TUGAS AKHIR
REKAYASA PENGATURAN NYALA LAMPU LALU
LINTAS BERDASARKAN KECEPATAN
KENDARAAN DENGAN ALGORITMA
FUZZY LOGIC
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
IGNASIUS TEGAR ADIYANTO
NIM: 145114014
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
FINAL PROJECT
ENGINEERING SETTING ON TRAFFIC LIGHTS
BASED ON SPEED 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
IGNASIUS TEGAR ADIYANTO
NIM: 145114014
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2018
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
MOTTO:
“IT ALWAYS SEEMS
IMPOSSIBLE
UNTIL IT’S DONE”
-NELSON MANDELA-
Skripsi ini kupersembahkan kepada,
Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria
Orang tua dan Kakak dan Adik
Sahabat dan Teman-teman Seperjuangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
INTISARI
Pengaturan sistem lampu lalu-lintas umumnya masih menggunakan sistem durasi
yang telah di tentukan dan dilakukan pengulangan yang sama tiap harinya dengan
kecepatan kendaraan yang belum tentu sama pada interval waktu yang telah ditentukan,
sehingga penumpukan kendaraan sering terjadi di salah satu sisi persimpangan.
Untuk menanggulangi permasalahan tersebut, sistem dibuat berdasarkan algoritma
fuzzy logic yang diimplementasikan dalam mikrokontroler ATmega32 dengan
membandingkan kecepatan kendaraan antar sisi jalan. Hasil data algoritma tersebut
digunakan untuk mengatur durasi lampu lalu-lintas di tiap sisi secara adaptif setelah lampu
all red dijalankan. Keadaan adaptif tersebut akan menyesuaikan antara durasi lampu hijau
dengan kecepatan kendaraan yang sedang melintas.
Hasil penelitian Rekayasa Pengaturan Nyala Lampu Lalu Lintas Berdasarkan
Kecepatan Kendaraan dengan Algoritma Fuzzy Logic mampu mengatur durasi lampu hijau
pada sistem lalu-lintas dengan persentase keberhasilan pengujian sistem sebesar .
Apabila kecepatan kendaraan tinggi maka durasi lampu hijau akan semakin cepat,
sebaliknya apabila kecepatan kendaraan rendah maka durasi lampu hijau akan semakin
lama.
Kata kunci : kecepatan kendaraan, lampu lalu-lintas, algoritma fuzzy logic, ATmega32.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
ABSTRACT
The arrangement of the traffic light system generally still uses a system of duration
that has been determined and carried out the same repetition every day with a vehicle
speed that is not necessarily the same at a predetermined time interval, so that the
accumulation of vehicles often occurs on one side of the intersection.
To overcome these problems, the system is made based on fuzzy logic algorithms
that are implemented in the ATmega32 microcontroller by comparing the speed of the
vehicle between the sides of the road. The results of the algorithm data are used to adjust
the duration of traffic lights on each side adaptively after the all red lamp is run. The
adaptive state will adjust between the duration of the green light and the speed of the
vehicle that is passing.
The results of the research Engineering Traffic Light Setting Settings Based on
Vehicle Speed with the Fuzzy Logic Algorithm are able to regulate the green light duration
on traffic systems with a percentage of system testing success of 99.97%. If the vehicle
speed is high, the duration of the green light will be faster, on the contrary if the vehicle
speed is low, the duration of the green light will be longer.
Key words: vehicle speed, traffic lights, fuzzy logic algorithm, ATmega32.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
TUGAS AKHIR .................................................................................................................... i
FINAL PROJECT ............................................................................................................... ii
LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................................ iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .............................................................................. v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ................................................. vi
LEMBAR PERNATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................................ vii
INTISARI .......................................................................................................................... viii
ABSTRACT ........................................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR ......................................................................................................... x
DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xvi
DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xix
1. 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
2. BAB II DASAR TEORI .............................................................................................. 4
2.1. Mikrokontroler AVR ATmega32 [3] ...................................................................... 4
2.1.1. Arsitektur AVR ATmega32 ............................................................................ 4
2.1.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega32 ............................................................. 4
2.1.3. Organisasi Memori AVR ATmega32 .............................................................. 6
2.1.4. Karakteristik DC ATmega32 ........................................................................... 6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.2. Mikrokontroler AVR ATmega8 [4] ........................................................................ 7
2.2.1. Deskripsi Mikrokontroler ATmega8 ............................................................... 8
2.2.2. Organisasi Memori AVR ATmega8 ................................................................ 9
2.2.3. Interupsi [5] ................................................................................................... 10
2.2.4. Timer/Counter 0 [6] ....................................................................................... 11
2.2.5. Karakteristik DC ATmega8 ........................................................................... 14
2.2.6. Register Komunikasi I2C [7] ......................................................................... 15
2.3. LED Inframerah [8] .............................................................................................. 21
2.4. LED Photodioda [8] .............................................................................................. 23
2.5. Komparator [8] ..................................................................................................... 25
2.5.1. Aplikasi Komparator ..................................................................................... 25
2.6. Relay [9] ................................................................................................................ 26
2.7. Bipolar Junction Transistors (BJT) sebagai Sakelar [8] ....................................... 27
2.8. Liquid Crystal Display (LCD) 16x2 [5] ................................................................ 28
2.9. Fuzzy logic [10] .................................................................................................... 30
2.9.1. Perbedaan Logika Fuzzy dan Logika Tegas .................................................. 30
2.9.2. Himpunan ...................................................................................................... 31
2.9.3. Dasar Logika Fuzzy ....................................................................................... 31
2.9.3.1. Fungsi Keanggotaan .............................................................................. 31
2.9.3.2. Fuzzifikasi .............................................................................................. 33
2.9.3.3. Aturan Dasar Logika Fuzzy ................................................................... 34
2.9.3.4. Mesin Penalaran Kontrol Logika Fuzzy (Inference Engine) ................. 34
2.9.3.5. Defuzzifikasi ........................................................................................... 34
2.10. Kecepatan [14] .................................................................................................. 35
3. BAB III RANCANGAN PENELITIAN ................................................................... 36
3.1. Diagram Blok Perancangan .................................................................................. 36
3.2. Proses Pengujian Alat ........................................................................................... 38
3.3. Perancangan Prototipe .......................................................................................... 40
3.3.1. Penskalaan Prototipe ..................................................................................... 40
3.4. Perancangan Perangkat Keras ............................................................................... 41
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
3.4.1. Minimum Sistem ATmega32 dan ATmega8 ................................................ 42
3.4.2. Sensor Inframerah.......................................................................................... 43
3.4.3. Komparator .................................................................................................... 45
3.4.4. Rangkaian Konfigurasi LCD 20x4 dan LCD 16x4 ........................................ 46
3.4.5. Rangkaian Transistor sebagai Sakelar Relay Lampu .................................... 47
3.5. Perancangan Perangkat Lunak .............................................................................. 49
3.5.1. Diagram Alir Mikrokontroler Master ............................................................ 50
3.5.2. Diagram Alir Mikrokontroler Slave .............................................................. 51
3.5.3. Diagram Alir Sub Rutin Komunikasi Master dan Slave ............................... 52
3.5.4. Diagram Alir Fuzzy Kontrol ......................................................................... 53
3.5.4.1. Proses Fuzzifikasi ................................................................................... 54
3.5.4.2. Basis Aturan dan Pengambilan Keputusan ............................................ 55
3.5.4.3. Proses Defuzzifikasi ............................................................................... 56
4. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 58
4.1. Pembahasan Perangkat Keras dan Bentuk Fisiknya ............................................. 58
4.1.1. Mikrokontroler Master .................................................................................. 58
4.1.2. Relay dan Lampu Lalu-lintas ......................................................................... 60
4.1.3. Mikrokontroler Slave dan Komparator IC LF353 ......................................... 61
4.1.4. Sensor Inframerah pada Lintasan Jalur ......................................................... 64
4.2. Pengujian Sensor Inframerah dan Komparator ..................................................... 65
4.3. Pembahasan Sensor Inframerah ............................................................................ 66
4.4. Perubahan Perancangan ........................................................................................ 67
4.5. Pengujian Kecepatan Kendaraan oleh Alat Bantu Konveyor ............................... 67
4.6. Pembahasan Algoritma Fuzzy Logic ..................................................................... 68
4.6.1.1. Fuzzifikasi .............................................................................................. 68
4.6.1.2. Basis Aturan ........................................................................................... 69
4.6.1.3. Defuzzifikasi ........................................................................................... 69
4.7. Pengujian Pengiriman Data dengan Komunikasi Serial I2C ................................ 69
4.8. Pengujian Algoritma Fuzzy Logic ........................................................................ 74
4.8.1. Pembahasan Nyala Lampu Hijau Adaptif ..................................................... 76
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
4.9. Pembahasan Perangkat Lunak .............................................................................. 77
4.9.1. Bagian Mikrokontroler Master ...................................................................... 77
4.9.1.1. Inisialisasi Awal Mikrokontroler Master ............................................... 78
4.9.1.2. Subrutin Komunikasi Serial I2C Master ................................................ 78
4.9.1.3. Subrutin Fuzzifikasi ............................................................................... 79
4.9.1.4. Subrutin Defuzzifikasi ........................................................................... 82
4.9.1.5. Subrutin Basis Aturan ............................................................................ 84
4.9.1.6. Subrutin Tampilan Data Kecepatan ....................................................... 85
4.9.1.7. Subrutin Nyala Lampu Hijau Adaptif .................................................... 85
4.9.1.8. Subrutin Tampilan Durasi Lampu Hijau ............................................... 86
4.9.1.9. Program Utama ...................................................................................... 87
4.9.2. Bagian Mikrokontroler Slave ........................................................................ 88
4.9.2.1. Inisialisasi Awal Mikrokontroler Slave ................................................. 88
4.9.2.2. Subrutin Penyimpanan EEPROM .......................................................... 88
4.9.2.3. Subrutin Komunikasi I2C Slave ............................................................ 89
4.9.2.4. Subrutin Eksternal Interupsi INT0 dan INT1 ........................................ 89
4.9.2.5. Subrutin Interupsi Timer/Counter0 ........................................................ 90
4.9.2.6. Subrutin Interupsi Timer/Counter1 ........................................................ 91
4.9.2.7. Subrutin Kecepatan 1 ............................................................................. 92
4.9.2.8. Subrutin Penampil LCD 20x4 dan Penskalaan Kecepatan .................... 92
4.9.2.9. Subrutin Kecepatan Rata-Rata Kendaraan ............................................ 93
4.9.2.10. Program Utama ...................................................................................... 94
5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 96
5.1. Kesimpulan ........................................................................................................... 96
5.2. Saran ..................................................................................................................... 96
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 97
Lampiran Perhitungan Teoritis Algoritma Fuzzy Logic ............................................. L-1
Lampiran Program Mikrokontroler Master ................................................................ L-6
Lampiran Program Mikrokontroler Slave A ............................................................. L-24
Lampiran Program Mikrokontroler Slave B .............................................................. L-30
Lampiran Program Mikrokontroler Slave C ............................................................. L-36
Lampiran Datasheet IC LF353 .................................................................................... L-42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32 .................................................... 5
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8 ...................................................... 8
Gambar 2.3. Konsep Interupsi ............................................................................................. 11
Gambar 2.4. Register TCCR0.............................................................................................. 12
Gambar 2.5. Register TCNT0.............................................................................................. 13
Gambar 2.6. Register OCR0 ................................................................................................ 13
Gambar 2.7. Register TIMSK ............................................................................................. 14
Gambar 2.8. Register TIFR ................................................................................................. 14
Gambar 2.9. Pemasangan resistor pull-up ........................................................................... 16
Gambar 2.10. Start sequence dan stop sequence ................................................................. 17
Gambar 2.11. Jalur bit data .................................................................................................. 18
