Tugas Plc Dan Mikrokontroler.docx

TUGAS PLC DAN MIKROKONTROLER TRAFFIC LIGHT 4 JALUR MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA16 Dosen Pengampu: Herdianto S,Kom, MT

Disusun oleh: RAJA SALIM HARAHAP 1824210125

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

I

FAKULTAS SAINS & TEKNOLOGI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN PANCABUDI MEDAN 2018

II

ABSTRAK Traficlight seperti kita ketahui digunakan untuk mengatur lalu lintas pada persimpangan jalan baik pertigaan atau perempatan bahkan simpang lima. Traficlight digunakan untuk menggantikan tugas pak polisi supaya kerjanya lebih ringan. Lampu lalu lintas (menurut UU no. 22/2009 tentang Lalu lintas dan Angkutan Jalan: alat pemberi isyarat lalu lintas atau APILL) adalah lampu yang mengendalikan arus lalu lintas yang terpasang di persimpangan jalan, tempat penyeberangan pejalan kaki (zebra cross), dan tempat arus lalu lintas lainnya. Lampu ini yang menandakan kapan kendaraan harus berjalan dan berhenti secara bergantian dari berbagai arah. Pengaturan lalu lintas di persimpangan jalan dimaksudkan untuk mengatur pergerakan kendaraan pada masing-masing kelompok pergerakan kendaraan agar dapat bergerak secara bergantian sehingga tidak saling mengganggu antar-arus yang ada. Kata kunci: Controler atmega16, Counter display 7 segment, Led.

III

IV

DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK ..........................................................Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI .......................................................Error! Bookmark not defined. DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... III DAFTAR TABEL ...............................................Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI ....................................................................................................... V DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... VII BAB1 PENDAHULUAN ...................................Error! Bookmark not defined. 1.1 Latar Belakang .................................Error! Bookmark not defined. 1.2 Rumusan Masalah............................................................................. 1 1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 1 1.4 Tujuan ..............................................Error! Bookmark not defined. 1.5 Manfaat ............................................................................................. 2 1.6 Metode Pembahasan ......................................................................... 2 1.7 Sistematika Penulisan ....................................................................... 2 BAB 2 LANDASAN TEORI ............................................................................... 3 2.1 ATMEGA16 ..................................................................................... 3 2.1.1 Arsitektur ATMEGA16 ........ Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Konfigurasi Pin ATMEGA16 ................................................ 4 2.2 LED .................................................................................................. 8 2.3 Counter display 7 segment ............................................................... 8 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM .................................................................. 10 3.1 Diagram Rangkaian Traffic Light .................................................. 10 3.2 Prinsip Kerja Traffic Light ............................................................. 10 V

3.3 Pengaturan waktu dan pemrograman ............................................. 11

BAB 4 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 15 4.1 Kesimpulan ..................................................................................... 15 4.2 Saran ............................................................................................... 15 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 16

VI

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Bentuk fisik ATMEGA16 ................................................................... 3 Gambar 2.2 Susunan kaki mikrokontroler ATMEGA16 ........................................ 4 Gambar 2.3 LED ..................................................................................................... 8 Gambar 2.4 Diagram 7 segment.............................................................................. 9 Gambar 3.1 Diagram rangkaian traffic light ......................................................... 10 Gambar 3.2 Pengaturan waktu traffic light ........................................................... 11

VII

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Fungsi khusus port B atmega16. ............................................................. 5 Tabel 2.2 Fungsi khusus port C atmega 16. ............................................................ 6 Tabel 2.3 Fungsi khusus port D atmega 16. ............................................................ 7

