocor, semua arus nol, dan VCE sama dengan VCC.

VCE (cutoff) = VCC (2.3)

Pada kondisi Saturasi, ketika persimpangan basis-emitor berada forward-bias dan ada

arus basis yang cukup untuk menghasilkan arus kolektor maksimum, maka transistor

saturasi. Rumus untuk arus saturasi kolektor adalah:

(2.4)

Karena VCE (sat) sangat kecil dibandingkan dengan VCC, sehingga dapat diabaikan.

Nilai minimum dari arus basis yang dibutuhkan untuk menghasilkan kejenuhan adalah:

(2.5)

Biasanya, IB harus secara signifikan lebih besar dari IB(min) untuk memastikan

bahwa transistor sudah jenuh. Tegangan yang melewati RB adalah:

VRB = VIN – VBE (2.6)

Kemudian nilai hambatan RB dapat diketahui menggunakan Hukum Ohm seperti :

(2.7)

2.4. LCD (Liquid Chrystal Display)

LCD (Liquid Chrystal Display) adalah suatu jenis media yang berfungsi untuk

menampilkan suatu data berupa karakter menggunakan kristal cair. LCD terdiri dari

lapisan cair diantara dua pelat kaca. Film transparan diletakan dibelakang kaca dapat

menghantarkan listrik atau back plane.


9

2.4.1. Material LCD

LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan

elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan

elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik

(tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan

elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan

polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang

dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan

segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin

ditampilkan.

2.4.2. Pengendali LCD

Pada LCD terdapat mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengendali tampilan

karakter LCD. Pada tiap mikrokontroler dilengkapi dengan memori dan register sebagai

berikut [4].

DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter

yang akan ditampilkan berada.

CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk

menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah

sesuai dengan keinginan.

CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori yang

menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar

yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal

Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mengambilnya sesuai alamat memorinya

dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM

Register control yang terdapat dalam suatu LCD adalah sebagai berikut:

Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke

panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status

dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.

Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau ke

DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM

sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.

Fungsi dari kaki-kaki pada pin LCD ditunjukan pada Gambar 2.9.


10

Gambar 2.9. Kaki-kaki Pada LCD

Pin data (D0-D7) adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan

menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari

rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data

yang masuk, apakah data atau perintah. Logika Low menunjukan yang masuk adalah

perintah, sedangkan Logika High menunjukan data.

Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data,

sedangkan High baca data.

Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

Pin VO (Contrast) berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini

dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground,

sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

2.5. Komparator LM339

Komparator berfungsi untuk membandingkan input yang diterima. Komparator

konvensional umumnya merupkan sebuah penguat opearasional (op-amp). ditunjukan pada

Gambar 2.10

Gambar 2.10 Komparator LM339

Komparator terdiri atas 2 input, Vin (masukan dari sensor) dan Vref (tegangan

referensi). Jika tegangan Vin lebih besar dari tegangan Vref, maka Vo akan mengeluarkan

logika 1 yang berarti 5V atau setara dengan VCC. Sebaliknya Vin lebih kecil dari tegangan

Vref, maka Vo akan mengeluarkan logika 0 yang berarti 0V [5].


11

2.6. Relay

Relay adalah komponen yang terdiri dari sebuah kumparan berinti besi yang akan

menghasilkan elektromagnet ketika kumparannya dialiri oleh arus listrik. Elektromagnet

ini kemudian menarik mekanisme kontak yang akan menghubungkan kontak Normally-

Open (NO) dan membuka kontak Normally-Closed (NC). Normally disini berarti relay

dalam keadaan non-aktif atau non-energized, atau kumparan relay tidak dialiri arus. Jadi

kontak Normally-Open (NO) adalah kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada

di posisi OPEN (terbuka), dan kontak Normally-Closed (NC) adalah kondisi awal sebelum

diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup). [6]

Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay

dapat digolongkan seperti ditunjukan pada Gambar 2.11 :

Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2

Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.

Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3

Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.

Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal,

diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2

Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang

dikendalikan oleh 1 Coil.

Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal

sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay

SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk

Coil.

Gambar 2.11 Jenis Relay berdasarkan Pole dan Throw


12

2.7. Mikrokontroler ATmega32 [7]

AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-

bit yang diproduksi oleh Atmel.