Gambar 2.12. Sequence protocol I2C .................................................................................. 18
Gambar 2.13. Komunikasi yang terjadi pada protokol I2C ................................................. 19
Gambar 2.14. Langkah melakukan write pada slave ........................................................... 19
Gambar 2.15. Langkah melakukan read pada slave ............................................................ 20
Gambar 2.16. Simbol LED .................................................................................................. 21
Gambar 2.17. Operasi umum LED ...................................................................................... 22
Gambar 2.18. Contoh kurva keluaran spektral yang khas untuk LED ................................ 22
Gambar 2.19. Operasi reverse-bias menggunakan simbol standar ...................................... 23
Gambar 2.20. Grafik umum arus balik versus irradiance .................................................... 23
Gambar 2.21. Contoh untuk beberapa grafik arus balik versus tegangan balik ................. 24
Gambar 2.22. Cara kerja photodioda ................................................................................... 25
Gambar 2.23. Rangkaian pendeteksi suhu berlebih ............................................................ 26
Gambar 2.24. Bentuk Fisik Relay ........................................................................................ 27
Gambar 2.25. Switching action pada transistor yang ideal.................................................. 27
Gambar 2.26. Skematik LCD karakter 16x2 ....................................................................... 29
Gambar 2.27 Perbedaan logika tegas (a) dan logika fuzzy (b)............................................. 30
Gambar 2.28 Representasi Linear Naik .............................................................................. 32
Gambar 2.29 Representasi Linear Turun ............................................................................. 32
Gambar 2.30 Representasi Kurva Segitiga .......................................................................... 32
Gambar 2.31 Representasi Kurva Trapesium ...................................................................... 33
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 3.1. Gambar Blok Diagram .................................................................................... 37
Gambar 3.2. Gambar Ilustrasi Kendaraan Melintas ............................................................ 38
Gambar 3.3. Setting kecepatan dan titik berhenti kendaraan .............................................. 38
Gambar 3.4. Gambar Ilustrasi Kendaraan Melintas ............................................................ 39
Gambar 3.5. Gambar Ilustrasi Kendaraan Melintas ............................................................ 39
Gambar 3.6. Perancangan desain bagian sensor inframerah dalam 3 dimensi .................... 41
Gambar 3.7. Perancangan desain bagian pertigaan lampu lalu lintas dalam 3 dimensi ...... 41
Gambar 3.8. Rangkaian osilator ATmega32 dan ATmega8 ............................................... 42
Gambar 3.9. Rangkaian Reset ATmega32 dan ATmega8 ................................................... 43
Gambar 3.10. Rangkaian IR Transmitter ............................................................................ 43
Gambar 3.11. Rangkaian photodioda dan komparator ........................................................ 44
Gambar 3.12. Konfigurasi pin IC LM339 ........................................................................... 45
Gambar 3.13. Rangkaian LCD 20x4 ................................................................................... 46
Gambar 3.14. Rangkaian LCD 16x2 ................................................................................... 47
Gambar 3.15. Rangkaian Driver Relay Lampu ................................................................... 48
Gambar 3.16. Diagram Alir Mikrokontroler Master ........................................................... 50
Gambar 3.17. Diagram Alir Mikrokontroler Slave.............................................................. 51
Gambar 3.18. Diagram Alir Sub Rutin Komunikasi Mikrokontroler Master dan Slave ..... 52
Gambar 3.19. Diagram Alir Fuzzy Kontrol ......................................................................... 53
Gambar 3.20. Framework Input X ...................................................................................... 54
Gambar 3.21. Framework Output X ................................................................................... 56
Gambar 4.1. Mikrokontroler Master.................................................................................... 58
Gambar 4.2. Bentuk Fisik Mikrokontroler Master .............................................................. 59
Gambar 4.3. Tampilan LCD 20x4 ....................................................................................... 59
Gambar 4.4. Rangkaian Relay dan Lampu .......................................................................... 60
Gambar 4.5. Rangkaian Lampu lalu Lintas pada Jalan ....................................................... 60
Gambar 4.6. Persimpangan Jalan Tampak Atas .................................................................. 61
Gambar 4.7. Rangkaian Mikrokontroler Slave A ................................................................ 61
Gambar 4.8. Rangkaian Komparator ................................................................................... 62
Gambar 4.9. Rangkaian Mikrokontroler Slave .................................................................... 63
Gambar 4.10. Tampilan LCD 16x2 ..................................................................................... 63
Gambar 4.11. Komparator IC LF353 .................................................................................. 64
Gambar 4.12. Susunan Sensor Infrared pada Jalur .............................................................. 64
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 4.13. Jalur Kendaraan Melintas ............................................................................. 65
Gambar 4.14. Penempatan Rambu Peringatan [15] ............................................................ 66
Gambar 4.15. Inisialisasi Library dan Variabel .................................................................. 78
Gambar 4.16. Inisialisasi Variabel ...................................................................................... 78
Gambar 4.17. Pengaturan PORT I2C di ATmega32 ........................................................... 79
Gambar 4.18. Listing program I2C ...................................................................................... 79
Gambar 4.19. Listing Program Fuzzifikasi .......................................................................... 80
Gambar 4.20. Listing Program Inisialisasi Nilai Awal Variabel ......................................... 81
Gambar 4.21. Listing Program Pengambilan Derajat Keanggotaan Tertinggi .................... 81
Gambar 4.22. Ilustrasi Pemilihan Derajat Keanggotaan ..................................................... 82
Gambar 4.23. Listing Program Defuzzifikasi ....................................................................... 82
Gambar 4.24. Ilustrasi Fungsi Penegasan MOM ................................................................. 83
Gambar 4.25. Listing Program Basis Aturan ....................................................................... 84
Gambar 4.26. Listing Program Fungsi Penegasan MOM .................................................... 84
Gambar 4.27. Listing Program Pembambilan Data I2C ...................................................... 85
Gambar 4.28. Listing Program Nyala Adaptif Lampu Hijau .............................................. 85
Gambar 4.29. Listing Program Tampilan Output Algoritma Fuzzy logic .......................... 86
Gambar 4.30. Listing Program Pengaturan PORT dan DDR Mikrokontroler Master ........ 87
Gambar 4.31. Listing Program Susunan Fungsi Utama Mikrokontroler Master ................ 87
Gambar 4.32. Inisialisasi Library dan Variabel ................................................................... 88
Gambar 4.33. Inisialisasi EEPROM .................................................................................... 88
Gambar 4.34. Listing Program Interupsi I2C ...................................................................... 89
Gambar 4.35. Listing Program Eksternal Interupsi 0 dan 1 ................................................ 89
Gambar 4.36. Listing Program Interupsi Timer0 ................................................................ 90
Gambar 4.37. Listing Program Hitung Waktu ..................................................................... 91
Gambar 4.38. Listing Program Interupsi Timer1 ................................................................ 91
Gambar 4.39. Listing Program Timer/Counter 1 ................................................................. 92
Gambar 4.40. Listing Program Persamaan Kecepatan ........................................................ 92
Gambar 4.41. Listing Program Tampilan LCD 16x2 dan Penskalaan Kecepatan ............... 93
Gambar 4.42. Listing Program Menghitung Kecepatan Rata-Rata ..................................... 93
Gambar 4.43. Listing Program Pengaturan Register I2C .................................................... 94
Gambar 4.44. Listing Program Pengaturan Register Timer dan Eksternal Interupsi .......... 94
Gambar 4.45. Listing Program Susunan Fungsi Utama Mikrokontroler Slave ................... 95
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Karakteristik DC ATmega32 ................................................................................ 6
Tabel 2.2. Operasi Crystal Oscillator .................................................................................... 7
Tabel 2.3. External RC Oscillator, Typical Frequency (VCC=5V) ...................................... 7
Tabel 2.4. Hubungan Pin dan Interupsi ............................................................................... 11
Tabel 2.5. Prescaler timer/counter0 ..................................................................................... 12
Tabel 2.6. Mode operasi ...................................................................................................... 13
Tabel 2.7. Mode Normal dan CTC ...................................................................................... 13
Tabel 2.8. Karakteristik DC ATmega8 ................................................................................ 15
Tabel 2.9. Operasi Crystal Oscillator .................................................................................. 15
Tabel 2.10. External RC Oscillator, Typical Frequency (VCC=5V) .................................. 15
Tabel 2.11. Fungsi dan konfigurasi pin LCD 16x2 ............................................................. 29
Tabel 3.1. Penskalaan Prototipe .......................................................................................... 40
Tabel 3.2. Penggunaan Pin Osilator ATmega 32 dan ATmega8......................................... 42
Tabel 3.3. Penggunaan Pin Reset ATmega 32 dan ATmega8............................................. 43
Tabel 3.4. Penggunaan Pin ATmega8 dengan Output Sensor ............................................ 44
Tabel 3.5. Penggunaan Pin LCD 20x4 ATmega32 ............................................................. 46
Tabel 3.6. Penggunaan Pin LCD 16x2 ATmega8 ............................................................... 47
Tabel 3.7. Penggunaan Pin Lampu pada ATmega32 .......................................................... 48
Tabel 3.8. Rules Fuzzy logic ................................................................................................ 55
Tabel 4.1. Pengujian Tegangan Sensor Inframerah dan Komparator.................................. 66
Tabel 4.2. Pengujian Kecepatan Kendaraan pada Alat Bantu Konveyor ............................ 67
Tabel 4.3. Kecepatan Kendaraan Setelah Penskalaan ......................................................... 68
Tabel 4.4. Kategori Input sesuai Kecepatan Kendaraan ...................................................... 68
Tabel 4.5. Proses Fuzzifikasi ............................................................................................... 68
Tabel 4.6. Rule yang Terpilih oleh Input Fuzzifikasi .......................................................... 69
Tabel 4.7. Proses Defuzzifikasi dan Penegasan MOM ....................................................... 69
Tabel 4.8. Pengujian Pengiriman Data dengan Komunikasi Serial I2C .............................. 70
Tabel 4.9. Pengujian Algoritma Fuzzy Logic dengan Sistem .............................................. 74
Tabel 4.10. Pengujian Durasi Lampu Adaptif ..................................................................... 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1. BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan teknologi transportasi saat ini semakin maju dan berkembang dari
segi kualitas dan kuantitas demi menunjang kehidupan manusia. Disisi lain dengan terus
meningkatnya jumlah kendaraan dapat menimbulkan kemacetan yang sering terlihat pada
persimpangan jalan, khususnya daerah perkantoran yang memiliki aktivitas masyarakat
cukup tinggi. Kemacetan yang sering terjadi pada persimpangan jalan mengakibatkan
produktivitas masyarakat menurun, dikarenakan untuk menjangkau 1 tempat ke tempat lain
memerlukan banyak waktu. Oleh karena itu peran lampu lalu lintas pada persimpangan
jalan sangat penting. Namun kondisi arus kendaraan tiap jalan memiliki tingkat yang
berbeda, hal ini menyebabkan arus kendaraan dari arah tertentu dapat tinggi sedangkan
disisi lainnya sangat rendah. Walaupun demikian, durasi lampu lalu lintas tetap menyala
konstan, sehingga arus kendaraan yang padat akan semakin padat.
Mengacu pada permasalahan tersebut, maka diperlukan suatu alat yang dapat
mendeteksi kecepatan kendaraan untuk mengatur durasi sistem lampu lalu lintas sesuai
kondisi arus kendaraan pada persimpangan. Penelitian sebelumnya sudah dilakukan oleh
Raka Agung (2009) [1] dan Manto (2011) [2], namun pengaturan nyala lampu lalu lintas
belum dilakukan secara fleksibel untuk mengurai arus lalu lintas.
Dalam tugas akhir ini akan dibuat sistem pengaturan nyala lampu lalu lintas
berdasarkan kecepatan kendaraan dengan algoritma fuzzy logic sebagai penentu durasi
lampu lalu lintas secara real time. Untuk pengembangan lebih lanjut diharapkan alat ini
dapat dimanfaatkan sebagai pengatur lampu lalu lintas pada persimpangan jalan agar tidak
terjadi lagi arus lalu lintas yang tidak merata dan dapat menyesuaikan kondisi arus lalu
lintas disaat yang bersamaan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
1.2. Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah membuat prototype sistem pengaturan
lampu lalu lintas berdasarkan kecepatan kendaraan secara real time. Manfaat dari
penelitian ini adalah mengatasi permasalahan yang terjadi pada persimpangan jalan yang
memiliki arus kendaraan tidak merata dan dapat mengurai kemacetan pada arus lalu lintas.
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah ditentukan oleh penulis untuk tetap mengacu pada tujuan dan
menghindari dari terlalu kompleksnya permasalahan yang muncul, yaitu sebagai berikut :
1. Persimpangan jalan berupa pertigaan jalan dan 1 jalur memiliki 2 lajur berlainan
arah, 1 lajur hanya dapat dilewati oleh 1 unit mobil.
2. Dimensi prototype pertigaan jalan menggunakan ukuran 220cm x 120cm.
3. Mikrokontroler ATmega32 sebagai master dan mikrokontroler ATmega8 sebagai
slave, aplikasi Code Vision AVR untuk memprogram sensor inframerah sebagai
masukan dan lampu lalu lintas sebagai keluaran.
4. Aktuator berupa lampu pilot 12V DC.
5. Algoritma yang digunakan adalah Fuzzy logic.
1.4. Metodologi Penelitian
Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode-metode yang digunakan dalam
penyusunan tugas akhir ini adalah :
1. Studi literatur, yaitu dengan cara mendapatkan data dengan membaca buku-buku dan
jurnal-jurnal yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir
ini.
2. Pembuatan subsistem hardware. Meliputi pembuatan rangkaian komparator terhadap
sensor inframerah dan transistor sebagai sakelar yang digunakan menyalakan lampu
lalu lintas.
3. Pembuatan subsistem software. Meliputi programming, pada tahap ini penulis
menggunakan mikrokontroler ATmega8 sebagai slave dan mikrokontroler
ATmega32 sebagai master serta pengambil keputusan yang dimasukkan dengan
bahasa pemograman C menggunakan software Code Vision AVR.
4. Eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap
hardware dan software dalam pembuatan tugas akhir ini.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
5. Proses pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan cara mengamati data
kecepatan kendaraan yang melintas dan pengontrolan lampu lalu lintas.
6. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dilakukan dengan
mendeteksi kecepatan kendaraan yang melintas dengan pengatur nyala lampu lalu
lintas pada tiap jalur. Penyimpulan data dilakukan dengan membandingkan data yang
terbaca dengan lama waktu nyala lampu lalu lintas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
2. BAB II
DASAR TEORI
2.1. Mikrokontroler AVR ATmega32 [3]
AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit
yang diproduksi oleh Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer).
Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega32. Hampir semua
instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock dan mempunyai 32 register general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial
UART, programmable Watchdog Timer dan power saving mode. AVR juga mempunyai
ADC, PWM internal dan In-System Programmable Flash on-chip yang mengizinkan
memori program untuk diprogram ulang.
2.1.1. Arsitektur AVR ATmega32
Mikrokontroler ATmega32 memiliki arsitektur sebagai berikut:
a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
b. ADC 10 bit sebanyak 8 Channel.
c. Tiga buah timer/counter yaitu Timer 0, Timer 1 dan Timer 2.
d. Watchdog Timer dengan osilator internal.
e. SRAM sebanyak 512 byte.
f. Memori Flash sebesar 32 kb.
g. Sumber interupsi internal dan eksternal.
h. Port SPI (Serial Pheriperal Interface).
i. EEPROM on Board sebanyak 512 byte.
j. Komparator analog.
k. Port USART (Universal Shynchronus Ashychronus Receiver Transmitter).
2.1.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega32
Konfigurasi pin Mikrokontroller ATmega32 dengan kemasan 40-pin DIP (dual in-
line package) dapat dilihat pada Gambar 2.1. Untuk memaksimalkan performa dan
paralelisme, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah
untuk program dan data). Ketika sebuah instruksi sedang dikerjakan maka instruksi
berikutnya diambil dari memori program.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega32
Mikrokontroler ATmega32 memiliki konfigurasi Pin sebagai berikut:
a. VCC (Power supply)
b. GND ground
c. Port A (PA7..PA0) Port A berfungsi sebagai input analog pada ADC (analog digital
converter). Port A juga berfungsi sebagai suatu Port LO 8-bit dua arah
d. Port B (PB7..PB0) Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor
internal pull-up yang dipilih untuk beberapa bit)
e. Port C (PC7..PCO) Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor
internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit)
f. Port D (PD7..PDO) Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor
internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit)
g. RESET (Reset input )
h. XTALI (Input Oscillator)
i. XTAL2 (Output Oscillator)
j. AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk Port A dan ADC
k. AREF adalah pin referensi analog untuk port ADC
Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Converter 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).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
2.1.3. Organisasi Memori AVR ATmega32
Arsitektur AVR mempunyai dua ruang memori utama, yaitu ruang memori data dan
memori program. ATmega32 juga memiliki fitur EEPROM Memori untuk penyimpanan
data. Kode program disimpan dalam flash memory, yaitu memori jenis non-volatile yang
tidak akan hilang datanya meskipun catu daya dimatikan. Dalam ATmega32 terdapat 8
Kbyte On-Chip di dalam sistem Memory Flash Reprogrammable untuk penyimpanan
program. Untuk keamanan perangkat lunak, flash memori dibagi menjadi dua bagian, yaitu
boot program dan bagian aplikasi program.
Memori data adalah memori RAM (Random Access Memory) yang digunakan untuk
keperluan program. Memori data terbagi menjadi empat bagian yaitu 32 General Purphose
Register adalah register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh
ALU (Arithmatich Logic Unit). Dalam istilah processor komputer 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 mikrokontroler
seperti pin, port, timer/counter.
2.1.4. Karakteristik DC ATmega32
ATmega32 memiliki nilai-nilai komponen tersendiri sesuai dengan kapasitasnya.
Karakteristik nilai komponen DC dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Karakteristik DC ATmega32
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Dalam koneksi Crystal Oscillator terdapat nilai kapasitor, nilai kapasitor itu sendiri dapat
dilihat pada Tabel 2.2 dan eksternal oscillator pada Tabel 2.3.
Tabel 2.2. Operasi Crystal Oscillator
Tabel 2.3. External RC Oscillator, Typical Frequency (VCC=5V)
2.2. Mikrokontroler AVR ATmega8 [4]
AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat
berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikrokontroler yang pada umumnya
digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator eksternal
karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu kelebihan dari AVR
adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol reset dari luar karena
cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara otomatis AVR akan melakukan
reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC,
EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan 512 byte.AVR ATmega8 adalah
mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8K byte in-
System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini
mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi
16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya
tegangan yang diperlukan untuk bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler ini dapat
bekerja dengan tegangan antara 2,7 - 5,5 V sedangkan untuk ATmega8 hanya dapat
bekerja pada tegangan antara 4,5 – 5,5V.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
2.2.1. Deskripsi Mikrokontroler ATmega8
ATmega8 memiliki 28 pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang
berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan
fungsi dari masing-masing kaki ATmega8 pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8
a. VCC
Merupakan supply tegangan digital.
b. GND
Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan ground.
c. Port B (PB7...PB0)
Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B
adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat
digunakan sebagai input maupun output . Port B merupakan sebuah 8-bit
bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input , pin-pin 7 yang
terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan
mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan
sebagai input kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock
internal, bergantung pada pengaturan fuse bit yang digunakan untuk memilih
sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output kristal
(output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan fuse bit yang digunakan
untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan
Asyncronous Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1)
digunakan untuk saluran input timer.
d. Port C (PC5…PC0)
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam masing-
masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin
C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C memiliki
karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan
arus (source).
e. RESET/PC6
Jika RSTDISBL fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Pin
ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port
C lainnya. Namun jika RSTDISBL fuse tidak diprogram, maka pin ini akan
berfungsi sebagai input reset. Dan 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 port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak
terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai
masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
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.
2.2.2. Organisasi Memori AVR ATmega8
Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu :
1. Memori Flash.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
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 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 (Arithmatich 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 komputer sahari-hari GPR dikenal sebagai “chace
memory”.I/O register dan Aditional I/O register adalah register yang difungsikan
khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroler seperti
pin port, timer/counter, usart dan lain-lain. Register ini dalam keluarga
mikrokontrol MCS51 dikenal sebagi SFR(Special Function Register).
3. EEPROM.
EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati (off),
digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan catu
daya.
2.2.3. Interupsi [5]
Dalam suatu pekerjaan atau aktivitas sering kali terjadi penyelaan atau penghentian
aktivitas untuk sementara waktu karena adanya suatu hal yang memerlukan perhatian
ataupun penanganan. Interupsi adalah suatu kejadian dalam sistem komputer yang
meminta pelayanan khusus pada CPU ketika CPU sedang melakukan pemrosesan. Dalam
merespon interupsi, CPU menunda eksekusi program saat itu dan melakukan pencabangan
ke Interrupt Service Routine (ISR, rutin layanan interupsi) atau disebut juga vektor
interupsi. ISR adalah sebuah program yang melayani interupsi. Setelah eksekusi ISR, CPU
kembali lagi ke program yang melayani interupsi (penginterupsi). Ini artinya CPU akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
melanjutkan program yang tersisa ketika sebelum terjadi pencabangan. Demikian
seterusnya jika terdapat sejumlah interupsi berikutnya. Pada proses interupsi, kondisi
(status) CPU sebelum melayani ISR harus diingat (disimpan). Ketika akan kembali dari
ISR, status yang tersimpan diambil (load) kembali ke CPU. Konsep interupsi diperlihatkan
pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Konsep Interupsi
Tabel 2.4. Hubungan Pin dan Interupsi
Jenis Interrupt PIN pada ATmega8
INT0 PORTD.2
INT1 PORTD.3
Pada Tabel 2.4 mikrokontroler ATmega8 mempunyai 2 buah pin untuk melakukan
interupsi eksternal, yaitu INT0 dan INT1. Interupsi eksternal ini dapat dibangkitkan jika
pada pin interupsi terdapat tebing logika naik atau tebing logika turun.
2.2.4. Timer/Counter 0 [6]
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.
Dapat digunakan untuk :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
a. Timer/counter biasa
b. Clear Timer on Compare Match (selain Atmega8)
c. Generator frekuensi (selain Atmega8)
d. Counter pulsa eksternal.
Mempunyai hingga 10-bit (1024) Clock Prescaler (pemilihan clock yang masuk ke
timer/counter).
1. Timer/Counter Control Register – TCCR0
Gambar 2.4. Register TCCR0
Bit CS00 s.d. 02 bertugas untuk memilih (prescaler) atau mendefinisikan
pulsa/clock yang akan masuk ke dalam timer/counter0. Gambar 2.4 menunjukkan register
pada TCCR0 dan Tabel 2.5 menunjukkan prescaler timer/counter0. (1 clock
timer/counter0= 8 clk cpu) artinya tiap 8 clock CPU yang masuk ke dalam timer/counter0
dihitung satu oleh register pencacah TCNT0. Falling edge adalah perubahan pulsa/clock
dari 1 ke 0. Rising edge adalah perubahan pulsa/clock dari 0 ke 1.
Tabel 2.5. Prescaler timer/counter0
Bit 7-F0C0 : Force Output Compare
Bit ini hanya dapat digunakan untuk metode pembanding . Jika bit-F0C0 di-set maka
akan memaksa terjadinya compare-match (TCNT0==OCR0).Bit 3, 6-
WGM01:0:Waveform Generation Mode Kedua bit ini digunakan memilih mode yang
digunakan, seperti yang terlihat pada Tabel 2.6.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Tabel 2.6. Mode operasi
Bit 5:4-COM01:0:Compare Match Output Mode
Kedua bit ini berfungsi mendefinisikan pin OC0 sebagai output timer0 (atau sebagai
saluran output PWM). Tabel 2.7 menunjukkan output pin OC0 pada mode Normal
dan CTC, Gambar 2.5 menunjukkan output pin OC0 pada mode Fast PWM dan Gambar
2.6 menunjukan output pin OC0 pada mode Phase Correct PWM.
Tabel 2.7. Mode Normal dan CTC
2. Timer/Counter Register-TCNT0
Gambar 2.5. Register TCNT0
Register ini bertugas menghitung pulsa yang masuk ke dalam timer/counter, seperti
terlihat pada Gambar 2.5. Kapasitas register ini 8-bit atau 255 hitungan, setelah mencapai
hitungan maksimal maka akan kembali ke nol (overflow/limpahan).
3. Output Compare Register – OCR0
Gambar 2.6. Register OCR0
Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan besarnya
sesuai dengan kebutuhan, seperti terlihat pada Gambar 2.6. Dalam praktiknya pada saat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
TCNT0 mencacah maka otomatis oleh CPU aka membandingkan dengan isi OCR0 secara
kontinyu dan jika isi TCNT0 sama dengan isi OCR0 maka akan terjadi compare match
yang dapat dimanfaatkan untuk mode CTC dan PWM.
4. Timer/Counter Interrupt Mask Register – TIMSK
Gambar 2.7. Register TIMSK
Gambar 2.7 menunjukkan register TIMSK dan berikut fungsi-fungsi register tersebut.
Bit 0-TOIE0: T/Co Overflow Interrupt Enable
Dalam register TIMSK timer/conter0 memiliki bit TOIE0 sebagai bit peng-aktif
interupsi timer/counter0 (TOIE0=1 enable, TOIE0=0 disable).
Bit 1-OCIE0: T/Co Output Compare Match Interrupt Enable
Selain ATmega8, TIMSK timer/counter0 memiliki bit OCIE0 sebagai bit peng-aktif
interupsi compare match timer/counter0 (OCIE0=1 enable, OCIE0=0 disable).
5. Timer/Counter Interrupt Flag Register – TIFR
Gambar 2.8. Register TIFR
Gambar 2.8 menunjukkan register TIFR dan berikut fungsi-fungsi register tersebut.
Bit 1-OCF0: Output Compare Flag 0
Flag OCF0 akan set sebagai indikator terjadinya compare match, dan akan clear
sendiri bersamaan eksekusi vektor interupsi timer0 compare match.
Bit 0-TOC0: Timer /Counter 0 Overflow flag
Bit status timer/counter0 dalam register TIFR, di mana bit-TOV0
(Timer/Counter0 overflow) akan set secara otomatis ketika terjadi limpahan/overflow
pada register TCNT0 dan akan clear bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi.
2.2.5. Karakteristik DC ATmega8
ATmega8 memiliki nilai-nilai komponen tersendiri sesuai dengan kapasitasnya.
