KAPAL CERDAS BERBASIS MIKROKONTROLER AT-Mega328 …repository.ump.ac.id/6700/1/Imam Ibnu...
Transcript of KAPAL CERDAS BERBASIS MIKROKONTROLER AT-Mega328 …repository.ump.ac.id/6700/1/Imam Ibnu...
KAPAL CERDAS BERBASIS MIKROKONTROLER
AT-Mega328
SMART SHIP BASED AT-Mega328
MICROCONTROLER
Oleh:
IMAM IBNU MUKTI
0903030011
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
2014
KAPAL CERDAS BERBASIS MIKROKONTROLER
AT-Mega328
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Purwokerto Untuk
Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Menyelesaikan Program
Sarjana Teknik Bidang Teknik Elektro
Oleh:
IMAM IBNU MUKTI
0903030011
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
2014
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
MOTTO
NIAT DAN USAHA DULU, SOAL HASIL PASTI ITU YANG TERBAIK BUAT KITA
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
ABSTRAK
Kapal cerdas dirancang dengan menggunakan mikrokontroler AT-
Mega328 sebagai pengendalinya. Kapal cerdas bekerja berdasarkan pembacaan
dari sensor ping yang dipasang pada bagian depan, bagian kiri dan bagian kanan
kapal. Arah gerak kapal sesuai dengan sensor yang aktif. Komponen utama kapal
cerdas terdiri dari mikrokontroler AT-Mega328, sensor jarak/ping (parallax), IC
L293D, baling-baling/kincir, baterai dan motor DC. Dari hasil pengujian bahwa
kapal cerdas memiliki berat 710 gram dengan jarak aman kapal yaitu 25 centi
meter. Pengujian kapal pada kondisi air yang tenang, kapal dapat bergerak maju
secara lurus dan pada pengujian kapal pada kondisi air yang bergelombang,
kapal tidak bergerak lurus tetapi agak sedikit melengkung. Kecepatan kapal yang
dihasilkan tergantung dari suplay tegangan yang digunakan, kapal akan bergerak
cepat ketika diberi tegangan input antara 9-11 volt dan kapal akan bergerakl
ambat ketika tegangan input antara 8-5 volt.
Kata kunci :Mikrokontroler, Kapal cerdas, sensor ping.
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
ABSTRACT
Smart ship was designed by using microcontroller AT-Mega328 as the
drive. Smart ship worked based on the ping sensory reader that was installed to
the front, left, and right side of the ship. The movement direction was based on the
active sensory. The main components of the smart ship were consisted on the
microcontroller AT-Mega328, the sensory direction/ping (parallax), IC L293D,
ship’s screw/waterwheel, battery and DC motor. The result of the test showed that
the smart ship had weight 710 grams with the save space was 25 centimeters. The
test of the ship that was done on the quite water showed that the ship could move
forward, and the test of the ship that was done on the weave water showed that
the ship could not move forward but little bit veered. The result of the ship speed
was depended on the supply power, the ship would move fast when it was given
power input among 9-11 volt and the ship would move slowly when it was given
power input among 8-5 volt.
Key words: Microcontroller, Smart Ship, Ping Sensory.
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah pertama-tama kami panjatkan syukur kehadirat Allah SWT
yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga kami menyelesaikan
penulisan tugas akhir ini.
Semoga dengan adanya alat ini dapat dijadikan sebagai suatu inspirasiyang
berguna bagi kehidupan sehari-hari.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah
membantu penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. Karena itu, penulis akan
menyampaikan ucapan terima kasih pada beberapa orang yang sangat berjasa
kepada:
1. Bapak Tito Pinandita, S.Si.,M.Kom., selaku dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Purwokerto.
2. Bapak M. Tamam Taufiq, S.T.,M.T., selaku ketua Program Studi
Teknik Elektro. Dan selaku Dosen PembimbingI, terimakasih atas
kesediaanya meluangkan waktu dan bantuan yang takternilai dalam
memberikan saran, revisi, dan dukungannya selama menyelesaikan
studi.
3. Bapak Arif Johar Taufiq, S.T.,M.T., selaku dosen sebagai pembimbing
II yang juga sangat berperan dalam merevisi dan menyempurnakan
kalimat dalam tugas akhir ini.