2.7.1. Arsiektur AVR ATmega32

Mikrokontroler ATmega32 memiliki arsitektur sebagai berikut: Saluran IO

sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

a. ADC 10 bit sebanyak 8 Channel.

b. Tiga buah Timer/Counter yaitu Timer 0, Timer 1, dan Timer 2.

c. Watchdog Timer dengan osilator internal.

d. SRAM sebanyak 512 byte.

e. Memori Flash sebesar 32kb.

f. Sumber Interupsi internal dan eksternal.

g. Port SPI (Serial Pheriperal Interface).

h. EEPROM on board sebanyak 512 byte.

i. Komparator analog.

j. Port USART (Universal Synchronus Asynchronus Receiver Transmitter )

2.7.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32

Gambar 2.12. Konfigurasi Pin ATmega32

Konfigurasi pin mikrokontroler ATmega32 memiliki 40-pin DIP (Dual On-Line

Package) ATmega32 memiliki konfigurasi pada Gambar 2.12. sebagai berikut:

a. VCC , sebagai power supply

b. GND , sebagai ground

c. Port A (PA7...PA0), berfungsi sebagai input analog pada ADC (Analog Digital

Converter). Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah.


13

d. Port B (PB7...PB0), adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-

up (yang dipilih untuk beberapa bit)

e. Port C (PC7...PC0), adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-


f. Port D (PD7...PD0), adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-


g. RESET , sebagai reset input.

h. XTAL1 , sebagai input oscillator.

i. XTAL2 , sebagai output oscillator.

j. AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk Port A dan ADC.

k. AREF adalah pin referensi analog untuk ADC.

Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter dan port I/O 8-bit dua

arah. Port B, Port C, Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal

pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit)

2.7.3. Organisasi Memori AVR ATmega32

Mikrokontroler ATmega32 memiliki 3 jenis memori yaitu memori program,

memori data dan EEPROM. Masing-masing memiliki ruang sendiri dan terpisah, sebagai

berikut:

2.7.3.1. Memori Program

Kode program disimpan dalam flash memory, yaitu memori jenis non-volatile yang

tidak akan hilang datanya meskipun catu daya dimatikan. Dalam ATmega32 terdapat 32

Kbyte On-Chips di dalam sistem Memory Flash Reprogrammable untuk menyimpan

programa. Untuk keamanan perangkat lunak, flash memori dibagi menjadi dua bagian,

yaitu boot program dan bagian aplikasi program.

2.7.3.2. Memori Data

Memori daya adalah memori RAM (Random Access Memory) yang digunakan

untuk keperluan program. Memori data terdiri dari 32 General Purpose Register (GPR)

yang merupakan register khusus yang bertugas khusus untuk membantu eksekusi program

oleh Arithmetic Logic Unit (ALU) dan I/O Register dan additional I/O yang difungsikan

khusus untuk mengendalikan berbagai peripheral dalam mikrokontroler antara lain pin,

port, Timer/Counter, USART. ATmega32 memiliki kapasitas memori data sebesar 608

Byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register I/O dan SRAM.


14

2.7.4. Timer / Counter

Timer/Counter adalah fitur dalam mikrokontroler yang memiliki fungsi sebagi

pewaktu (timer) atau sebagai pencacah (counter) suatu nilai cacahan. Pada mikrokontroler

AVR ATMEGA32, fitur Timer/Counter juga dapat difungsikan sebagai pembangkit sinyal

gelombang pulse width modulation (PWM) yang dapat digunakan pada peranti-peranti

yang membutuhkan sinyal gelombang PWM dalam operasinya. ATmega32 mempunyai 3

buah Timer/Counter yakni Timer /Counter 0 (8bit), Timer /Counter 1 (16bit), Timer /

Counter 2 (8bit).

Pada fungsi timer isi register ditambah satu setiap siklus mesin. Pada fungsi

counter, penambahan isi register diatur oleh user secara software. Apabila periode waktu

tertentu telah dilampaui, Timer/Counter segera menginterupsi mikrokontroler untuk

memberitahukan bahwa perhitungan peritode waktu telah selesai dilaksanakan.

2.7.5. Timer/Counter Control Register 0

Timer/Counter 0 merupakan 8 bit Timer/Counter, pengaturan Timer/Counter 0

diatur oleh TCCR0 (Timer/Counter control register 0) yang ditunjukan oleh Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Register TCCR0

Bit 3-7 memiliki fungsi untuk melakukan setting pada PWM

Bit 2, 1, 0 (CS02, CS01, CS00)

Clock Select. Ketiga bit tersebut memilih sumber clock yang akan digunakan oleh

Timer/Counter. Dengan konfigurasi yang ditunjukan oleh Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Penggunaan CS02, CS01, dan CS00 pada TCCR0

CS02 CS01 CS00 Deskripsi

0 0 0 Tidak ada sumber clock (Timer/Counter berhenti)

0 0 1 ClkI/O/tidak ada prescaling

0 1 0 ClkI/O/8 (dari prescaling)

0 1 1 ClkI/O/64

1 0 0 ClkI/O/256(dari prescaling)