Karakteristik nilai komponen DC dapat dilihat pada Tabel 2.12.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Tabel 2.8. Karakteristik DC ATmega8
Dalam koneksi Crystal Oscillator terdapat nilai kapasitor, nilai kapasitor itu sendiri dapat
dilihat pada Tabel 2.13 dan eksternal oscillator pada Tabel 2.14.
Tabel 2.9. Operasi Crystal Oscillator
Tabel 2.10. External RC Oscillator, Typical Frequency (VCC=5V)
2.2.6. Register Komunikasi I2C [7]
I2C merupakan singkatan dari Inter-Integrated Circuit, yang disebut dengan I-
squared-C atau I-two-C. Jalur I2C bus hanya merupakan 2 jalur yang disebut dengan SDA
line dan SCL line, dimana SCL line merupakan jalur untuk clock dan SDA line merupakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
jalur untuk data. Semua peralatan yang akan digunakan dihubungkan seluruhnya pada jalur
SDA line dan SCL line dari I2C bus tersebut. Jenis komunikasi yang dilakukan antar
peralatan dengan menggunakan protokol I2C mempunyai sifat serial synchronuous half
duplex bidirectional, dimana yang data ditransmisikan dan diterima hanya melalui satu
jalur data SDA line (bersifat serial), setiap penggunaan jalur data bergantian antar
perangkat (bersifat half duplex) dandata dapat ditransmisikan dari dan ke sebuah perangkat
(bersifat bidirectional). Sumber clock yang digunakan pada I2C bus hanya berasal dari satu
perangkat master melalui jalur clock SCL line (bersifat synchronuous). Kedua jalur SDA
dan SCL merupakan driver yang bersifat ”open drain”, yang berarti bahwa IC yang
digunakan dapat mendrive output nya low, tetapi tidak dapat mendrive menjadi high.
Untuk dapat mendapatkan data yang high maka kita harus menyediakan resistor pull-up
pada tegangan power supply sebesar 5 volt terhadap jalur SDA dan SCL tersebut.
Pemasangan resistor pull-up dapat dilihat seperti pada gambar 2.9.
Gambar 2.9. Pemasangan resistor pull-up
Jika resitor-resistor tersebut tidak ada, maka jalur SCL dan SDA akan selalu
mendekati low – mendekati 0 volt dan jalur-jalur I2C bus tidak dapat bekerja. Nilai
resistor yang kita dapat gunakan berkisar dari 1K8Ω hingga 47K Ω. Biasanya nilai 1K8 Ω,
4K7 Ω dan 10KΩ merupakan nilai-nilai yang umum digunakan tetapi semua nilai yang
berada dalam range nilai di atas dapat digunakan dan bekerja dengan baik. Semua
perangkat yang terdapat dalam jalur I2C bus merupakan perangkat slave dan master,
dimana master merupakan perangkat yang berfungsi sebagai pengatur (controller) dan
sumber clock bagi perangkat-perangkat slave yang terdapat dalam jalur I2C bus.
Dalam sebuah jalur I2C bus selain memungkinkan adanya penggunaan banyak
perangkat slave, juga bisa menggunakan beberapa perangkat master dalam sebuah jalur
I2C bus yang sama. Jika menggunakan multiple perangkat master dalam sebuah jalur I2C
bus maka penggunaan jalur bergantian antar tiap-tiap perangkat master, tetapi umumnya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
hanya digunakan satu master device dengan multiple perangkat slave pada sebuah jalur
I2C bus. Kecepatan transfer data dari protocol I2C ditentukan oleh besar clock speed yang
digunakan pada jalur SCL line. Kecepatan clock standar yang diberikan pada jalur SCL
line pada I2C sebesar 100 KHz. Philips sebagai pencipta protocol I2C ini membuat
standar kecepatan I2C lainnya yaitu Fast Mode yang mempunyai kecepatan clock sebesar
400 KHz dan High Speed Mode yang mempunyai kecepatan hingga sebesar 3.4 MHz.
Untuk melakukan transmisi data pada sebuah jalur I2C bus, dimulai dengan
mengirimkan sebuah start sequence dan diakhiri dengan mengirimkan stop sequence.
Start sequence dan stop sequence menandakan awal dan akhir dari proses transmisi data
dengan perangkat yang lainnya dalam sebuah jalur I2C bus. Gambar 2.10 merupakan
gambar dari start sequence dan stop sequence.
Gambar 2.10. Start sequence dan stop sequence
Transmisi data antar perangkat terjadi setelah start sequence dan sebelum stop
sequence. Data yang ditransmisikan sejumlah 8 bit dengan MSB (Most Significant Bit)
yang dikirimkan terlebih dahulu hingga kepada LSB (Least Significant Bit) kemudian
selalu terdapat tambahan satu bit yang merupakan Acknowledgement bit (ACK bit). ACK
bit digunakan untuk mengetahui kondisi transmisi data, jika ACK bit berupa kondisi low
maka perangkat yang ada sudah menerima data dan siap untuk menerima data yang
selanjutnya, sedangkan ACK bit berupa kondisi high maka perangkat yang ada sudah tidak
dapat melakukan transmisi data dan master harus mengirimkan stop sequence untuk
menghentikan komunikasi yang sedang berlangsung. Pada saat berlangsung komunikasi
antar perangkat dalam sebuah jalur I2C bus, bit data dikirimkan pada saat jalur SCL line
dalam kondisi high dan pergantian bit data terjadi pada saat jalur SCL line dalam kondisi
low, yang seperti dapat dilihat pada Gambar 2.11:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
Gambar 2.11. Jalur bit data
Pada sebuah jalur I2C bus ditujukan untuk mengendalikan beberapa perangkat slave
dengan menggunakan sebuah perangkat master. Setiap perangkat slave pada jalur I2C bus
masing-masing mempunyai alamat I2C yang berbeda-beda. Jumlah pengalamatan yang
umumnya digunakan pada sebuah protokol I2C sebesar 7 bit alamat, sehingga pada sebuah
jalur I2C bus dapat digunakan perangkat slave sebanyak 27 perangkat dengan alamat yang
berkisar antara 0 sampai dengan 127. Pada saat mengirimkan 7 bit alamat sebuah
perangkat slave kita selalu mengirimkan 8 bit data, yaitu 7 bit alamat + 1 bit R/W. Bit
R/W (Read/Write) digunakan untuk memberitahukan kepada perangkat slave yang
dipanggil tindakan yang akan dilakukan perangkat master pada perangkat slave tersebut,
dimana Read adalah fungsi perangkat master yang akan melakukan pembacaan data dari
perangkat slave tersebut dan Write adalah fungsi perangkat master yang akan melakukan
pengiriman data pada perangkat slave tersebut. Untuk melakukan Read maka pada bit
R/W diberikan kondisi logic high, sedangkan untuk melakukan Write maka pada bit R/W
diberikan kondisi logic low. Pengiriman alamat perangkat slave pada sebuah sequence
protocol I2C dapat dilihat pada Gambar 2.12:
Gambar 2.12. Sequence protocol I2C
Sebuah perangkat master dapat melakukan dua tindakan pada perangkat yang
terhubung dalam sebuah jalur I2C bus, yaitu melakukan read dari perangkat slave atau
melakukan write ke perangkat slave. Penggunaan protocol untuk melakukan read atau
write sedikit berbeda, namun untuk memulai komunikasi antara master dan slave sama
untuk write atau read, yaitu dengan mengirimkan start sequence kemudian alamat
perangkat slave yang dituju dan tindakan yang akan dilakukan write atau read, dan pada
akhirnya mengirimkan stop sequence untuk menyelesaikan komunikasi yang sedang
berlangsung. Komunikasi yang terjadi pada protokol I2C secara lengkap dapat dilihat pada
Gambar 2.13.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 2.13. Komunikasi yang terjadi pada protokol I2C
Pembahasan protokol yang digunakan oleh perangkat master untuk melakukan read
data byte dan write data byte pada sebuah perangkat slave dibahas terpisah sebagai berikut
pada Gambar 2.14.
Untuk melakukan write pada sebuah perangkat slave maka langkah-langkah yang
harus dilakukan oleh sebuah perangkat master sebagai berikut:
1. Mengirimkan start sequence
2. Mengirimkan alamat perangkat slave dengan bit R/W low
3. Mengirimkan (write) command register yang diinginkan
4. Mengirimkan (write) data byte ke perangkat slave
5. [Optional, mengirimkan (write) data bytes lainnya]
6. Mengirimkan stop sequence
Gambar 2.14. Langkah melakukan write pada slave
Untuk melakukan read pada sebuah perangkat slave, pertama kali perangkat
master harus memberitahukan internal address perangkat slave yang ingin dibaca.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Jadi untuk melakukan read dari sebuah slave, sebenarnya dimulai dengan melakukan
write pada perangkat slave tersebut. Untuk melakukan read pada sebuah perangkat
slave maka langkah-langkah yang harus dilakukan oleh sebuah perangkat master
sebagai berikut pada Gambar 2.15.
1. Mengirimkan start sequence
2. Mengirimkan alamat perangkat slave dengan bit R/W low
3. Mengirimkan (write) command register yang diinginkan
4. Mengirimkan start sequence kembali (repeated start)
5. Mengirimkan alamat perangkat slave dengan bit R/W high
6. Membaca (read) data byte dari perangkat slave
7. Optional, membaca (read) data bytes lainnya
8. Mengirimkan stop sequence
Gambar 2.15. Langkah melakukan read pada slave
I2C mempunyai keterbatasan dalam hal pengalamatan perangkat slave yang
digunakan. Kebanyakan vendor perangkat slave I2C tidak membebaskan kepada pengguna
untuk merancang sendiri alamat slave yang diinginkan, kebanyakan vendor hanya
memberikan 3 pin alamat yang bebas dikonfigurasi sendiri sedangkan 4 bit lainnya
merupakan fixed yang merupakan identitas model dari perangkat tersebut ataupun identitas
dari vendor pembuat perangkat tersebut. Hal ini diatasi dengan pengalamatan I2C dengan
10 bit alamat namun penggunaannya belum umum. Selain itu I2C mempunyai kecepatan
yang terbatas sehingga implementasi protokol I2C pada kelas high end dapat
menyebabkan terjadinya kekurangang bandwidth, sedangkan untuk mengimplemtasikan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
protokol I2C pada kelas low end membutuhkan dedicated hardware untuk mengatasi
master berada dalam kondisi busy. Penggunaan kecepatan transfer clock sangat kritis
karena I2C hanya dapat bekerja dengan kecepatan clock standar yang ada, jika tidak
protokol I2C tersebut tidak dapat digunakan.
2.3. LED Inframerah [8]
Operasi dasar dari dioda pemancar cahaya (LED) adalah sebagai berikut. Ketika
perangkat foward bias, elektron melintasi persimpangan pn dari material tipe-n dan
bergabung kembali dengan hole di material tipe-p. Simbol untuk LED ditunjukkan pada
Gambar 2.16.
Gambar 2.16. Simbol LED
Beberapa LED memancarkan foton yang bukan bagian dari spektrum yang terlihat
tetapi memiliki panjang gelombang yang lebih panjang dan berada dalam spektrum
inframerah (IR). Tegangan maju di LED jauh lebih besar daripada untuk dioda silikon.
Biasanya, VF maksimum untuk LED adalah antara 1,2 V dan 3,2 V, tergantung pada
materialnya. LED memancarkan cahaya sebagai respons terhadap arus maju yang
mencukupi, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.17 (a).
Jumlah output daya yang diterjemahkan ke dalam cahaya berbanding lurus dengan
arus maju, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.17(b). Peningkatan IF sesuai secara
proporsional dengan peningkatan output cahaya. Output cahaya (intensitas dan warna)
juga tergantung pada suhu. Intensitas cahaya turun dengan suhu yang lebih tinggi seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 2.17.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
(a) (b)
Gambar 2.17. Operasi umum LED
Sebuah LED memancarkan cahaya pada rentang panjang gelombang tertentu
sebagaimana ditunjukkan oleh kurva output spektral pada Gambar 2.18. Panjang
gelombang dinyatakan dalam nanometer (nm). Output normal dari puncak LED merah
yang terlihat pada 660 nm, kuning pada 590 nm, hijau pada 540 nm, dan biru pada 460 nm.
Output untuk puncak LED inframerah pada 940 nm.
(a) Cahaya yang tampak (b) Inframerah (IR)
Gambar 2.18. Contoh kurva keluaran spektral yang khas untuk LED
Rangkaian LED inframerah dapat dilihat pada Gambar 2.17 (a) dan untuk
menentukan nilai hambatan yang dibutuhkan, persamaan yang dipakai adalah sebagai
berikut:
(2.1)
Keterangan:
RLimit = nilai resistor yang diperlukan
VBias = tegangan input
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
VF = tegangan LED inframerah
IF = arus maju LED inframerah
2.4. LED Photodioda [8]
Photodioda adalah perangkat yang beroperasi dalam bias terbalik, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.19, di mana Iλ adalah reverse light current. Photodioda
memiliki jendela transparan kecil yang memberikan cahaya untuk menyinari pn junction.