4. Bapak Latiful Hayat, S.T.,M.T., dan Bapak Itmi Hidayat, K,
S.T.,M.Eng., Bapak Winarso, S.T.,M.Eng., Ibu Dian Nova Handari,
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
S.T, sebagai dosen yang sering bertemu dan berbagi ilmunya tentang
elektronika terlebih lagi dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini.
5. Bapak dan ibu dosen yang telah banyak memberikan ilmu dan
pengetahuannya selama dibangku perkuliahan.
6. Bapak Fadil sebagai Laboran Teknik Elektro terima kasih telah
mengijinkan penggunaan Lab.
7. Staf Tata Usaha Fakultas Teknik terima kasih atas bantuannya dan
penyampaian informasi yang berguna bagi mahasiswa.
8. Teman-teman seperjuangan Ahmad Fauzan, Bayu Aji P, dan Setiyono
yang telah memberi inspirasi serta masukan dalam Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan laporan Tugas Akhir ini masih
banyak kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun
selalu diharapkan demi penyempurnaan karya selanjutnya. Semoga
laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua.
Purwokerto, 12 Mei 2014
Penulis
Imam Ibnu Mukti
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL………………………………….………………… i
LEMBAR PERSETUJUAN…………………………………..…..……. ii
HALAMAN PENGESAHAN………………………………..………..... iii
HALAMAN PERNYATAAN……………………………………….…... iv
MOTTO....................................................................................................... v
ABSTRAK……………………………………………………..………… vi
KATA PENGANTAR……………………………………………….….. viii
DAFTAR ISI……………………………………………………………. x
DAFTAR GAMBAR…………………………………………………… xiv
DAFTAR TABEL………………………………………………….. ….. xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ……………………………………………..... 1
1.2 Rumusan Masalah …………………………………………… 2
1.3 Batasan Masalah ……………………………………………... 2
1.4 Maksud Dan Tujuan Penelitian ……………………………….. 3
1.5 Metode Penelitaian …………………………………………… 4
1.6 Sistematika Penulisan Penelitian ….…………………………. 4
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ………………………………………………. 6
2.2 Sistem Cerdas.............................................................................. 7
2.3 Mikrokontroler …………………………………………………. 9
2.3.1 Mikrokontroler At-Mega328…………………………… 11
2.3.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler At-Mega328 …………. 13
2.3.3 Deskripsi Pin At-Mega328 ……..………………………. 14
2.3.4 Fitur At-Mega328 ……………………………………..... 16
2.3.5 Arsitektur At-Mega328 ………………………………… 17
2.4 Motor DC……………………………………………………… 18
2.4.1 Pengertian Motor DC……………………………………. 19
2.4.2 Prinsip Dasar Cara Kerja Motor DC……………………… 20
2.4.3 Prinsip Arah Putaran Motor DC………..………………… 24
2.5 Sensor Ultrasonik……………………………………………… 27
2.6 IC L293D……………………………………………………… 30
2.6.1 Fungsi Pin Driver Motor DC IC L293D ………………... 30
2.6.2 Fitur Driver Motor DC IC L293D ……..………….……. 31
2.6.3 Rangkaian Aplikasi Driver IC L293D Untuk 2 Motor DC.. 32
2.7 Bahasa C……………………………………………………..... 34
2.7.1 Struktur Penulisan Bahasa C ……………………………. 34
BAB III PERANCANGAN SISTEM
3.1 Gambaran Umum ………………………………………………. 39
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
3.2 Cara Kerja Kapal Cerdas Penghindar Rintangan …………….…… 40
3.3 Perangkat Keras…… ……………………………………………... 41
3.3.1 Perancangan Badan Kapal…………………………………... 41
3.3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT-Mega328………………….… 42
3.3.3 Sensor Ultrasonik……………………………………………. 45
3.3.4 Motor DC…………………………………………………… 46
3.3.5 IC L293D…………………………………………………… 47
3.3.6 Pemberian Input IC L293D………………………………… 47
3.4 Perancangan Perangkat Lunak…………………………………. 50
3.4.1 Pembuatan Program………………………………………… 52
3.4.2 Cara Mengkompile Menggunakan Arduino………………….. 54
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Secara Umum …………………………………………… 57
4.2 Pengujian Sensor Ping ……..…….……………………………… 57
4.3 Pengujian IC L293D Dengan Output Motor DC………………… 60
4.4 Pengujian Keseluruhan Kapal…………………………………….. 60
4.4.1 Pengujian Kapal Pada Air Yang Tenang ……………………. 61
4.4.2 Pengujian Kapal Pada Air Yang Bergelombang ……………. 61
4.5 Pengujian Berat Kapal ……………………………………………. 61
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ………………………………………………….…… 63
5.2 Saran ………………………………………………………….….. 64
Daftar Pustaka …………………………………………………................... 65
Lampiran........................................................................................................