1 1 0 Sumber Clock eksternal pada pin T0. Clock pada Falling edge

1 1 1 Sumber Clock eksternal pada pin T0. Clock pada Rising edge


15

2.7.6. Timer/Counter 1

Timer/Counter 1 memiliki perbedaan dengan timer yang lain yakni menggunakan 16

bit Timer Counter yang ditunjukan oleh Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Register TCCR1B

Bit 2,1,0 (CS11, CS12, CS10)

Clock Select. Ketiga bit tersebut (CS2/CS1/CS0) mengatur sumber clock yang

digunakan untuk Timer/Counter1, dengan konfigurasi ditunjukan oleh Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Penggunaan CS02, CS01, dan CS00 pada TCCR1B

CS02 CS01 CS00 Deskripsi

0 0 0 Tidak ada sumber clock (Timer/Counter berhenti)

0 0 1 ClkI/O/tidak ada prescaling


0 1 1 ClkI/O/64

1 0 0 ClkI/O/256(dari prescaling)


1 1 0 Sumber Clock eksternal pada pin T1. Clock pada Falling edge

1 1 1 Sumber Clock eksternal pada pin T1. Clock pada Rising edge

2.7.7. Register TIMSK (Timer/Counter Interrupt Mask Register)

Bit pada register TIMSK ditunjukan oleh Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Register TIMSK

Bit2: TOIE 1/0 (Timer Overflow Interrupt Enable)

Berfungsi untuk mengaktifkan interupsi Overflow TCNT1 ketika bit ini di set (1).

Bit 3-4: OCIE1 B/A (Output Compare Match Interrupt Enable)

Berfungsi untuk mengaktifkan Interupsi Output Compare B Match ketika bit ini

diaktifkan (1).

Bit 5 TCIE1: Timer/Counter 1, Input Capture Interrupt Enable

Berfungsi untuk mengaktifkan input capture ketika bit ini di aktifkan (bernilai 1).


16

2.7.8. Register TIFR

Bit pada register TIFR yang ditunjukan oleh Gambar 2.16.

Gambar 2.16 Register TIFR

Bit 2: TOV1

Bit TOV1 adalah flag/indicator terjadinya timer overflow

Bit 3: OCF1B

Bit OCF1 adalah flag/indicator terjadinya timer1 compare B match

Bit 4: OCF1A

Bit OCF1 adalah flag/indicator terjadinya timer1 compare A match

Bit 5: ICF1

Bit ICF1 adalah flag indicator terjadinya input capture pada pin ICP1 (PortB.0)

2.7.9. Komunikasi I2C [8]

I2C (Inter-Integrated Circuit) umumnya disebut sebagai “two-wire interface”.

Konfigurasi I2C ditunjukan pada Gambar 2.17

Gambar 2.17 Ilustrasi I2C

Pada komunikasi Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar

komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didesain khusus untuk

mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan

SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya.

Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C Bus dapat dioperasikan

sebagai Master dan Slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C Bus

dengan membentuk sinyal Start, mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal Stop,

dan membangkitkan sinyal clock. Slave adalah piranti yang dialamati master.

Sinyal Start merupakan sinyal untuk memulai semua perintah, didefinisikan

sebagai perubahan tegangan SDA dari “1” menjadi “0” pada saat SCL “1”.


17

Sinyal Stop merupakan sinyal untuk mengakhiri semua perintah, didefinisikan sebagai

perubahan tegangan SDA dari “0” menjadi “1” pada saat SCL “1”. Kondisi

sinyal Start dan sinyal Stop ditunjukan pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18 Kondisi sinyal start dan stop

Sinyal dasar yang lain dalam I2C Bus adalah sinyal acknowledge yang disimbolkan

dengan ACK Setelah transfer data oleh master berhasil diterima slave, slave akan

menjawabnya dengan mengirim sinyal acknowledge, yaitu dengan membuat SDA menjadi

“0” selama siklus clock ke 9. Ini menunjukkan bahwa Slave telah menerima 8 bit data

dari Master. Kondisi sinyal acknowledge seperti tampak pada Gambar 2.19

Gambar 2.19 Sinyal ACK dan NACK

Dalam melakukan transfer data pada I2C Bus, kita harus mengikuti tata cara yang

telah ditetapkan yaitu:

Transfer data hanya dapat dilakukan ketikan Bus tidak dalam keadaan sibuk.

Selama proses transfer data, keadaan data pada SDA harus stabil selama SCL

dalam keadan tinggi. Keadaan perubahan “1” atau “0” pada SDA hanya dapat

dilakukan selama SCL dalam keadaan rendah. Jika terjadi perubahan keadaan SDA

pada saat SCL dalam keadaan tinggi, maka perubahan itu dianggap sebagai

sinyal Start atau sinyal Stop. ditunjukan pada Gambar 2.20.