Gambar 2.19. Operasi reverse-bias menggunakan simbol standar
Ingat bahwa ketika reverse-bias, dioda penyearah memiliki kurva kebocoran balik
yang sangat kecil. Hal yang sama berlaku untuk photodioda. Arus reverse bias diproduksi
oleh panas pasangan electron-hole yang dihasilkan di daerah penipisan yang menyapu
persimpangan pn junction oleh medan listrik yang diciptakan oleh tegangan balik. Di
dalam dioda penyearah, arus reverse leakage menyebabkan suhu meningkat karena
peningkatan jumlah pasangan electron hole.
Photodioda berbeda dari dioda penyearah di mana ketika pn juntion terpapar cahaya,
arus balik meningkat dengan intensitas cahaya. Ketika tidak ada cahaya, arus balik hampir
dapat diabaikan dan disebut dark current. Peningkatan dalam jumlah intensitas cahaya,
dinyatakan sebagai irradiance (mW/cm²) yang menghasilkan peningkatan arus balik,
seperti yang ditunjukkan oleh grafik pada Gambar 2.20.
Gambar 2.20. Grafik umum arus balik versus irradiance
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Gambar 2.21. Contoh untuk beberapa grafik arus balik versus tegangan balik
Dari grafik pada Gambar 2.21, dapat dilihat bahwa 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)
(2.3)
Pada 20mW/cm², arus kira-kira 55uA pada VR = 10 V adalah sebagai berikut:
(2.4)
(2.5)
Perhitungan ini menunjukkan bahwa photodioda dapat digunakan sebagai perangkat
variable-resistance yang dapat dikontrol oleh intensitas cahaya.
Gambar 2.22 mengilustrasikan bahwa photodioda pada dasarnya memungkinkan
tidak ada arus balik (kecuali untuk arus gelap yang sangat kecil) ketika tidak ada cahaya
yang datang pada Gambar 2.22 (a). Pada Gambar 2.22 (b) ketika seberkas cahaya menerpa
photodioda, ia melakukan sejumlah arus balik yang sebanding dengan intensitas cahaya
(irradiance).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
(a)
(b)
Gambar 2.22. Cara kerja photodioda
2.5. Komparator [8]
Komparator adalah rangkaian op-amp khusus yang membandingkan dua tegangan
input dan menghasilkan output yang selalu berada di salah satu dari dua kondisi,
menunjukkan hubungan yang lebih besar atau lebih kecil daripada di antara input .
Komparator menyediakan waktu pengalihan yang sangat cepat, dan banyak yang memiliki
kemampuan tambahan (seperti delay propagasi cepat atau tegangan referensi internal)
untuk mengoptimalkan fungsi perbandingan. Sebagai contoh, beberapa komparator ultra-
kecepatan tinggi dapat memiliki penundaan propagasi sekecil 500 ps. Karena output selalu
dalam salah satu dari dua area, pembanding sering digunakan untuk antarmuka antara
rangkaian analog dan digital.
Penerapan pada tingkat kerawanan yang rendah, op-amp berjalan tanpa umpan balik
negatif (loop terbuka) sering digunakan sebagai pembanding. Meskipun op-amp jauh lebih
lambat dan tidak memiliki fitur khusus lainnya, tetapi memiliki gain loop terbuka yang
sangat tinggi, yang memungkinkan untuk mendeteksi perbedaan kecil dalam input . Secara
umum, komparator tidak dapat digunakan sebagai op-amp, tetapi op-amp dapat digunakan
sebagai pembanding dalam aplikasi non-kritis. Karena op-amp tanpa umpan balik negatif
pada dasarnya adalah pembanding, kita akan melihat fungsi perbandingan menggunakan
op-amp biasa.
2.5.1. Aplikasi Komparator
Gambar 2.23 menunjukkan komparator op-amp yang digunakan dalam rangkaian
untuk mendeteksi temperatur berlebih yang presisi untuk menentukan kapan suhu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
mencapai nilai kritis tertentu. Rangkaian ini terdiri dari jembatan Wheatstone dengan op-
amp yang digunakan untuk mendeteksi ketika jembatan seimbang. Satu kaki jembatan
terdapat termistor (R1), yang merupakan resistor untuk mendeteksi suhu dengan koefisien
temperatur negatif (ketahanannya menurun saat suhu meningkat). Potensiometer (R2)
diatur pada nilai yang sama dengan resistansi termistor pada suhu kritis. Pada suhu normal
(di bawah kritis), R1 lebih besar dari R2, sehingga menciptakan kondisi tidak seimbang
yang menggerakkan op-amp ke tingkat output jenuh rendah dan membuat transistor Q1
mati.
Gambar 2.23. Rangkaian pendeteksi suhu berlebih
Ketika suhu meningkat, resistensi termistor menurun. Ketika suhu mencapai nilai
kritis, R1 menjadi sama dengan R2, dan jembatan menjadi seimbang (saat R3= R4). Pada
titik ini op-amp beralih ke tingkat output jenuh yang tinggi, menghidupkan Q1. Ini
memberi energi pada relay, yang dapat digunakan untuk mengaktifkan alarm atau memulai
respon yang tepat terhadap kondisi suhu berlebih.
Untuk menghitung tegangan input non-inverting komparator, maka menggunakan rumus
pembagi tegangan:
(2.6)
2.6. Relay [9]
Relay merupakan suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk menghubungkan
atau memutuskan aliran arus listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus
tertentu pada koilnya. Bentuk fisik relay dapat dilihat pada Gambar 2.24 ada 2 macam
relay berdasarkan tegangan untuk menggerakan koilnya yaitu AC dan DC.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Pada dasarnya relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik, sehingga
kumparan mempunyai sifat seperti magnet. Magnet sementara tersebut digunakan untuk
mengerakkan suatu sistem sakelar yang terbuat dari logam sehingga pada saat relay dialiri
arus listrik maka kumparan akan terjadi kemagnetan dan menarik logam tersebut. Saat arus
listrik diputus, maka logam akan kembali pada posisi semula.
Gambar 2.24. Bentuk Fisik Relay
2.7. Bipolar Junction Transistors (BJT) sebagai Sakelar [8]
Gambar 2.25 mengilustrasikan operasi dasar dari BJT sebagai perangkat switching.
Pada bagian (a), transistor berada di daerah cutoff karena persimpangan basis-emitor tidak
foward biased. Dalam kondisi ini, idealnya ada keterbukaan antara kolektor dan emitor,
seperti yang ditunjukkan oleh saklar yang setara. Pada bagian (b), transistor berada di
daerah jenuh karena persimpangan basis-emitor dan sambungan kolektor-basis foward
biased dan arus basis dibuat cukup besar sehingga menyebabkan arus kolektor mencapai
nilai saturasinya. Dalam kondisi ini, idealnya, sambungan antara kolektor dan emitor,
seperti yang ditunjukkan oleh saklar yang setara. Sebenarnya, drop tegangan kecil
melintasi transistor hingga beberapa sepersepuluh volt biasanya terjadi, yang merupakan
tegangan jenuh, VCE (sat.).
Gambar 2.25. Switching action pada transistor yang ideal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
a. Kondisi dalam Cutoff
Seperti disebutkan sebelumnya, transistor berada di wilayah cutoff ketika
persimpangan basis-emitor tidak foward bias. Mengabaikan arus bocor, semua arus nol,
dan VCE sama dengan VCC.
VCE(cutoff) = VCC (2.7)
b. Kondisi dalam Saturasi
Seperti yang telah dipelajari, ketika persimpangan basis-emitor berada foward bias
dan ada arus basis yang cukup untuk menghasilkan arus kolektor maksimum, maka
transistor saturasi. Rumus untuk arus saturasi kolektor adalah:
(2.8)
Karena VCE (sat.) sangat kecil dibandingkan dengan VCC, itu biasanya dapat
diabaikan. Nilai minimum dari arus basis yang dibutuhkan untuk menghasilkan saturasi
adalah:
(2.9)
Umumnya, IB harus secara signifikan lebih besar dari IB(min.) untuk memastikan bahwa
transistor sudah jenuh.
Tegangan yang melewati RB adalah:
VRB = VIN – VBE (2.10)
Kemudian nilai hambatan RB dapat diketahui menggunakan Hukum Ohm seperti:
(2.11)
2.8. Liquid Crystal Display (LCD) 16x2 [5]
Liquid Crystal Display (LCD) yang digunakan adalah LCD yang hanya dapat
menampilkan karakter. LCD tersebut mempunyai tampilan dengan lebar 16 kolom dan 2
baris atau biasa disebut sebagai LCD karakter 16x2, dengan 16 pin konektor (didefinisikan
pada Tabel 2.11) dan bentuk fisik LCD diperlihatkan pada Gambar 2.26.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Tabel 2.11. Fungsi dan konfigurasi pin LCD 16x2
Pin Nama Fungsi
1 VSS Ground
2 VCC +5V
3 VEE Tegangan kontras
4 RS Register select
0=Register instruksi 1=Register Data
5 R/W Read/Write, untuk memilih mode tulis atau baca
0=Mode tulis 1=Mode baca
6 E Enable
0=Enable(Mulai menahan data ke LCD) 1=Disable
7 DB0 Data bit 0, LSB
8 DB1 Data bit 1
9 DB2 Data bit 2
10 DB3 Data bit 3
11 DB4 Data bit 4
12 DB5 Data bit 5
13 DB6 Data bit 6
14 DB7 Data bit 7, MSB
15 BPL Back Plane Light
16 GND Ground
Gambar 2.26. Skematik LCD karakter 16x2
Terdapat 2 register yang sangat penting dalam LCD. Pin RS digunakan untuk
memilih register tersebut.jika RS=0, maka asrtinya kita sedang memilih register kode
perintah (command code register) yang mengizikan pengguna untuk mengirimkan
command misalnya membersihkan tampilan, penempatan cursor dan sebagainya. Jika
RS=1, maka artinya kita sedang memilih register data yang mengizinkan pengguna untuk
mengirimkan data yang akan ditampilkan pada LCD.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Sinyal R/W digunakan untuk mengizinkan pengguna apakah akan menulisi LCD atau
akan membaca dari LCD. Jika R/W=0, maka artinya kita dapat menulis data ke LCD dan
sebaliknya. Ketika R/W=1, kita dapat membaca data dari LCD. Kemudian terdapat lagi 1
sinyal yang sangat penting yaitu E (enable). Pin E digunakan oleh LCD untuk menahan
(latch) informasi yang terdapat pada pin data (DB0-DB7).
2.9. Fuzzy logic [10]
Logika fuzzy merupakan suatu teori himpunan logika yang dikembangkan untuk
mengatasi konsep nilai 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 2.27.
„(a) (b)
Gambar 2.27 Perbedaan logika tegas (a) dan logika fuzzy (b)
Pada Gambar 2.27 (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 2.27. (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 7.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
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
menggunakan cara pendekatan fungsi. Ada beberapa fungsi keanggotaan yang
digunakan dalam teori himpunan fuzzy adalah:
a. 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 ke nilai domain yang memiliki derajat
keanggotaan lebih tinggi seperti ditunjukan pada Gambar 2.28.
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 2.29.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Gambar 2.28 Representasi Linear Naik
Gambar 2.29 Representasi Linear Turun
Fungsi keanggotaan linear naik:
(2.12)
Fungsi keanggotaan linear turun:
(2.13)
b. Representasi Kurva Segitiga
Pada dasarnya merupakan gabungan antara 2 garis (linear) seperti terlihat pada
Gambar 2.30.
Gambar 2.30 Representasi Kurva Segitiga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Fungsi keanggotaan kurva segitiga:
(2.14)
c. Representasi Kurva Trapesium
Kurva trapesium pada dasarnya seperti bentuk segitiga, hanya saja ada beberapa titik
yang memiliki nilai keanggotaan 1 seperti pada Gambar 2.31.
Gambar 2.31 Representasi Kurva Trapesium
Fungsi keanggotaan kurva trapesium:
(2.15)
Cara Kerja Logika Fuzzy:
Dalam sistem kontrol logika fuzzy terdapat beberapa tahapan operasional
meliputi:
1. Fuzzifikasi
2. Mesin penalaran atau inference engine
3. Aturan dasar (fuzzy rule)
4. Defuzzifikasi
2.9.3.2. 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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
proses fuzzification ini adalah sebuah nilai input fuzzy atau yang biasanya dinamakan
fuzzy input .
2.9.3.3. 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
2.9.3.4. 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
di-fuzzifikasikan sebagai bentuk keluaran pengontrol.