VIII

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penemu lampu lalu lintas adalah Lester Farnsworth Wire. Awal penemuan ini diawali ketika suatu hari ia melihat tabrakan antara mobil dan kereta kuda. Kemudian ia berpikir bagaimana cara menemukan suatu pengatur lalu lintas yang lebih aman dan efektif. Sebenarnya ketika itu telah ada sistem pengaturan lalu lintas dengan sinyal stop dan go. Sinyal lampu ini pernah digunakan di London pada tahun 1863. Namun, pada penggunaannya sinyal lampu ini tiba-tiba meledak, sehingga tidak dipergunakan lagi. Morgan juga merasa sinyal stop dan go memiliki kelemahan, yaitu tidak

adanya interval waktu

bagi

pengguna

jalan

sehingga

masih

banyak

terjadi kecelakaan. Penemuan Morgan ini memiliki kontribusiyang cukup besar bagi pengaturan lalu lintas, ia menciptakan lampu lalu lintas berbentuk huruf T. Lampu ini terdiri dari tiga lampu, yaitu sinyal stop (ditandai dengan lampu merah), go (lampu hijau), posisi stop (lampu kuning). Lampu kuning inilah yang memberikan interval waktu untuk mulai berjalan atau mulai berhenti. Lampu kuning juga memberi kesempatan untuk berhenti dan berjalan secara perlahan. 1.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang dibahas dalam tulisan tugas ini adalah: 1) Bagaimana cara kerja traffic light menggunakan controler atmega16.. 2) Bagaimana cara memprogram mikrokontroler atmega16.

1.3 Batasan Masalah Dalam penulisan tugas ini hanya membahas tentang: 1) Cara kerja mikrokontroler atmega16 dalam mengontrol pergantian lampu led; 2) Wiring diagram dalam pengontrolan traffic light; 3) Perlengkapan pendukung traffic light.

1

1.4 Tujuan Tujuan dari pembuatan tugas ini adalah sebagai berikut: 1)

Menghindari hambatan karena adanya perbedaan arus jalan bagi pergerakan kenderaan.

2)

Memfasilitasi persimpangan antara jalan utama untuk kendaraan dan pejalan kaki dengan jalan sekunder sehingga kelancaran arus lalu lintas dapat terjamin.

3)

Mengurangi tingkat kecelakaan yang diakibatkan oleh tabrakan karena perbedaan arus jalan.

1.5 Manfaat Manfaat dari tugas ini adalah: 1) Sebagai alat pengatur lalu lintas. 2) Bagi penulis dapat menambah ilmu pengetahuan tentang mikrokontroler atmega16. 1.6 Metode Pembahasan Dalam menyusun laporan ini penulis melakukan metode seperti berikut: 1) Metode pustaka yaitu dengan mengambil dasar teori pendukung dalam pembuatan tulisan tugas ini. 2) Metode pengamatan komponen-komponen pendukung traffic light ini. 3) Mencari data-data atau referensi lain dari internet yang digunakan sebagai pembanding dalam pemilihan komponenyang akan dipakai. 1.7 Sistematika Penulisan Untuk mempermudah pembahasan, penulis membuat sistematika penulisan sebagai berikut: 1) Bab 1 Pendahuluan, bagian ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, metode pembahasan dan sistematika penulisan. 2) Bab 2 Landasan teori, bagian ini berisi tentang teori-teori pendukung Traffic Light Berbasis ATmega16. 2

3) Bab 3 Perancangan sistem, bagian ini berisi tentang perancangan dan pembuatan wiring diagram traffic light. 4) Bab 4 Kesimpulan dan Saran, bagian ini berisi kesimpulan dan saran dari pengontrolan traffic light berbasis atmega16. .

3

BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 ATMEGA16 Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu chip. Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah terdapat atau berisikan ROM (Read-Only Memory), RAM (Read-Write Memory), beberapa plot masukan maupun keluaran, dan beberapa peripheral seperti pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital converter), DAC (Digital to Analog converter) dan serial komunikasi. (Budiharto, Widodo, 2010:1) Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) merupakan pengontrolan utama standar industri dan riset saat ini. Hal ini dikarenakan berbagai kelebihan yang dimilikinya dibandingkan mikroprosesor antara lain lebih murah, dukungan software dan dokumentasi yang memadai dan memerlukan

komponen

pendukung

yang

sangat

sedikit.