Gambar 2.20 Transfer Bit pada I2C bus


18

2.8. Mikrokontroler Atmega 8

2.8.1. Arsitektur ATmega8 [9]

ATmega8 adalah mikrokontroller CMOS 8-bit berarsitektur AVRRISC yang

memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi

daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS

pada frekuensi 16MHz. Untuk ATmega8 dapat bekerja pada tegangan antara 4.5-5.5 V.

2.8.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega 8

Gambar 2.21 Konfigurasi Pin ATmega8

Gambar 2.21 menunjukan konfigurasi dari setiap pin dari ATmega8 yang memiliki

28 Pin, masing-masing pin memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun

fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8 :

a. VCC , merupakan supply tegangan digital.

b. GND, merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding

c. Port B (PB0…PB7) , Port B yang merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang

di dalam masing-masing pin terdapat pull-up resistor. Fungsi pada port B ditunjukan

pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3. Port B pada ATmega8

Pin Port Fungsi Alternatif

PB7 XTAL2 (Chip Clock Oscillator pin2)

TOSC2 (Timer Oscillator pin 2)

PB6 XTAL1 (Chip Clock Oscillator pin 1 atau Input Clock Eksternal)

TOSC1 (Timer Oscillator pin 1)

PB5 SCK (Clock Input Bus Master SPI)

PB4 MISO (Bus Master Master Input/Output Slave)

PB3 MOSI (Bus Master Master Output/ Input Slave)

OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

PB2 SS (Bus Master SPI selector)

OC1B (Timer/Counter 1 Output Compare Match B Output)

PB1 OC1A (Timer/Counter 1 Output Compare Match A Output)

PB0 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)


19

d. Port C (PC5…PC0), Port C yang merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang

di dalam masing-masing pin terdapat pull-up resistor. Fungsi pada port C ditunjukan

pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Port C ATmega8

Port Pin Fungsi Alternatif

PC6 RESET (Reset Pin)

PC5 ADC5 (ADC input Channel 5)

SCL (Jalur Clock Serial Bus Two-wire )


SDA (Jalur Clock Serial Bus Data Input/Output Two-wire )





e. RESET/PC6 , Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai

pin I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan setiap pin yang terdapat

pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini

akan berfungsi sebagai input reset. Jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah

dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, maka akan menghasilkan

suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.

f. Port D (PD7…PD0). Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-

up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan setiap port yang lain. Hanya saja pada

port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi

sebagai masukan dan keluaran atau biasa disebut dengan I/O. Fungsi pada port D

ditunjukan pada Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Port D pada ATmega8

Port Pin Fungsi Alternatif

PC7 AIN1 (Analog Komparator Input Negatif)

PC6 AIN0 (Analog Komparator Input Positif)

PC5 T1 (Timer/Counter 1 Eksternal Counter Input)

PC4 XCK (USART Eksternal Clock Input/Output)

T0 (Timer/Counter 0 Eksternal Clock Input)

PC3 INT1 (Input Eksternal Interrupt 1)

PC2 INT0 (Input Eksternal Interrupt 0)

PC1 TXD (Output Pin USART)

PC0 RXD (Input Pin USART)


20

g. AVCC, Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus

dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja.

Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk

menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka

AVCC harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.

h. AREF, merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.

2.8.3. Organisasi Memori AVR ATmega8

Memori ATmega yang terbagi menjadi tiga yaitu :

1. Memori Flash

Memori flash adalah memori ROM tempat kode-kode program berada. Kata flash

menunjukan jenis ROM yang dapat ditulis dan dihapus secara elektrik. Memori flash

terbagi menjadi dua bagian, yaitu bagian aplikasi dan bagian boot. Bagian

aplikasi adalah bagian kode-kode program apikasi berada. Bagian boot adalah

bagian yang digunakan khusus untuk booting awal yang dapat diprogram untuk

menulis bagian aplikasi tanpa melalui 18 programmer/downloader, misalnya

melalui USART.

2. Memori Data

Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan program.

Memori data terbagi menjadi empat bagian, yaitu 32 GPR (General Purphose

Register) adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program

oleh ALU (Arithmetic Logic Unit), dalam instruksi assembler setiap instruksi harus

melibatkan GPR. Dalam bahasa C biasanya digunakan untuk variabel global

atau nilai balik fungsi dan nilai-nilai yang dapat memperingan kerja ALU. Dalam

istilah processor computer sehari-hari GPR dikenal sebagai “chace memory”. I/O

register dan aditional I/O register adalah register yang difungsikan khusus untuk

mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroller seperti pin port,

Timer/Counter, usart dan lain-lain. Register ini dalam keluarga mikrokontroller

MCS51 dikenal sebagi SFR (Special Function Register).

