Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan karunia-Nya
kami dapat menyelesaikan makalah dengan judul “ROBOT PENGIKUT GARIS
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51”. Untuk memenuhi tugas mikroprosesor semester V dosen Bapak Arif Johar Taufik.
Kami menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak
kekurangan, oleh sebab itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran
yang membangun. Dan semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca dan
teman-teman.
Amin.
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
BAB I : PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Maksud dan Tujuan
1.3. Ruang Lingkup
BAB II : LANDASAN TEORI
2.1. Mikrokontroler AT89S51
2.2. Motor DC dan IC L293D
2.3. Sensor Optocoupler
2.4. Relay
BAB III : PEMBAHASAN
3.1. Perancangan Alat
3.2. Sensor
3.3. Control
3.4. Program Pada Mikrokontroler
3.5. Cara Kerja Robot Pengikut Garis
BAB IV : PENUTUP
4.1. Kesimpulan
4.2. Saran
Daftar Pustaka
Daftar Gambar
Gambar 1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51
Gambar 2. Konfigurasi Motor DC
Gambar 3. Konfigurasi IC L293D
Gambar 4. Konfigurasi Sensor Optocoupler
Gambar 5. Konfigurasi Relay
Gambar 6. Blok Diagram Rangkaian
Gambar 7. Rangkaian Keseluruhan
Gambar 8. Layout Utama
Gambar 9. Layout Sensor
Gambar 10. Ilustrasi Kerja Sensor
Gambar 11. Letak Pemasangan Sensor
Gambar 12. Prinsip Kerja Sensor
Gambar 13. Rangkaian Sensor
Gambar 14. Robot Pengikut Garis
Daftar Tabel
Tabel 1. Daftar Komponen
Tabel 2. Penggunaan Port Mikrokontroler AT89S51
Tabel 3. Hasil Analisa Kerja Robot Pengikut Garis
BABI
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan teknologi robotika telah membuat kualitas kehidupan manusia
semakin tinggi. Saat ini perkembangan teknologi robotika telah mampu
meningkatkan kualitas maupun kuantitas produksi berbagai pabrik.
Teknologi robotika juga telah menjangkau sisi hiburan dan pendidikan
bagi manusia. Salah satu cara menambah tingkat kecerdasan sebuah robot
adalah dengan menambah sensor pada robot tersebut. Makalah ini
memaparkan salah satu sudut teknologi robotika yaitu teknologi robot
yang memiliki kemampuan mengikuti suatu garis pandu yang telah
ditentukan.
1.2. Maksud dan Tujuan
- Mahasiswa mampu merancang dan mengimplementasikan suatu robot
pengikut garis dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan sensor
optocoupler..
- Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja robot pengikut garis berbasis mikrokontroler AT89S51.
1.3. Ruang Lingkup
Ruang lingkup pembuatan makalah ini, yaitu: pengenalan akan mekanisme
dalam pembuatan robot pengikut garis, komponen-komponen yang digunakan,
fungsi dan cara kerja sensor optocoupler, pengenalan akan IC
mikrokontroler AT89S51, prinsip dan cara kerja robot pengikut garis.
BAB IILANDASAN TEORI
Robot pengikut garis merupakan robot yang bergerak secara otomatis
mengikuti suatu garis pandu yang telah ditentukan. Dalam perancangan dan
implementasinya, masalah-masalah yang harus dipecahkan adalah sistem
penglihatan robot, arsitektur perangkat keras yang meliputi perangkat
elektronik dan mekanik, dan organisasi perangkat lunak untuk basis
pengetahuan dan pengendalian secara waktu nyata.
Untuk pembuatan robot pengikut garis berbasis mikrokontroler AT89S51 menggunakan beberapa komponen antara lain:
2.1. Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 merupakan suatu komponen
elektronika yang di dalamnya terdapat rangkaian mikroprosesor, memori
(RAM/ROM) dan I/O, rangkaian tersebut terdapat dalam level chip atau
biasa disebut single chip microcomputer. Pada mikrokontroler sudah
terdapat komponen-komponen mikroprosesor, dengan bus-bus internal yang
saling berhubungan. Komponen-komponen tersebut adalah RAM, ROM, Timer,
I/O pararel dan serial, serta interrupt control. Adapun keunggulan dari
mikrokontroler adalah adanya system interupsi. Mikrokontroler digunakan
untuk keperluan control, atau kendali, biasa disebut dengan MCS, dan
yang digunakan dalam robot pengikut garis.
Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 40 kaki, 32 kaki diantaranya digunakan
sebagai port pararel. Satu Port pararel terdiri 8 kaki, dengan demikian
32 kaki tersebut membentuk 4 buah Port pararel, yang masing-masing
dikenal sebagai Port 0, Port 1, Port 2, dan Port 3. Nomor dari
masing-masing jalur (kaki) dari Port pararel mulai dari 0 sampai 7,
jalur (kaki) pertama Port 0 disebut sebagai P0.0 dan jalur terakhir
untuk Port 3 adalah P3.7 (Gambar 1).
Gambar 1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51
2.2. Motor DC dan IC L293D
Motor DC adalah motor yang biasa digunakan pada perangkat elektronika
dalam hal ini motor digunakan untuk menggerakan roda. Motor dapat
bergerak kearah kanan dan kearah kiri jika motor DC dapat instruksi dari
IC L293D. Konfigurasi motor DC dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Konfigurasi Motor DC
Motor driver merupakan suatu rangkaian yang mengatur kerja motor atau
biasa dikatakan sebagai suatu rangkaian penggerak motor sehingga motor
tersebut bekerja atau beroperasi sesuai dengan apa yang kita kehendaki.
Pada saat motor ini beroperasi atau bekerja biasanya terjadi induksi
yang mengakibatkan tegangan menjadi sangat tinggi, sehingga diperlukan
suatu rangkaian motor driver yang mengatur motor agar pada saat motor
tersebut beroperasi dia tidak akan mengakibatkan gangguan kepada
rangkaian-rangkaian lain yang berhubungan dengan motor.
Pada pembuatan alat ini kami menggunakan IC L293D sebagai motor driver.
IC L293D mempunyai empat pin input dan empat pin output, dapat dilihat
pada Gambar 3. IC L293D merupakan rangkaian penyangga (buffer)
pada system digital yang dapat mempertahankan jumlah tegangan maupun
arus sehingga dapat menggerakkan motor DC dengan stabil tanpa
mempengaruhi rangkaian lainnya.
Gambar 3. Konfigurasi IC L293D
2.3. Sensor Optocoupler
Sensor optocoupler tersusun atas LED inframerah sebagai transmitter dan photodioda sebagai receiver (Gambar 4). LED inframerah adalah
dioda yang dapat memancarkan cahaya dengan panjang gelombang lebih
panjang dari cahaya yang dapat dilihat, tetapi lebih pendek dari
gelombang radio apabila LED inframerah tersebut dialiri arus. LED
digunakan untuk memantulkan cahaya antara cahaya cerah dan gelap ke
photodioda. Photodiodaadalah sebuah dioda semikonduktor yang
berfungsi sebagai sensor cahaya. Photodioda memiliki hambatan yang
sangat tinggi pada saat dibias mundur. Hambatan ini akan berkurang
ketika photodioda disinari cahaya dengan panjang gelombang yang tepat.
Sehingga photodioda dapat digunakan sebagai detektor cahaya dengan
memonitoring arus yang mengalir melaluinya.
Gambar 4. Konfigurasi Sensor Optocoupler
2.4. Relay
Prinsip kerja pada relay adalah pada saat kumparan dialiri arus, maka akan menimbulkan magnet pada intinya, dengan
adanya magnet pada intinya maka jangkar atau angker akan tertarik oleh
inti. Dengan ditariknya jangkar oleh inti maka kontak-kontak relay berubah posisi dan menyebabkan relay akan terhubung (Gambar 5).
Gambar 5. Konfigurasi Relay
BAB III
PEMBAHASAN
3.1. Perancangan Alat
Dalam perancangan robot pengikut garis, terdapat masukan berupa sensor
cahaya yang diproses oleh mikrokontroler AT89S51 dan menghasilkan
keluaran motor DC seperti Gambar 6.