2.9.3.5. 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:
∑
∑
(2.16)
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 grafitasi daerah dibawah grafik fungsi keanggotaan himpunan
kabur A. Jadi:
∫
∫
(2.17)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Bila himpunan kabur A terdefinisi pada semesta berhingga X, maka:
∑
∑
(2.18)
Nilai t(A) dapat dipandang sebagai nilai harapan dari variabel x. Fungsi penegasan Pusat
Grafitasi memenuhii 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:
∫
∫
(2.19)
Dengan M={ | }. Apabila M=[a,b], maka:
(2.20)
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:
( ) ∑
| | (2.21)
Dengan | | = banyaknya anggota himpunan tegas M.
2.10. Kecepatan [14]
Kecepatan (velocity) rata-rata (avg atau average) suatu benda yang pada saat
awal berada pada posisi dan pada saat akhir berada pada posisi adalah
(2.22)
Kecepatan rata-rata merupakan suatu besaran vektor. Besaran ini menyatakan
seberapa cepat suatu benda bergerak. Bila digambarkan grafik posisi setiap saat x terhadap
waktu t, maka kemiringan garis antara dua buah titik menyatakan kecepatan rata-rata
dalam selang waktu tersebut. Terdapat pula besaran yang disebut sebagai laju (speed) rata-
rata yang didefinisikan sebagai
(2.23)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
3. BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
Pembahasan Bab III ini meliputi diagram blok perancangan, proses pengujian alat,
perancangan prototipe, perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak.
3.1. Diagram Blok Perancangan
Perancangan alat ini terdiri dari 1 master mikrokontroler ATmega32 dan 3 slave
mikrokontroler ATmega8. Pada mikrokontroler master dan slave terdapat LCD 20x4 dan
16x2 yang berfungsi sebagai penampil status durasi lampu lalu lintas pada tiap sisi jalur
dan penampil kecepatan kendaraan pada tiap jalur. Mikrokontroler slave berfungsi sebagai
pendeteksi kecepatan kendaraan melalui sensor inframerah, kemudian masuk ke rangkaian
komparator untuk menghasilkan logika 1 atau 0 yang menjadi eksternal interupsi
ATmega8. Kemudian data kecepatan tiap lajur akan dikirimkan pada mikrokontroler
master menggunakan komunikasi serial I2C. Setelah mikrokontroler master menerima data
dari mikrokontroler slave kemudian data tersebut diolah menggunakan algoritma fuzzy
logic untuk menghasilkan data baru yaitu durasi nyala lampu hijau. Data durasi dan status
setiap jalur dapat dilihat pada penampil LCD 20x4 yang menampilkan status lampu merah,
kuning dan hijau. Lampu lalu lintas menggunakan lampu 12 VDC yang terhubung dengan
relay, sehingga untuk mengaktifkan lampu digunakan transistor sebagai sakelar relay.
Proses pertukaran data terjadi ketika semua lampu lalu lintas sedang berwarna merah
(all red). Setiap mikrokontroler slave mempunyai alamat tersendiri yang berfungsi agar
mikrokontroler master dapat memilih jalur untuk saling bertukar data tanpa terganggu
dengan alamat mikrokontroler slave lainnya. Mikrokontroler master dalam komunikasi
serial ini berfungsi sebagai pengatur terjadinya komunikasi dengan sinyal start, stop yang
dikirimkan mikrokontroler master kepada mikrokontroler slave, sehingga setiap semua
lampu lalu lintas berwarna merah durasi lampu hijau akan terus menyesuaikan dengan
kondisi kecepatan kendaraan. Gambar blok diagram perancangan dapat dilihat pada
Gambar 3.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Gambar 3.1. Gambar Blok Diagram
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
3.2. Proses Pengujian Alat
Proses pengujian alat dibuat untuk membantu jalannya pengujian kecepatan
kendaraan pada prototipe. Pada prototipe disediakan jalur konveyor yang terletak
disamping lajur. Jalur konveyor difungsikan untuk menggerakan prototipe mobil, selain itu
kecepatan konveyor dapat diatur sesuai kondisi lajur. Pada gambar 3.2 menunjukan
kendaraan yang diletakan pada jalur konveyor. Fungsi keypad digunakan untuk mengatur
kecepatan kendaraan dan memberhentikan kendaraan pada jarak yang diinginkan, seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.
Gambar 3.2. Gambar Ilustrasi Kendaraan Melintas
Gambar 3.3. Setting kecepatan dan titik berhenti kendaraan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Untuk menyesuaikan kondisi prototipe dengan kenyataan, kecepatan kendaraan dibuat
secara linier dengan membuat gerak kendaraan dapat menjadi melambat atau mempercepat
lajunya terhadap kendaraan di depan.
Pada awal lajunya, kendaraan akan berjalan dengan kecepatan sesuai dengan kondisi
jalan kemudian kendaraan akan memperlambat lajunya ketika mendekati kendaraan atau
saat mendekati lampu lalu lintas di depannya sampai kendaraan itu berhenti. Saat
kendaraan itu berhenti kemudian kendaraan dipindahkan ke lajur jalan, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 3.3, Gambar 3.4 dan Gambar 3.5.
Gambar 3.4. Gambar Ilustrasi Kendaraan Melintas
Gambar 3.5. Gambar Ilustrasi Kendaraan Melintas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
3.3. Perancangan Prototipe
Pada tahap ini, perancangan prototipe dari sistem pengaturan nyala lampu lalu lintas
berdasarkan kecepatan kendaraan antara lain, mendesain prototype jalan, perancangan
desain tempat sensor, perancangan model lampu lalu lintas dan pada sisi lajur terdapat
penampil LCD 16x2 yang dapat menampilkan kecepatan kendaraan yang melintas.
3.3.1. Penskalaan Prototipe
Desain prototype menggunakan skala perbandingan 1:60. Untuk membuat desain
prototype ini menggunakan software SketchUp dengan ukuran prototype dan aslinya dapat
dilihat pada Tabel 3.1. Gambar 3.6 dan Gambar 3.7 merupakan desain prototype dalam
bentuk 3 dimensi.
Tabel 3.1. Penskalaan Prototipe
Nama Ukuran Asli Ukuran Prototipe
Ukuran prototipe 132 m x 71 m 220cm x 120cm
Jarak antar sensor 4,2 m 7 cm
Tinggi sensor 60 cm 1 cm
Panjang jalan 60 m 1 m
Lebar jalan 4,2 m 7 cm
Pada rancangan prototipe kecepatan kendaraan maksimum adalah 80km/jam, sehingga
dalam skala 1:60 kecepatan kendaraan pada prototipe menjadi:
(3.1)
(3.2)
(3.3)
(3.4)
(3.5)
Berdasarkan persamaan diatas kendaraan menempuh jarak 7cm dalam waktu
dengan kecepatan .
Gambar 3.6 merupakan desain posisi sensor inframerah yang terletak pada bagian
sisi jalur jalan, selain itu terdapat penampil LCD 16x2 yang terletak disamping sensor
inframerah. Penempatan letak LCD ini diharapkan mampu membantu user untuk
mengambil dan mem-validasi data kecepatan kendaraan yang sedang melintas.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Gambar 3.6. Perancangan desain bagian sensor inframerah dalam 3 dimensi
Gambar 3.7. Perancangan desain bagian pertigaan lampu lalu lintas dalam 3 dimensi
3.4. Perancangan Perangkat Keras
Ada beberapa bagian utama dalam perancangan subsistem perangkat keras prototype
sistem lalu lintas mengacu pada Gambar 3.1, yaitu :
a. Minimum sistem ATmega32 dan ATmega8
b. Sensor inframerah
c. Komparator IC LM339
d. Rangkaian konfigurasi LCD 20x4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
e. Rangkaian konfigurasi LCD 16x2
f. Rangkaian transistor sebagai sakelar
3.4.1. Minimum Sistem ATmega32 dan ATmega8
ATmega32 dan ATmega8 membutuhkan minimum sistem yang terdiri dari rangkaian
eksternal, seperti osilator dan reset. Rangkaian osilator menggunakan frekuensi kristal
sebesar 11,0592 MHz dan menggunakan kapasitor sebesar 22pF[3] pada pin XTAL1 dan
XTAL2 pada mikrokontroler. Rangkaian eksternal osilator berfungsi sebagai sumber clock
untuk mikrokontroler dan pemberian kapasitor bertujuan memberikan kestabilan terhadap
frekuensi osilator. Berikut Gambar 3.8 menunjukkan rangkaian osilator ATmega32 dan
ATmega8.
Gambar 3.8. Rangkaian osilator ATmega32 dan ATmega8
Berikut adalah penggunaan pin osilator ATmega32 dan ATmega8 dapat dilihat pada Tabel
3.2.
Tabel 3.2. Penggunaan Pin Osilator ATmega 32 dan ATmega8
Pin Osilator
ATmega32
Pin ATmega32 Pin Osilator
ATmega8
Pin ATmega8
XT1 12 XT1 9
XT2 13 XT2 10
Pada rangkaian reset terdapat resistor pull-up sebesar 30k Ohm[3] yang berfungsi
menjaga pin RESET tidak berlogika 0 secara tidak sengaja. Nilai kapasitor sebesar 22pF
bertujuan menghilangkan noise yang disusun secara seri dengan resistor. Saat tombol
ditekan, mikrokontroler akan mendapat logika 0 sebagai isyarat agar program dipaksa
berhenti dan dimulai ulang dari awal. Gambar 3.9 dan Tabel 3.3 menunjukkan rangkaian
serta penggunaan pin reset ATmega32 dan ATmega8.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 3.9. Rangkaian Reset ATmega32 dan ATmega8
Tabel 3.3. Penggunaan Pin Reset ATmega 32 dan ATmega8
Pin Reset ATmega32 Pin ATmega32 Pin Reset ATmega8 Pin ATmega8
RST 9 RST 1
3.4.2. Sensor Inframerah
Sensor inframerah digunakan untuk mendeteksi kendaraan yang sedang melintas,
letaknya berada di sisi lajur jalan. Rangkaian sensor inframerah terbagi dalam 2 bagian
yaitu, IR transmitter (pengirim) dan IR receiver (penerima). IR transmitter akan
memancarkan cahaya inframerah menuju IR receiver, apabila tidak ada kendaraan yang
menghalangi sensor inframerah maka nilai IR receiver akan berlogika 0, namun jika sensor
terhalang kendaraan maka nilai IR receiver berlogika 1. Rangkaian pada Gambar 3.10
adalah rangkaian dari IR transmitter dan rangkaian IR receiver.
Gambar 3.10. Rangkaian IR Transmitter
R130k
RST
C3
22pF
VCC
D1
Infrared
D2Photodiode
R2220 Ohm
VCC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Untuk menyalakan LED inframerah diperlukan tegangan sebesar 1,2 volt[11] dan
arus minimal 20 mA[11], sehingga rangkaian sensor inframerah memerlukan resistor yang
berfungsi untuk mengatur arus yang masuk ke LED inframerah, maka perhitungan nilai
resistor yang digunakan dapat menggunakan persamaan 2.1.
–
(3.6)
R2 = 190 Ohm
Sehingga nilai hambatan yang digunakan pada LED inframerah sebesar 190 Ohm. Namun,
nilai resistor tersebut tidak dijual dipasaran, maka nilai resistor di ganti dengan nilai
resistor yang mendekati, yaitu:
R2 ≈ 220 Ohm
Gambar 3.11. Rangkaian photodioda dan komparator
Berikut adalah tabel penggunaan output sensor yang berasal dari keluaran komparator
yang terhubung dengan pin mikrokontroler ATmega8 dapat dilihat pada Tabel 3.4.
Tabel 3.4. Penggunaan Pin ATmega8 dengan Output Sensor
Pin Output Sensor Pin ATmga8
Output Sensor 1 4
Output Sensor 2 5
Output Sensor 3 11
Pada saat intensitas inframerah yang diterima oleh photodioda besar maka tahanan
photodioda menjadi kecil pada kisaran 90K Ohm[8], sebaliknya saat intensitas inframerah
yang diterima photodioda kecil maka tahanan photodioda menjadi besar pada kisar 3.57M
D2Photodiode
R3100k
44%
RV15k
VCC
VCC
VCC
7
6
1
312
U1:A
LM399
Output Sensor
D2Photodiode
R3100k
44%
RV15k
VCC
VCC
VCC
7
6
1
312
U1:A
LM399
Output Sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Ohm[8]. Pada bagian receiver seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.11, untuk
mendapatkan tegangan output photodioda menggunakan persamaan 2.6, sehingga:
(3.7)
Vout = 0,13 Volt (saat intensitas inframerah terbesar)
(3.8)
Vout = 2,67 Volt (saat intensitas inframerah terkecil)
3.4.3. Komparator
Komparator yang digunakan adalah IC LM339 yang memiliki 4 buat komparator
dalam 1 IC. Penggunaan jumlah komparator disesuaikan dengan kebutuhan untuk
mengaktifkan 9 buah sensor, sehingga dalam tugas akhir ini memerlukan 3 buah IC
LM339. Rangkaian komparator digunakan untuk membandingkan Vin yang berasal dari
Vout (V+) Photodioda dan Vref yang berasal dari tegangan referensi pada pembagi
tegangan dalam trimpot. Apabila tegangan referensi yang terdapat pada V- lebih besar dari
V+ maka keluaran komparator adalah logika 0, sebaliknya apabila V+ lebih besar dari V-
maka keluaran komparator akan berlogika 1. Logika 1 atau 0 inilah yang akan diolah oleh
mikrokontroler sebagai nilai input sensor. Gambar 3.12 menunjukkan pin yang terdapat
pada IC LM339.