3. EEPROM

EEPROM adalah memori yang dapat mengendap ketika chip mati (off), digunakan

untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan catu daya.

4. Timer/Counter 0


21

Timer/Counter 0 adalah sebuah Timer/Counter yang dapat mencacah sumber

pulsa/clock baik dari dalam chip (timer)ataupun dari luar chip (counter) dengan

kapasitas 8-bit atau 256 cacahan. Timer/Counter dapat digunakan untuk :

a) Timer/Counter biasa

b) Clear Timer on Compare Match (selain ATmega8)

c) Generator frekuensi (selain ATmega8)

d) Counter pulsa eksternal

5. Komunikasi Serial Pada ATmega8

Mikrokontroller AVR ATmega8 memiliki port USART pada pin 2 dan pin 3

untuk melakukan komunikasi data antara mikrokontroller dengan mikrokontroller

ataupun mikrokontroller dengan komputer. USART dapat difungsikan sebagai

transmisi data sinkron, dan asinkron. Sinkron berarti clock yang digunakan antara

transmiter dan receiver satu sumber clock. Sedangkan asinkron berarti transmitter

dan receiver mempunyai sumber clock sendiri-sendiri. USART terdiri dalam tiga

blok yaitu clock generator, transmiter, dan receiver.

2.8.4. Interrupt

Interupt adalah kondisi yang membuat CPU berhenti dari rutinitas yang sedang

dikerjakan dan mengerjakan rutin lain (rutin interupsi). ATmega8 memiliki 2 interupsi,

yaitu INT0 dan INT1. Low Level akan memicu kapan pun pin merasakan sinyal LOW

(GND). Setiap pemicu Perubahan Logika saat ini pin berubah dari HIGH (VCC) menjadi

LOW (GND) atau dari LOW (GND) menjadi HIGH (VCC). Pada Falling Edge akan

memicu interupsi saat pin mulai dari HIGH (VCC) sampai LOW (GND). Di Rising Edge

akan memicu interupsi saat pin tersebut beralih dari LOW (GND) ke HIGH (VCC).

Interupsi dapat dikonfigurasi tiap INTx secara mandiri dengan register sebagai berikut:

2.8.4.1. MCUCR (MCU Control Register)

Bit pada register MCUCR ditunjukan dengan Gambar 2.22.

Bit ISC11 dan ISC10

adalah kondisi yang menentukan adanya interupsi eksternal pada pin INT1.

Bit ISC01 dan ISC00

bersama-sama menentukan kodisi yang dapat menyebakan interupsi eksternal pada

pin INT0. keadaan selengkapnya terlihat pada Tabel 2.6.


22

Gambar 2.22 Register MCU Control

Tabel 2.6 Setting kondisi pada INTx

ISCx1 ISCx0 Deskripsi

0 0 Logika Rendah pada INTx menghasilkan permintaan interupsi

0 1 Adanya perubahan logika pada INTx menghasilkan permintaan

interupsi

1 0 Falling edge pada INTx menghasilkan permintaan interupsi

1 1 Rising edge pada INTx menghasilkan permintaan interupsi

2.8.4.2. Register GICR

Pemilihan pengaktifan interupsi eksternal diatur oleh register GICR ( General

Interrupt Control Register) ditunjukan dengan Gambar 2.23

Gambar 2.23 Register GICR

Bit 7: INT1 adalah bit untuk mengaktifkan interupsi eksternal 1. Apabila bit tersebut

diberi logika 1 dan bit I pada SREG (status register) juga satu , maka interupsi

eksternal 1 akan aktif.

Bit 6: INT0 adalah bit untuk mengaktifkan interupsi eksternal 0. Apabila bit tersebut

diberi logika 1 dan bit I pada SREG (status register) juga satu , maka interupsi

eksternal 0 akan aktif. [10]

2.9. Fuzzy Logic

Logika fuzzy merupakan suatu teori himpunan logika yang terdapat diantara

kebenaran (true) dan kesalahan (false). Dengan menggunakan Fuzzy Logic nilai yang

dihasilkan bukan hanya ya (1) atau tidak (0) tetapi seluruh kemungkinan diantara 0 dan 1.

2.9.1. Perbedaan Logika Fuzzy dan Logika Tegas

Perbedaan antara kedua jenis logika ini adalah logika fuzzy memiliki nilai 0

hingga 1, sedangkan logika tegas 0 dan 1. Secara grafik perbedaan logika fuzzy dan

logika tegas ditunjukan pada Gambar 2.24.