Salah

satu

tipe

mikrokontroler AVR untuk aplikasi standar yang memiliki fitur memuaskan ialah ATmega16. Mikrokontroler AVR standar memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit. Secara internal mikrokontroler ATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya ALU (Arithmetic and Logical Unit), himpunan register kerja, register dan decoder instruksi, dan pewaktu beserta komponen kendali lainnya. (Budiharto, Widodo, 2010:2)

4

2.1.1 Arsitektur ATMEGA16 Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik port alamat maupun port data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent). Fitur-fitur yang dimiliki ATmega 16 sebagai berikut: 1. Mikrokontroler AVR 8 Bit yang memiliki kemampuan tinggi, dengan daya rendah. 2. Memiliki kapasitas Flash memori 16 KByte. 3. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D 4. CPU terdiri atas 32 register. 5. Unit Interupsi internal dan eksternal. 6. ADC internal dengan fidelitas 10 bit 8 channel. 7. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 8. Port USART untuk komunikasi serial. Dengan fiturfitur seperti diatas, pembuatan alat menggunakan ATmega16 menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan IC pendukung yang banyak. Agar lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah.

2.1.2 Konfigurasi Pin ATMEGA16 Konfigurasi pin mikrokontroler Atmega16 dengan kemasan 40 pin dapat dilihat pada gambar di bawah. ATmega16 memiliki 32 pin yang digunakan untuk input/output, pin-pin tersebut terdiri dari 8 pin sebagai port A.8 pin sebagai port B. 8 pin sebagai portC. 8 pin sebagai port D. Dalam komunikasi serial, maka hanya port D yang dapat digunakan kerena fungsi khusus yang dimilikinya Untuk lebih jelas akan ditunjukan pada tabel-tabel fungsi khusus port. Susunan pin Mikrokontroler ATmega16 diperlihatkan pada gambar dibawah ini.

5

2 1 2

Berikut ini adalah penjelasan umum susunan kaki dari ATmega16: 1. VCC merupakan pin masukan positif catu daya. Setiap peranti elektronika digital membutuhkan sumber daya yang umumnya sebesar 5V. Oleh karena itu, biasanya di PCB kit mikrokontroler selau ada IC regulator 7805, 2. GND sebagai pin Ground, 3. Port A (PA0...PA7), Merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram sebagai pin masukan ADC. Port A berfungsi sebagai input analog pada konverter A/D. Port A juga sebagai suatu port I/O 8-bit dua arah, jika A/D konverter tidak digunakan. Pin-pin port dapat menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit). Port A output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Ketika pin PA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan 8 secara eksternal ditarik rendah, pin-pin akan memungkinkan arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Pin port A adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. 4. Port B (PB0...PB7), Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI. Port B adalah suatu port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port B output buffer mempunyai 6

karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port B yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pin port B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

5. Port C (PC0...PC7), Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator TWI, komparator analog dan timer osilator. Port C adalah suatu port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). 9 Bandar C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin bandar C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pin port C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

7

6. Port D (PD0...PD7), Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial. Port D adalah suatu port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port D yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pin port D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

8

7. Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler, 8. XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal. Suatu mikrokontroler membutuhkan sumber detak (clock) agar dapat mengeksekusi instruksi yang ada di memori. Semakin tinggi nilai kristalnya maka semakin cepat mikrokontroler tersebut, 9. AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC, 10. AREF sebagai pin masukan tegangan referensi. (Budiharto, Widodo, 2010:11-15)

9

2.2 LED Light Emitting Diode atau yang sering disingkat LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semi konduktor yang merupakan keluarga dioda.

LED

dapat

memancarkan

berbagai

warna,

tergantung dari

bahan

semikonduktor yang digunakan. LED juga dapat memancarkan cahaya inframerah yang tak tampat, seperti pada remote TV.