Gambar 3.12. Konfigurasi pin IC LM339
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
3.4.4. Rangkaian Konfigurasi LCD 20x4 dan LCD 16x4
Letak LCD 20x4 berada pada mikrokontroler master yang berfungsi sebagai
penampil durasi lampu lalu lintas saat rambu merah, kuning dan hijau pada tiap sisi jalur
yang telah diatur alogaritma fuzzy logic. Rangkaian dan tampilan LCD 20x4 dapat dilihat
pada Gambar 3.13, serta penggunaan pin LCD 20x4 pada pin mikrokontroler ATmega32
ditunjukkan pada Tabel 3.5.
Gambar 3.13. Rangkaian LCD 20x4
Tabel 3.5. Penggunaan Pin LCD 20x4 ATmega32
Pin LCD 20x4 Atmega32 Pin ATmega32
VSS Gnd
VDD +5 Volt
VEE Vpot
RS 14
RW 15
E 16
D0 -
D1 -
D2 -
D3 -
D4 17
D5 18
D6 19
D7 20
A +5 Volt
K Gnd
Rangkaian LCD 16x2 berada pada tiap lajur jalan pada mikrokontroler slave yang
berfungsi sebagai penampil waktu tempuh antar sensor inframerah (T1/T2) dan kecepatan
+5V
D7
14D
613
D5
12D
411
D3
10D
29
D1
8D
07
E6
RW
5R
S4
VS
S1
VD
D2
VE
E3
A15
K16
LCDLM044L
44%
POT5k
+5V
RS
RW E
D4
D5
D6
D7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
kendaraan yang melintas (K1/K2). Rangkaian dan tampilan LCD 16x2 dapat dilihat pada
Gambar 3.14, serta penggunaan pin LCD 16x2 pada pin mikrokontroler ATmega32
ditunjukkan pada Tabel 3.6.
Gambar 3.14. Rangkaian LCD 16x2
Tabel 3.6. Penggunaan Pin LCD 16x2 ATmega8
Pin LCD 16x4 Atmega8 Pin ATmega8
VSS Gnd
VDD +5 Volt
VEE Vpot
RS 14
RW 15
E 16
D0 -
D1 -
D2 -
D3 -
D4 23
D5 24
D6 25
D7 26
A +5 Volt
K Gnd
3.4.5. Rangkaian Transistor sebagai Sakelar Relay Lampu
Rangkaian Transistor sebagai sakelar digunakan untuk mengaktifkan dan mematikan
lampu menggunakan relay. Transistor sebagai sakelar yang digunakan adalah tipe BC547
dan Relay yang digunakan adalah tipe Songle SRD-12VDC-SL-C. Gambar 3.15
menunjukkan rangkaian transistor sebagai sakelar dan relay. Pemasangan dioda 1N4001
bertujuan sebagai proteksi pada rangkaian dari arus bolak-balik yang akan masuk ke
51%
RV2
5k
+5v
RS
RW E
D4
D5
D6
D7
D7
14D
613
D5
12D
411
D3
10D
29
D1
8D
07
E6
RW
5R
S4
VS
S1
VD
D2
VE
E3
K16
A15
LCD4LM016L
A K
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
rangkaian transistor BC547 dengan memasang dioda secara berlawanan antara arus dengan
kutub katoda, sehingga akan menghalangi arus induksi dari relay ke rangkaian lainnya.
Rangkaian transistor sebagai sakelar relay lampu dapat dilihat pada Gambar 3.15, serta
penggunaan pin lampu pada pin mikrokontroler ATmega32 ditunjukkan pada Tabel 3.7.
Tabel 3.7. Penggunaan Pin Lampu pada ATmega32
Pin Lampu Atmega 32 Pin ATmega32
Lamp_Merah_A 40
Lamp_Kuning_A 39
Lamp_Hijau_A 38
Lamp_Merah_B 1
Lamp_Kuning_B 2
Lamp_Hijau_B 3
Lamp_Merah_C 22
Lamp_Kuning_C 23
Lamp_Hijau_C 24
Gambar 3.15. Rangkaian Driver Relay Lampu
Diketahui :
VCC = +12 Volt
Pin = tegangan pin mikrokontroler saat ON (+5 Volt) [3]
Nilai hfe transistor BC547 = 110 (min) [12]
Nilai Vbe transistor BC547 = 700mV (typ.) [12]
Coil Resistance = 320 Ohm [13]
Arus yang dibutuhkan agar relay ON saat tegangan 12 VDC = 37,5mA (Ic) [13]
Q1BC547
D41N4001
D5LED
VCC
RB
3,2kPIN
RL1Songle Relay
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Pada rangkaian driver relay agar transitor saturasi atau saklar tertutup harus diketahui
terlebih dahulu nilai IC dan nilai IB(min.), maka untuk mendapatkan nilai IC(sat.)
menggunakan persamaan 2.8.
(3.9)
IC(sat.) = 37,5 mA
Untuk mendapatkan nilai (min.) menggunakan persamaan 2.9.
(3.10)
Ib(min.) = 340,90 uA
Untuk memastikan bahwa transistor sudah saturasi , maka IB harus lebih besar dari IB
(min.) sehingga:
IB = 4 x 340,90 uA (3.11)
IB= 1,36 mA
Ketika transistor dalam keadaan ON, VBE ≈ 0,7 V tegangan yang melewati RB diperoleh
menggunakan persamaan 2.10:
VRB = 5 V – 0,7 V (3.12)
VRB = 4,3 V
Selanjutnya menghitung nilai resistansi RB, menggunakan persamaan 2.11, sehingga:
(3.13)
RB = 3,2 KΩ
Sehingga resistor yang digunakan untuk RB sebesar 3,2 KΩ.
3.5. Perancangan Perangkat Lunak
Ada beberapa bagian utama dalam perancangan subsistem perangkat lunak, yaitu:
a. Diagram alir mikrokontroler master
b. Diagram alir mikrokontroler slave
c. Diagram alir sub rutin mikrokontroler master dan slave
d. Diagram alir fuzzy kontrol
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
3.5.1. Diagram Alir Mikrokontroler Master
Diagram alir utama mikrokontroler master ditunjukkan oleh Gambar 3.16. Pertama
sistem dihidupkan dengan menekan tombol power (start), setelah power menyala sistem
akan mulai menginisialisasi. Inisialisai ini bertujuan mengenali seluruh sistem berupa
LCD, memori mikrokontroler dan data lampu lalu lintas. Setelah inisialisasi selesai lampu
lalu lintas akan menjalankan kondisi semua lalu lintas berwarna merah selama 5 detik.
Selama kondisi ini berlangsung, maka mikrokontroler master bertugas untuk mengambil
data tiap slave untuk mengetahui kecepatan kendaraan setiap lajur. Kemudian data akan
diolah oleh algoritma fuzzy logic ketika ketiga data tiap lajur telah terkumpul.
Keluaran fuzzy logic berupa durasi nyala lampu hijau untuk tiap lajur. Urutan nyala
lampu hijau pertama dimulai pada sisi A, kemudian sisi B dan sisi C, kemudian urutan
nyala lampu tersebut akan di ulang secara terus-menerus. Durasi nyala lampu hijau akan
terus menyesuaikan dengan kecepatan kendaraan di tiap lajur setelah kondisi semua lampu
lalu lintas berwarna merah selesai. Sistem akan terus berjalan jika tombol power tidak
dimatikan.
Gambar 3.16. Diagram Alir Mikrokontroler Master
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
3.5.2. Diagram Alir Mikrokontroler Slave
Gambar 3.17. Diagram Alir Mikrokontroler Slave
Diagram alir utama mikrokontroler slave ditunjukkan oleh Gambar 3.17. Pertama
sistem dihidupkan dengan menekan tombol power (start), setelah power menyala sistem
akan mulai menginisialisasi. Inisialisai ini bertujuan mengenali seluruh sistem berupa
LCD, memori mikrokontroler dan kondisi sensor inframerah. Dalam mikrokontroler slave
ini terdapat 3 buah sensor inframerah yang berfungsi sebagai pendeteksi kendaraan yang
melintas, sensor akan mendeteksi kendaraan untuk logika 0 saat tidak terdeteksi kendaraan
dan logika 1 saat kendaraan sudah selesai melintas atau saat kondisi tebing turun (falling
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
edge). Setelah inisialisasi selesai sensor 1 berfungsi untuk mengaktifkan timer 1 jika sensor
mendeteksi kendaraan, namun jika tidak terdeteksi adanya kendaraan maka sistem akan
mengarahkan pada komunikasi serial alamat slave “X” di slave. Setelah itu terdapat sensor
2 yang berfungsi untuk mematikan timer 1 jika mendeteksi kendaraan, selain itu data
berupa timer 1 akan disimpan di dalam mikrokontroler slave “X” dan mengaktifkan timer
2. Ketika sensor 3 mendeteksi kendaraan timer 2 akan di nonaktifkan dan menyimpan data
timer 2. Setelah itu data timer 1 dan timer 2 akan di panggil untuk mendapatkan data baru
yaitu kecepatan 1 dan kecepatan 2. Lalu data kecepatan 1 dan kecepatan 2 akan disimpan
kembali dalam mikrokontroler slave “X” untuk dipanggil kembali jika dibutuhkan. Alur
selanjutnya adalah sebuah subrutin komunikasi serial alamat slave “X” yang berfungsi
sebagai pengatur terjadinya komunikasi antara mikrokontroler master dan slave. Kemudian
sistem akan mengulang kembali untuk mendeteksi kendaraan selanjutnya dan sistem akan
terus berjalan jika tombol power tidak dimatikan.
3.5.3. Diagram Alir Sub Rutin Komunikasi Master dan Slave
Gambar 3.18. Diagram Alir Sub Rutin Komunikasi Mikrokontroler Master dan Slave
Diagram alir Gambar 3.18 merupakan sebuah sub rutin yang bekerja apabila adanya
komunikasi dengan alamat mikrokontroler yang cocok. Komunikasi antar mikrokontroler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
ini berfungsi sebagai pertukaran data yang terdapat di setiap mikrokontroler dan setiap
mikrokontroler slave mempunyai alamat tersendiri agar pengiriman dan penerimaan data
sesuai dengan mikrokontroler yang dituju. Awalnya mikrokontroler master mengirimkan
alamat dan sinyal sebagai penunjuk mikrokontroler slave yang ingin dituju, bila alamat
mikrokontroler slave sesuai dengan mikrokontroler master maka mikrokontroler slave
akan langsung mengirimkan data yang terdapat pada mikrokontroler slave. Kemudian
mikrokontroler master akan menerima data yang dikirim lalu data akan disimpan, setelah
data berhasil disimpan mikrokontroler master memberi sinyal untuk memutus komunikasi
antara mikrokontroler master dan mikrokontroler slave sehingga mikrokontroler master
akan bergantian dengan mikrokontroler slave lainnya untuk mengambil data di tiap
mikrokontroler slave.
3.5.4. Diagram Alir Fuzzy Kontrol
Gambar 3.19. Diagram Alir Fuzzy Kontrol
Gambar 3.19 merupakan subrutin fuzzy logic yang memproses data ketinggian
dengan menggunakan program pengendali logika fuzzy yang akan di program di dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
mikrokontroler master. Di dalam subrutin ini terdapat proses fuzzifikasi, basis aturan dan
Defuzzifikasi.
3.5.4.1. Proses Fuzzifikasi
0 10 40 70 80
Rendah Sedang Tinggii
Gambar 3.20. Framework Input X
Gambar 3.20 merupakan framework input X, yang berasal dari salah satu
mikrokontroler slave. Proses fuzzifikasi mempunyai framework input berupa kecepatan
kendaraan rendah, sedang dan tinggi. Pada proses ini bertujuan untuk mendapatkan nilai
derajat keanggotaan tertinggi untuk diolah pada proses selanjutnya. Untuk nilai
keanggotaan fuzzifikasi adalah:
Rendah = L (x: 0 40)
Sedang = ˄ (x: 10 40 70)
Tinggi = L (x: 40 80)
Pada input rendah derajat keanggotaannya menggunakan persamaan 2.13, sebagai berikut:
{
(3.14)
Pada input sedang derajat keanggotaannya menggunakan persamaan 2.12 dan 2.13,
sebagai berikut:
{
(3.15)
Pada input tinggi derajat keanggotaannya menggunakan persamaan 2.12, sebagai berikut:
{
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
3.5.4.2. Basis Aturan dan Pengambilan Keputusan
Setelah melalui tahap fuzzifikasi selanjutnya akan dilakukan tahap pemilihan data
input derajat keanggotaan yang memiliki nilai terkecil menggunakan fungsi minimum,
yaitu:
(3.17)
Dari fungsi tersebut akan menghasilkan nilai input derajat keanggotaan yang
memiliki nilai derajat keanggotaan terkecil dari derajat keanggotaan A, derajat
keanggotaan B dan derajat keanggotaan C, hasil derajat keanggotaan minimum tersebut
akan diolah pada proses defuzzifikasi dan masuk ke dalam persamaan output pada Tabel
3.8. Tabel 3.8 merupakan kondisi rules yang telah ditetapkan dengan kondisi output
berdasarkan kondisi input pada cabang A, B dan C.