23

„(a) (b)

Gambar 2.24 Perbedaan (a) logika Tegas dan (b) logika Fuzzy

Pada gambar 2.24 (a) apabila x lebih dari atau sama dengan 10 , maka nilai x

dapat dikatakan benar atau y=1, sebaliknya nilai x kurang dari 10 maka dikatakan salah

atau y=0. Sehingga jika x adalah 9, 8, dan 7 dan seterusnya x dikatakan salah atau y=0.

Berbeda dengan gambar 2.24 (b) nilai x= 9, 8, atau 7 atau nilai antara 0 – 10, jika nilai x

semakin dekat dengan 10 maka nilai x memiliki derajat keanggotaan yang lebih besar.

Sehingga angka 9 memiliki derajat keanggotaan yang lebih tinggi dibandingkan angka

[12].

2.9.2. Himpunan

Himpunan Tegas (crisp set) merupakan sekumpulan obyek yang mempunyai

kesamaan sifat tertentu, terdefinisi secara tegas sehingga setiap obyek dapat dengan tegas

apakah merupakan anggota himpunan atau bukan.

Himpunan Kabur (fuzzy set) merupakan pengelompokan sesuatu berdasarkan

variable bahasa (lingustik variabel), yang dinyatakan dalam fungsi keanggotaan. Fuzzy set

dapat dipahami sebagai sekumpulan obyek yang mempunyai kesamaan himpunan atau

bukan. Himpunan kabur (fuzzy set) dapat dipahami sebagai sekumpulan obyek yang

mempunyai kesamaan sifat tertentu, tetapi tidak dapat didefinisikan secara tegas apakah

merupakan anggota himpunan atau bukan. Masalah ini oleh Zadeh di atasi dengan suatu

fungsi yang menyatakan derajat sesuai dengan syarat keanggotaan himpunan tersebut.

Fungsinya disebut fungsi keanggotaan

Nilai fungsi disebut derajat keanggotaan

2.9.3. Dasar Logika Fuzzy

2.9.3.1. Fungsi Keanggotaan

Fungsi keanggotaan merupakan suatu kurva yang menunjukkan pemetaan titik-

titik input data kedalam nilai keanggotaanya (disebut juga dengan derajat keanggotaan)

yang memiliki interval antara 0 sampai 1. Untuk mendapatkan nilai keanggotaan dapat


24

menggunakan cara pendekatan fungsi. Ada beberapa fungsi keanggotaan yang

digunakan dalam teori himpunan fuzzy adalah :

Representasi Linier

Pada representasi linear, pemetaan input ke derajat keanggotaannya

digambarkan sebagai suatu garis lurus. Ada 2 keadaan himpunan fuzzy yang linear.

Pertama, kenaikan himpunan dimulai pada nilai domain yang memiliki derajat

keanggotaan nol bergerak ke kanan menuju kenilai domain yang memiliki derajat

keanggotaan lebih tinggi seperti ditunjukan pada Gambar 2.25.

Gambar 2.25 Representasi Linear Naik

Kedua, merupakan kebalikan yang pertama. Garis lurus dimulai dari nilai domain

dengan derajat keanggotaan tertinggi pada sisi kiri, kemudian bergerak menurun ke

nilai domain yang memiliki derajat keanggotaan lebih rendah seperti pada Gambar 2.26.

Gambar 2.26 Representasi Linear Turun

Fungsi keanggotaan linear naik: (2.8)

Fungsi keanggotaan linear turun: (2.9)

Keterangan:

= nilai output dititik derajat keanggotaan tertinggi

= nilai output dititik derajat keanggotaan terendah

= nilai output dititik derajat keanggotaan yang diinginkan

= nilai derajat keanggotaan


25

Representasi Kurva Segitiga

Pada dasarnya merupakan gabungan antara 2 garis (linear) seperti terlihat pada

Gambar 2.27

Gambar 2.27 Representasi Kurva Segitiga

Fungsi keanggotaan kurva segitiga: (2.10)

Keterangan:


= nilai output dititik tengah




Representasi Kurva Trapesium

Kurva trapesium pada dasarnya seperti bentuk segitiga, hanya saja ada beberapa

titik yang memiliki nilai keanggotaan 1 seperti pada Gambar 2.28.

Gambar 2.28. Representasi Kurva Trapesium

Fungsi keanggotaan kurva trapesium: (2.11)


26

Keterangan:


= nilai output dititik tengah1

= nilai output dititik tengah2




2.9.4. Cara Kerja Logika Fuzzy

Dalam sistem kontrol logika fuzzy terdapat beberapa tahapan operasional

meliputi:

a. Fuzzifikasi.

b. Mesin penalaran atau inference engine.

c. Aturan dasar (fuzzy rule).

d. Defuzzifikasi.