Gambar 6. Blok Diagram Rangkaian
Secara keseluruhan robot pengikut garis dirancang dengan menggunakan hardware(masukan berupa sensor dan keluaran berupa motor DC) dan software (kendali mikrokontroler). Masukan pada alat ini berupa sensor yang menghasilkan dua kondisi yaituhigh dan low. Setelah masukan diproses maka keluaran motor DC akan aktif. Rangkaian keseluruhan dari perancangan digambarkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Rangkaian Keseluruhan
Komponen-komponen yang digunakan adalah sebagai berikut:
| Komponen utama | Komponen Sensor |
| Nama Komponen | Unit | Nama Komponen | Unit |
| IC Regulator 7805 | 1 | Optocoupler/sensor J4209-01 | 2 |
| Elco 1000µF/16V | 1 | Resistor 100Ω (R3) | 2 |
| Resistor 1KΩ (R1) | 1 | Resistor 47KΩ (R4) | 2 |
| Led | 1 | Transistor C5343 | 2 |
| IC L293D + Socket | 1 |
|
|
| IC AT89S51 + Socket | 1 |
|
|
| X-Tal 11 Mhz | 1 |
|
|
| Kondensator Keramik 33pF/22pF | 2 |
|
|
| Elco 10µF/16V | 1 |
|
|
| Resistor 4K7Ω (R2) | 1 |
|
|
| Relay 6V | 2 |
|
|
| Saklar | 1 |
|
|
Tabel 1. Daftar Komponen
3.2. Sensor
Sensor, dapat dianalogikan sebagai ‘mata’ sebuah robot yang berfungsi
untuk ‘membaca’ garis hitam dari track robot. Sehingga robot mampu
mengetahui kapan dia akan berbelok ke kiri, kapan dia berbelok ke kanan
dan kapan dia berjalan lurus (Gambar 10). Dimana sensor sebelah kiri
mengendalikan motor sebelah kanan, begitu sebaliknya sensor sebelah
kanan mengendalikan motor sebelah kiri. Sensor yang digunakan adalah
sensor optocoupler yang dipasang di bagian depan bawah robot (Gambar
11), sehingga mampu mengetahui garis gelap dari latar belakang terang.
Gambar 10. Ilustrasi Kerja Sensor
Gambar 11. Letak Pemasangan Sensor
Prinsip kerja dari sensor tersebut sederhana, ketika transmitter
(infrared) memancarkan cahaya ke bidang berwarna putih, cahaya akan
dipantulkan hampir semuanya oleh bidang berwarna putih tersebut.
Sebaliknya, ketika transmitter memancarkan cahaya ke bidang berwarna
gelap atau hitam, maka cahaya akan banyak diserap oleh bidang gelap
tersebut, sehingga cahaya yang masuk ke receiver tinggal sedikit (Gambar
12).
Gambar 12. Prinsip Kerja Sensor
3.3. Control
Blok control ini merupakan jantung rangkaian sebagai pengontrol
utama dari keseluruhan rangkaian, dimana sebagai pengontrol digunakan
IC mikrokontroler AT89S51. Pada perancangan alat ini digunakakan P1.0,
P1.1, P1.3, P1.4, P1.5, dan P1.6. Untuk lebih jelasnya penggunaan port mikrokontroler AT89S51 terlihat seperti Tabel 1.
| Port | Penggunaan |
| P1.0 | Input Sensor 1 |
| P1.1 | Input Sensor 2 |
| P1.3 | IC L293D (In 4) |
| P1.4 | IC L293D (In 3) |
| P1.5 | IC L293D (In 2) |
| P1.6 | IC L293D (In 1) |
Tabel 1. Penggunaan Port Mikrokontroler AT89S51
3.4. Program Pada Mikrokontroler
Setelah merealisasikan rangkaian perangkat keras, maka langkah
selanjutnya adalah membuat program untuk menjalankan alat tersebut.
Karena sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja bila tidak diberikan
program kepadanya. Program tersebut memberitahukan mikrokontroler apa
yang harus dilakukan. Program untuk mikrokontroler AT89S51 ini dibuat menggunakan bahasa assembler ASM51. Sesudah di-compile menjadi file hexa (*.hex), program ini kemudian di-download ke dalam mikrokontroler menggunakanmikrokontroler programmer.