Gambar 2.3 LED Bentuk dari LED sendiri mirip dengan lampu bohlam. Dengan bentuknya yang kecil, sehingga dapat dipasangkan dengan mudah ke berbagai perangkat elektronika. Tak seperti lampu pijar, LED tidak menimbulkan panas dalam mnghasilkan cahaya. Hal tersebut dikarenakan LED tidak memerlukan pembakaran filamen. Oleh karena itu LED saat ini banyak digunakan dalam perangkat elektronik, seperti sebagai lampu penerangan pada LCD TV. 2.3 Counter Display 7 Segment 10

7 Segment adalah penampil sederhana untuk menampilkan angka seperti yang di gunakan pada lampu lalu lintas. Layar 7 segment terbentuk dari jejeran led yang membentuk angka 8. Untuk menampilkan digit tertentu pada 7 segment maka dapat dilakukan memberikan logika high atau low pada pin-pin 7 segment. Untuk menyalakan 7 segment dapat dilakukan secara langsung dengan memberi logika 1 pada jenis common cathode dan memberi logika 0 pada common anode. Namun jika kita ingin menampilkan data dari input biner maka kita memerlukan decoder biner ke 7 segment. Berikut diagram 7 segment

Gambar 2.4 Diagram 7 Segment 7 segment terdiri dari 2 macam yaitu 7 segment tipe common anode dan tipe common cathode. Untuk 7 segment tipe common anode, kaki anode dari kumpulan led akan di jadikan satu dan dihubungkan dengan vcc sehingga diperlukan tengah negatif untuk menyalakannya. Sedangkan tipe common cathode, adalah kebalikannya. semua cathode dijadikan satu dan hubungkan ke ground sehingga memerlukan tegangan positif untuk menyalakannya Untuk merubah 7 segment common anode menjadi common cathode ataupun sebaliknya dapat digunakan Gerbang NOT.

11

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

3.1 Diagram Rangkaian Traffic Light Diagram rangakaian Traffic Light ini di rangkai dan simulasikan menggunakan aplikasi Proteus. Pada rangkaian ini digunakannya lampu LED dengan susunan 4 LED merah, 4 LED kuning dan 4 LED hijau sebagai penanda warna indikator dari Traffic Light, 8 unit 7 Segment dengan pembagian masing-masing ruas jalan terdapat 2 7 Segment sebagai penghitung waktu mundur dari jeda antara lampu merah dengan lampu hijau.

12

Gambar 3.1 Rangkaian diagram Traffic Light 3.2 Prinsip KerjaTraffic Light Pada prinsipnya kerja traffic light adalah menyalakan lampu hijau dan lampu kuning secara bergantian, misalnya pada trafic light 4 jalur ini. Pada traficlight ini nyala lampu hijau dan kuning dibuat sama untuk 4 jalurnya yaitu 8 detik untuk lampu hijau dan 2 detik untuk lampu kuning jadi totalnya adalah 11 detik. sedangkan untuk nyala lampu merahnya adalah 3 kali lipat nyala lampu hijau + Kuning, jadi untuk nyala lampu merahnya adalah 11+11+11 = 33. Tetapi hitungannya menjadi 35 karena dalam trafic light counter downnya menghitung atau mencacah sampai angka nol (0) bukan 1. 3.3 Pengaturan Waktu dan Pemograman

13

Gambar 3.2 Pengaturan waktu Traffic Light Keterangan : Garis hijau = lama nyala lampu hijau Garis kuning = lama nyala lampu kuning Garis merah = lama nyala lampu merah Bahasa pemrogramannya menggunakan Bascomavr. Berikut merupakan inti dari program traficlight diatas: program utama Do Gosub Tampil1 Gosub Tampil2 Gosub Tampil3 Gosub Tampil4 Gosub Trafic1 Gosub Trafic2 Gosub Trafic3 Gosub Trafic4 Decr Sat1 Decr Sat2 Decr Sat3 Decr Sat4 Loop Sub program ini berfungsi untuk memanggil sub program tampil dan sub program Traffic dan juga digunakan untuk mendecrement menurunkan nilai variabel sat. Sub program tampil 14