2.9.4.1. Fuzzifikasi

Fuzzifikasi yaitu suatu proses untuk mengubah suatu masukan dari bentuk tegas

menjadi fuzzy (variabel linguistik) yang biasanya disajikan dalam bentuk himpunan-

himpunan fuzzy dengan suatu fungsi kenggotaannya masing-masing. Output dari

proses fuzzification ini adalah sebuah nilai input fuzzy atau yang biasanya dinamakan

fuzzy input.

2.9.4.2. Aturan Dasar Logika Fuzzy

Aturan dasar atau rule base pada kontrol logika fuzzy merupakan suatu

bentuk aturan relasi/implikasi “Jika-Maka” atau “If-Then” seperti pada pernyataan

berikut:

“JIKA” X=A dan “JIKA” Y=B “MAKA” Z=C

2.9.4.3. Mesin Penalaran Kontrol Logika Fuzzy (Inference Engine)

Mesin penalaran (Inference Engine) adalah proses implikasi dalam menalar

nilai masukan guna menentukan nilai keluar sebagai bentuk pengambil keputusan.

Salah satu model penalaran adalah max-min. Dalam penalaran max-min proses

pertama yang dilakukan adalah melakukan operasi operasi min sinyal keluaran lapisan

fuzzifikasi, yang diteruskan dengan operasi max untuk mencari nilai keluaran yang

selanjutnya akan difuzzifikasikan sebagai bentuk keluaran pengontrol.


27

2.9.4.4. Defuzzifikasi

Defuzzifikasi merupakan proses pemetaan himpunan fuzzy kemampuan tegas,

proses ini kebalikan dari proses fuzzifikasi. Metode dalam defuzzifikasi antara lain:

a. Rerata Pusat (Center Of Average)

Kalau himpuna kabur A dalams semesta R merupakan dari m buah himpunan

kabur, yaitu A= ⋃ , maka A diubah menjadi bilangan tegas t(A) yang merupakan

rerata terbobok dari pusat-pusat m buah himpunan kebur tersebut, dengan tinggi masing-

masing himpunan kabur tersebut sebagai bobotnya. Jadi:

∑

∑

(2.11)

Dengan, = pusat himpunan kabur , = Tinggi )

b. COG (Central of Gravity)

Himpunan kabur A dalam semesta R diubah menjadi bilangan tegas t(A) yang

merupakan absis dari pusat gravitasi daerah dibawah grafik fungsi keanggotaan himpunan

kabur A. Jadi:

∫

∫

(2.12)

Bila himpunan kabur A terdefinisi pada semesta berhingga X, maka:

∑

∑

(2.13)

Nilai t(A) dapat dipandang sebagai nilai harapan dari variable x. Fungsi penegasan

Pusat Grafitasi memenehui kriteria masuk akan tetapi proses komputasinya tidak mudah.

c. Purata Maksimum (Mean of Maximum)

Himpunan kabur A dalam semesta R diubah menjadi bilangan tegas t(A) yang

merupakan purata dari semua nilai yang mencapai nilai maksimum dalam yaitu:

∫

∫

(2.14)

Dengan M={ | }. Apabila M=[a,b], maka:

(2.15)

Apabia himpunan kabur A terdefinisi pada semesta berhingga X maka bilangan tegas

t(A) didefinisikan sebagai rerata dari semua nilai dalam himpunan tegas

M={ | }, yaitu:


28

∑

| | (2.16)

Dengan | | = banyaknya anggoa himpunan tegas M.


29

3. BAB III

PERANCANGAN

Dalam bab III ini akan membahas mengenai perancangan perangkat keras dan

perancangan perangkat lunak, pembahasan meliputi:

a. Proses kerja dan mekanisme prototype

b. Perancangan mekanik prototype

c. Perancangan perangkat keras (hardware)

d. Perancangan program (software)

3.1. Proses Kerja Sistem

Pengaturan nyala lampu lalu lintas berdasarkan jumlah kendaraan dirancang untuk

menentukan pewaktuan dari nyala lampu lalu lintas. Proses dari kerja dari prototype ini

memiliki inputan data dari sensor yang berada dimasing-masing slave yang dikirman ke

master atau ditunjukan dengan Gambar 3.1.