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Perbedaan Dasar Mikrokontroler Dan Mikrokontroler………….. 10
Gambar 2.2 Konfigurasi Mikrokontroler Arsitektur Havard ……………........ 10
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin Mikrokontroler At-Mega328………………….. 13
Gambar 2.4 Arsitektur At-Mega328 ……………………………………........ 17
Gambar 2.5 Motor DC………………………….…………………………….. 20
Gambar 2.6 Medan Magnet Yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor... 20
Gambar 2.7 Medan Magnet Yang Berubah Arah..........................................… 21
Gambar 2.8 Medan Magnet Mengelilingi Konduktor Dan Diantara Kutub.… 21
Gambar 2.9 Reaksi Garis Fluks ………………………………………………. 22
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Motor DC ……………………………………….. 23
Gambar 2.11 Bagan Mekanisme Kerja Motor Dc Magnet Permanen…………. 25
Gambar 2.12 Pemantulan Suara Pada Sensor Ultrasonik………………………. 28
Gambar 2.13 Sensor Ultrasonic Ping ………………………………………… 29
Gambar 2.14 Kontruksi IC L293D……………………………………………. 30
Gambar 2.15 Rangkaian Aplikasi Driver IC L293D Untuk 2 Motor
DC……..........................................................................................................…. 32
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
Gambar 3.1 Diagram Sistem Kapal Cerdas Pengindar Rintangan.................... 39
Gambar 3.2 Perancangan Badan Kapal Tampak Atas…………..…………….. 41
Gambar 3.3 Perancangan Badan Kapal Tampak Samping……….…………….. 42
Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler At-Mega328……………………. 43
Gambar 3.5 Konfigurasi Pin Sensor Ultrasonic (Ping)……………………. 45
Gambar 3.6 Motor DC…………………………………………………….. 46
Gambar 3.7 Konfigurasi IC L293D……………………………………….… 47
Gambar 3.8 Alur Kerja Utama Sistem Kapal Cerdas Penghindar Rintangan….. 50
Gambar 3.9 Tampilan Arduino …………….……………………………….. 53
Gambar 3.10 Tampilan Program Kapal Cerdas………………………………. 54
Gambar 3.11tampilan Pemilihan Board Pada Arduino…………………… 55
Gambar 3.12 Tampilan Pemilihan Progrramer……………………………… 55
Gambar 3.13 Tampilan Upload Menggunakan Programmer……………….. 56
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konfigurasi Port B……………………….....……………...... 14
Tabel 2.2 Konfigurasi Port C…………………………………............... 15
Tabel 2.3 Konfigurasi Port D………………………………………....... 15
Tabel 2.4 Arah Putar Motor 1 Pada IC L293D……………………........ 33
Tabel 2.5 ArahPutar Motor 2 Pada IC L293D……………………... ..... 33
Tabel 3.1 Pemberian Input Untuk Gerakan Mundur Kapal Cerdas........ 48
Tabel 3.2 Pemberian Input Untuk Gerakan Maju Kapal Cerdas..…....... 48
Tabel 3.3 Pemberian Input Untuk Gerakan Belok Kiri Kapal Cerdas.... 49
Tabel 3.4 Pemberian Input Untuk Gerakan Belok Kanan Kapal Cerdas. 49
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Jarak Sensor Depan………………....…..... 58
Tabel4.2 Hasil Pengukuran Jarak Sensor Kiri…………………….……. 58
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Jarak Sensor Kanan……………………..... 59
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Arah Putar Motor Menggunakan IC L293D.. 60
Kapal Cerdas Berbasis..., Imam Ibnu Mukti, Fakultas Teknik UMP, 2014