Listing programnya adalah sebagai berikut :
3.5. Cara Kerja Robot Pengikut Garis
Sistem robot pengikut garis yang dirancang mengacu pada sistem
robot bergerak otonom, seperti digambarkan dalam blok diagram rangkaian
yang ditunjukkan pada Gambar 7. Parameter yang ingin diamati oleh robot
adalah keberadaan garis pandu melalui sensor (Gambar 14) dan
menghasilkan sinyal digital. Sinyal digital tersebut kemudian dikirim ke
IC mikrokontroler AT89S51 melalui port-port (P1.0 dan P1.1) untuk
diolah berdasarkan basis pengetahuan yang diprogram dalam mikrokontroler
sehingga dihasilkan perintah aksi (output) yang harus dilakukan.
Perintah ini kemudian diteruskan melalui port-port (P1.3, P1.4, P1.5 dan
P1.6) ke IC L293D sebagai rangkaian pengendali motor dengan melalui
relay sehingga akhirnya bagian aktuasi yang berupa motor DC bergerak
sesuai dengan perintah. Dengan demikian pergerakan robot diharapkan
dapat mengikuti garis sesuai dengan misi yang diembannya.
Berikut di bawah ini adalah tabel hasil analisa kerja robot pengikut
garis saat dijalankan pada lintasan garis hitam/gelap dengan latar
belakang putih/terang :
| Sensor | Motor | Kondisi |
| Kanan | Kiri | Kanan | Kiri | Robot |
| Hitam | Hitam | Berputar | Berputar | Jalan Lurus |
| Hitam | Putih | Diam | Berputar | Belok Kanan |
| Putih | Putih | Berputar | Berputar | Jalan Lurus |
| Putih | Hitam | Berputar | Diam | Belok Kiri |
Tabel 3. Hasil Analisa Kerja Robot Pengikut Garis
Gambar 13. Rangkaian Sensor
Gambar 14. Robot Pengikut Garis
BAB IV
PENUTUP
4.1. Kesimpulan
Pengujian robot pengikut garis dilakukan diatas garis gelap/hitam dengan latar belakang terang/putih.
- Dari hasil pengujian terlihat bahwa robot pengikut garis yang dibuat
telah mampu mengikuti garis yang ditentukan. Akan tetapi robot tidak
mampu mengikuti garis dengan belokkan yang tajam.
- Robot pengikut garis akan berjalan lurus pada saat kedua sensor
berada di atas garis gelap/hitam, dan juga pada saat kedua sensor berada
di atas area terang/putih. Dan robot pengikut garis akan berbelok ke
kanan pada saat sensor kanan berada di atas garis gelap/hitam dan sensor
kiri berada di atas area terang/putih. Begitupun sebaliknya robot
pengikut garis akan berbelok ke kiri pada saat sensor kiri berada di
atas garis gelap/hitam dan sensor kanan berada di atas area
terang/putih.
- Kecepatan robot dalam mengikuti garis dipengaruhi oleh bentuk lintasan garis dan tegangan motor DC sebagai penggerak.
- Mikrokontroler AT89C51 dapat digunakan sebagai pengendali robot pengikut garis dengan unjuk kerja yang baik.
- Sensor optocoupler dapat digunakan untuk mendeteksi perbedaan warna
berdasarkan tingkat penyerapan warna bahan dengan unjuk kerja yang baik.
4.2. Saran
Berikut ini adalah beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan robot pengikut garis:
- Robot pengikut garis yang kami buat tidak bisa berhenti secara
otomatis untuk itu bisa dimodifikasi dengan menuliskan program stop pada
listing program.
- Robot tidak mampu mengikuti garis dengan tikungan yang tajam,
dikarenakan dari bentuk mekanisme robot yang kurang sempurna, juga
karena kesensitifan sensor masih kurang, maka sebaiknya dibuat mekanisme
yang fleksibel terhadap tikungan yang tajam, juga dengan menambahkan
sensor sehingga akan lebih sensitif
DAFTAR PUSTAKA
- http://www.te.ugm.ac.id/~bsutopo/stevanus.pdf
- http://papers.gunadarma.ac.id/index.php/industry/article/view/563/524
- http://www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/industrial-technology/2
- Ø010/Artikel_10405805.pdf