Pada proses awal dari sistem dimulai dari sensor masing-masing slave, mobil

mainan sebagai kendaraan yang akan masuk ke area pengamatan akan terdeteksi oleh

sensor infra merah pertama (mA, mB dan mC). Sedangkan kendaraan keluar area

pengamatan akan terdeteksi oleh sensor infra merah kedua (kA, kB dan kC). Jumlah

kendaraan dapat diketahui dari kalkulasi antara 2 sensor infra merah yang mana sensor

infra merah ke-2 berada sebelum lampu lalu lintas. Jumlah dari kendaraan dapat diketahui

dari selisih antara sensor infra merah-1 (sensor-in) sebagai sensor yang mendeteksi

kendaraan masuk (mA, mB, mC) dan sensor infra merah-2 (sensor-out) sebagai sensor

yang mendeteksi kendaraan keluar (kA, kB, kC) dari area pengamatan. Jumlah kendaraan

menjadi masukan untuk diproses oleh mikrokontroler. Pada mikrokontroler akan

membandingkan jumlah kendaraan dari ketiga cabang dipersimpangan, cabang yang

memiliki jumlah kendaraan yang lebih banyak maka akan mendapatkan waktu penyalaan

lampu hijau yang lebih lama. Jumlah client dapat dilihat pada LCD penampil 16x4 pada

slave, sedangkan lama waktu menyala dapat dilihat pada LCD 20x4 pada master.


30

Gambar 3.1 Detail Blok Diagram


31

3.2. Perancangan Prototype

Perancangan prototype dari sistem menggunakan desain simpang 3 (pertigaan),

sebagai alas dari prototype menggunakan triplek dengan panjang 220cm dan lebar 120cm,

masing-masing jalur memiliki lebar 14cm. Desain 2D seperti pada Gambar 3.2,

Gambar 3.2. Skema 2D secara keseluruhan

Sedangkan dan 3D prototype mengunakan SketchUp. Ditunjukan dengan gambar

3.3, 3.4 (a) dan (b). Pada setiap lajur dapat menampung 10 client, sehingga prototype ini

dapat menampung total 30 client pada saat jalur padat.

Pada keadaan real, prototype jalan dan kendaraan memiliki rasio 1:60 sehingga

ukuran pada keadaan real adalah ditunjukan pada Tabel 3.1.


32

Tabel 3.1. Ukuran Real di Lapangan

Prototype Real

7 cm 4.2 m

90 cm 54 m

100 cm 60 m

114 cm 86.4 m

214cm 128.4 m

Gambar 3.3. Rancangan prototype (3D). (a) prototype tampak dari atas persimpangan.

(a) (b)

Gambar 3.4. (a) sensor kendaraan keluar. (b) sensor kendaraan yang masuk

Keterangan Gambar 3.3 dan Gambar 3.4 (a):

1. Lampu Lalu Lintas

2. Pembatas Jalan

3. Sensor Infra merah Transmitter

4. Sensor Infra merah Receiver dan Led Indikator

1

2

4

3


33

Penampil jumlah kendaraan pada masing-masing cabang maka dipasang LCD 16x2

seperti ditunjukan Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Contoh penampil Jumlah kendaraan pada Sisi C

3.3. Perancangan Perangkat Keras

Rancangan ini memiliki beberapa bagian utama dalam subsistem hardware

prototype, yang mengacu pada Gambar 3.1. yaitu:

a. Minimum system dan ATmega32

b. Sensor Infra merah

c. Relay

d. Komparator

e. Optimasi lampu lalu lintas dengan Fuzzy Logic

3.3.1. Minimum System pada ATmega32

Minimum sistem adalah sebuah rangkaian agar mikrokontroler dapat beroperasi

dan diprogram. Minimum sistem berfungsi sebagai I/O dari prototype untuk dapat

memproses masukan dari sensor-sensor, ke mikrokontroler ATmega32 telah diprogram.

Selain power supply mikrokontroler membutuhkan 2 elemen agar dapat berfungsi yaitu

kristal osilator dan rangkaian reset.

Pada kristal osilator menggunakan crystal dengan frekuensi 11.0592 MHz dan

menggunakan dua buah kapasitor 22 pf yang dirangkai pada kaki XTAL1 (input clock

internal) dan XTAL2 (output clock osilator). Mikrokontroler sendiri sudah memiliki

osilator internal sebesar 8MHz tetapi jika membutuhkan kinerja mikrokontroler yang lebih


34

cepat dibutuhkan crystal lebih dari 8MHz. Rangkaian osilator ini berfungsi sebagai

pembangkit frekuensi bagi mikrokontroler. Rangkaian osilator ditunjukan Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Rangkaian Osilator

Fungsi dari rangkaian reset adalah untuk memaksa mikrokontroler memulai lagi

program dari awal, hal ini bisa disebabkan saat mikrokontroler mengalami gangguan. Saat

tombol reset di tekan maka mikrokontroler mendapat input logika rendah. Gambar 3.7.

adalah rangkaian reset ATmega32

Gambar 3.7. Rangkaian Reset

rekayasa pengaturan nyala lampu lalu lintas …repository.usd.ac.id/31975/2/145114006_full.pdf ·...

Documents