Tampil1: Reset Oe1 Kodesat1 = Lookup(sat1 , Kode) Kodepul1 = Lookup(pul1 , Kode) Shiftout Data1 , Clock1 , Kodesat1 , 1 Shiftout Data1 , Clock1 , Kodepul1 , 1 Waitms 200 Set Oe1 Return Sub program tersebut digunakan untuk menampilkan data data pada tabel look up (yang berisi data nilai 0 sampai 9) ke seven segment melalui shift register. berikut merupakan tabel look up nya: Kode: Data &HC0 , &HF9 , &HA4 , &HB0 , &H99 , &H92 , &H82 , &HF8 , &H80 , &H90 Sub program trafic Trafic1: ‘lampu If A1 = 0 And B1 = 0 Then Merah1 = 0 Kuning1 = 0 Hijau1 = 1 End If If A1 = 0 And B1 = 1 Then Merah1 = 1 Kuning1 = 0 Hijau1 = 0 End If 15

If A1 = 1 And B1 = 0 Then Merah1 = 0 Kuning1 = 1 Hijau1 = 0 End If ‘counter If Sat1 = 0 And Pul1 = 0 And Flaghijau1 = 0 And Flagkuning1 = 0 Then Sat1 = 3 Pul1 = 0 Flaghijau1 = 1 A1 = 1 B1 = 0 End If If Sat1 = 0 And Pul1 = 0 And Flaghijau1 = 1 And Flagkuning1 = 0 Then Sat1 = 6 Pul1 = 3 Flagkuning1 = 1 A1 = 0 B1 = 1 End If If Sat1 = 0 And Pul1 = 0 And Flaghijau1 = 1 And Flagkuning1 = 1 Then A1 = 0 B1 = 0 Flaghijau1 = 0 Flagkuning1 = 0 End If If Sat1 = 0 And Pul1 = 3 Then Decr Pul1 16

Sat1 = 10 End If If Sat1 = 0 And Pul1 = 2 Then Decr Pul1 Sat1 = 10 End If If Sat1 = 0 And Pul1 = 1 Then Decr Pul1 Sat1 = 10 End If Return Sub program ini mempunyai 2 fungsi yaitu: Untuk menyalakan lampu merah, hijau dan kuning, dan untuk mengatur counter down (dengan perintah if…then) supaya bisa mencacah sesuai dengan angka angka pada timeline yang telah ditentukan.

BAB 4 KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan 1. prinsipnya kerja traffic light adalah menyalakan lampu hijau dan lampu kuning secara bergantian, sedangkan untuk nyala lampu merahnya adalah kelipatan nyala lampu hijau + kuning. 2. Pada Traffic Light ini nyala lampu hijau dan kuning dibuat sama untuk 4 jalurnya yaitu 8 detik untuk lampu hijau dan 2 detik untuk lampu kuning jadi totalnya adalah 11 detik. sedangkan untuk nyala lampu merahnya adalah 3 kali lipat nyala lampu hijau + kuning, jadi untuk nyala lampu merahnya adalah 11+11+11 = 33. Tetapi hitungannya menjadi 35 karena dalam trafic 17

light counter downnya menghitung atau mencacah sampai angka nol (0) bukan 1.

4.2 Saran Dalam mengimplementasikan sistem Traffic Light yang paling utama adalah pengaturan waktu yang memanajemen sistem laju lalu lintas agar terhindarnya dari kecelakaan berlalu lintas.

DAFTAR PUSTAKA

18

1. Budihartono,

Widodo. 2005. Panduan Lengkap Belajar Mikrokontroler

Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler, Jakarta : PT. Elekx Media Komputindo.

2. https://id.wikipedia.org/wiki/Lampu_lalu_lintas

3. http://eprints.polsri.ac.id/1150/3/BAB%20II.pdf

19