Tabel 3.8. Rules Fuzzy logic
Rules Sisi A Sisi B Sisi C
Output A Output B Output C
1 rendah rendah rendah
lama lama lama
2 rendah rendah sedang
lama lama agak lama
3 rendah rendah tinggi
lama lama cepat
4 rendah sedang rendah
lama agak lama lama
5 rendah sedang sedang
lama agak lama agak lama
6 rendah sedang tinggi
lama agak lama cepat
7 rendah tinggi rendah
lama cepat lama
8 rendah tinggi sedang
lama cepat agak lama
9 rendah tinggi tinggi
lama cepat cepat
10 sedang rendah rendah
agak lama lama lama
11 sedang rendah sedang
agak lama lama agak lama
12 sedang rendah tinggi
agak lama lama cepat
13 sedang sedang rendah
agak lama agak lama lama
14 sedang sedang sedang
agak lama agak lama agak lama
15 sedang sedang tinggi
agak lama agak lama cepat
16 sedang tinggi rendah
agak lama cepat lama
17 sedang tinggi sedang
agak lama cepat agak lama
18 sedang tinggi tinggi
agak lama cepat cepat
19 tinggi rendah rendah
cepat lama lama
20 tinggi rendah sedang
cepat lama agak lama
21 tinggi rendah tinggi
cepat lama cepat
22 tinggi sedang rendah
cepat agak lama lama
23 tinggi sedang sedang
cepat agak lama agak lama
24 tinggi sedang tinggi
cepat agak lama cepat
25 tinggi tinggi rendah
cepat cepat lama
26 tinggi tinggi sedang
cepat cepat agak lama
27 tinggi tinggi tinggi
cepat cepat cepat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
3.5.4.3. Proses Defuzzifikasi
4 7 16 25 28
Cepat Agak Lama Lama_
Gambar 3.21. Framework Output X
Gambar 3.21 merupakan framework output X. Proses Defuzzifikasi mempunyai framework
output berupa durasi nyala lampu hijau, yaitu cepat, agak lama dan lama. Untuk nilai
keanggotaannya adalah:
Cepat = L (x: 4 16)
Agak Lama = ˄ (x: 7 16 25)
Lama = L (x: 16 28)
Pada tahap Defuzzifikasi fungsi penegasan yang digunakan adalah MOM (Mean of
Maximum) yakni dengan menggunakan persamaan 2.20.
Untuk mencari persamaan nilai output berdasarkan kondisi dan nilai derajat keanggotaan
cepat menggunakan fungsi linear turun adalah:
(3.18)
(3.19)
(3.20)
Kemudian untuk mencari persamaan nilai output berdasarkan kondisi dan nilai derajat
keanggotaan lama menggunakan fungsi linear naik adalah:
( ) (3.21)
( ) (3.22)
(3.23)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Sedangkan untuk fungsi segitiga pada persamaan 2.14, untuk mencari persamaan nilai
output berdasarkan kondisi dan nilai derajat keanggotaan agak lama adalah:
( ( )) ( ) (3.24)
( ) (( ) ) (3.25)
( ) ) (3.26)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
4. BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini berisi pembahasan tentang implementasi dari perancangan bab III
berupa hasil pengamatan percobaan. Hasil pengamatan yang akan dibahas meliputi,
pengujian dan pembahasan perangkas keras serta perangkat lunak.
4.1. Pembahasan Perangkat Keras dan Bentuk Fisiknya
Pada bagian ini akan dibahas mengenai perangkat keras dan bentuk fisik yang terdiri
dari rangkaian mikrokontroler master, rangkaian relay, lampu lalu-lintas rangkaian,
mikrokontroler slave, rangkaian komparator IC LF353, sensor inframerah dan jalur
kendaraan yang terdapat pada alat bantu konveyor.
4.1.1. Mikrokontroler Master
Gambar 4.1. Mikrokontroler Master
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Gambar 4.1 merupakan skematik rangkaian dari mikrokontroler master yang terdiri
dari rangkaian minimum sistem, rangkaian LCD 20x4 dan resistor pull-up yang digunakan
pada jalur bus I2C untuk komunikasi serial I2C.
((a) Tampak Depan (b) Tampak Belakang
Gambar 4.2. Bentuk Fisik Mikrokontroler Master
Pada gambar 4.2 merupakan bentuk fisik minimum sistem ATmega32 yang
berfungsi sebagai pengatur jalannya komunikasi serial I2C terhadap mikrokontroler slave
A, B dan C. Data yang dikirim merupakan nilai kecepatan kendaraan yang telah dideteksi
mikrokontroler slave, kemudian data tersebut diolah menggunakan algoritma fuzzy logic
dan output dari algoritma tersebut adalah durasi nyala lampu hijau untuk masing-masing
sisi jalur.
Gambar 4.3. Tampilan LCD 20x4
Selain itu pada gambar 4.3 terdapat bentuk fisik rangkaian LCD 20x4 yang
berfungsi menampilkan data kecepatan kendaraan tiap sisi dan durasi lampu hijau yang
terhitung mundur.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
4.1.2. Relay dan Lampu Lalu-lintas
Gambar 4.4. Rangkaian Relay dan Lampu
Gambar 4.4 merupakan skematik lampu lalu-lintas yang diaktifkan menggunakan
rangkaian relay 12 Volt. Rangkaian relay tersebut terdiri dari komponen pendukung yaitu,
dioda 1N4001, transistor BC547, dan resistor 3,2KΩ.
(a) Rangkaian relay (b) Lampu lalu-lintas
Gambar 4.5. Rangkaian Lampu lalu Lintas pada Jalan
Gambar 4.5 merupakan bentuk fisik relay yang berfungsi untuk menyalakan lampu
lalu lintas yang berisi lampu merah, kuning dan hijau. Lampu lalu-lintas yang digunakan
menggunakan supply tegangan sebesar 12 VDC, namun rangkaian output mikrokontroler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
master ATmega32 hanya sebesar 5V sehingga pemanfaatan rangkaian relay digunakan
untuk mengalirkan tegangan listrik yang lebih besar dengan menggunakan sistem
pengendali transistor yang memiliki tegangan lebih kecil. Penempatan lampu lalu-lintas
dapat dilihat pada gambar 4.5 (b) yang berada disamping jalur dan gambar 4.6 merupakan
letak lampu lalu-lintas tampak dari atas.
Gambar 4.6. Persimpangan Jalan Tampak Atas
4.1.3. Mikrokontroler Slave dan Komparator IC LF353
Gambar 4.7. Rangkaian Mikrokontroler Slave A
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Gambar 4.7 merupakan skematik rangkaian dari mikrokontroler slave A yang
terdiri dari rangkaian minimum sistem, rangkaian LCD 16x2 dan jalur bus I2C digunakan
untuk komunikasi serial I2C.
Gambar 4.8. Rangkaian Komparator
Gambar 4.8 merupakan skematik rangkaian sensor inframerah dan komparator IC
LF353. Pada bagian tegangan input non-inverting berasal dari tegangan photodioda dan
tegangan input inverting berasal dari tegangan referensi yaitu trimpot.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
(a) Tampak Depan (b) Tampak Belakang
Gambar 4.9. Rangkaian Mikrokontroler Slave
Gambar 4.10. Tampilan LCD 16x2
Gambar 4.9 adalah bentuk fisik rangkaian mikrokontroler slave ATmega8 yang
berperan sebagai pengolah data kecepatan kendaraan yang di deteksi oleh sensor
inframerah, kemudian data tersebut dikirimkan pada mikrokontroler master menggunakan
komunikasi serial I2C. Penampil LCD16x2 pada Gambar 4.10 berfungsi menampilkan
waktu tempuh kendaraan dengan jarak tempuh adalah 7 cm dan kecepatan kendaraan yang
diperoleh berdasarkan waktu tempuh.
Gambar 4.11 merupakan bentuk fisik rangkaian komparator IC LF353 yang
terpisah dengan PCB, hal ini dikarenakan rangkaian komparator ini mengalami perubahan
rancangan dari sebelumnya. Rangkaian komparator ini berfungsi membandingkan
tegangan masukan yang berasal dari tegangan photodioda dan tegangan masukan yang
berasal dari tegangan referensi. Perbandingan tegangan tersebut akan menghasilkan logika
1 atau 0 sesuai prinsip kerja komparator sebagai input dari mikrokontroler slave.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Gambar 4.11. Komparator IC LF353
Rangkaian skematik dan bentuk fisik mikrokontroler slave A dan rangkaian
komparator ini sama dengan mikrokontroler slave B dan mikrokontroler slave C, sehingga
dalam penyajian gambar dan fungsi tidak ditampilkan karena memiliki ciri yang sama
seperti mikrokontroler slave A pada Gambar 4.7 dan Gambar 4.8.
4.1.4. Sensor Inframerah pada Lintasan Jalur
Gambar 4.12. Susunan Sensor Infrared pada Jalur
Gambar 4.12 merupakan sensor inframerah yang saling berpasangan antara LED
inframerah dan LED photodioda secara sejajar dengan ketinggian sensor adalah 1cm dari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
dasar lintasan dan jarak antara sensor adalah 7cm. Pengambilan data kecepatan kendaraan
dimulai saat sensor inframerah pertama mendeteksi adanya kendaraan yang sudah
melintas, kemudian timer 1 akan aktif dan akan mati ketika sensor inframerah kedua sudah
mendeteksi kendaraan yang melintas sekaligus mengaktifan timer 2, selanjutnya apabila
kendaraan sudah melintasi sensor inframerah ketiga, timer 2 akan dimatikan. Dari data
timer tadi, kecepatan kendaraan dapat diketahui melalui persamaan 2.1.
Gambar 4.13. Jalur Kendaraan Melintas
Lintasan kendaraan ini tersusun atas alat bantu konveyor yang berfungsi sebagai
penggerak agar lintasan kendaraan dapat berjalan dengan kecepatan yang dapat diatur. Alat
bantu konveyor ini dapat dilihat pada Gambar 4.13.
4.2. Pengujian Sensor Inframerah dan Komparator
Pengujian sensor inframerah dan komparator dilakukan dengan mengukur tegangan
keluaran sensor inframerah sebagai input (+) dan tegangan trimpot sebagai input (–) pada
komparator. Pengukuran tegangan dilakukan sebanyak 2 kali, yaitu saat ada kendaraan dan
tidak ada kendaraan. Kondisi ada kendaraan adalah saat kendaraan menutupi sensor
inframerah, sehingga pancaran LED inframerah menuju LED photodioda terhalang,
kemudian keadaan tidak ada kendaraan adalah saat pancaran LED inframerah dapat
diterima oleh LED photodioda.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Tabel 4.1. Pengujian Tegangan Sensor Inframerah dan Komparator
VCC Komparator = 5 Volt
Tegangan Inframerah = 1,2 Volt
Slave
Tegangan Photodioda (Volt) Tegangan Output Komparator
Ada mobil Tidak ada
mobil
refrensi
(Volt)
Ada
mobil
Tidak ada
mobil
A
Sensor 1 4,45 0,15 1,61 3,73 -0,04
Sensor 2 4,54 0,14 1,59 3,73 -0,06
Sensor 3 4,55 0,16 1,63 3,73 -0,08
B
Sensor 1 4,34 0,18 1,47 3,50 -0,02
Sensor 2 4,30 0,17 1,49 3,50 -0,03
Sensor 3 4,34 0,21 1,48 3,51 -0,06
C
Sensor 1 4,22 0,25 1,45 3,46 -0,01
Sensor 2 4,27 0,19 1,48 3,46 -0,01
Sensor 3 4,24 0,15 1,46 3,43 -0,05
Tabel 4.1 merupakan nilai tegangan pada komparator yang menunjukkan hasil saat
terdeteksi kendaraan, tegangan input komparator yang berasal dari tegangan LED
photodioda lebih besar dari tegangan referensi sehingga output komparator mendekati
VCC, sebaliknya apabila tidak terdetekasi maka output komparator mendekati ground. Hal
ini sesuai dengan teori pada bagian subbab 3.4.3 mengenai prinsip kerja komparator.
4.3. Pembahasan Sensor Inframerah
Pada rancangan awal sensor inframerah dibuat menjadi 3 pasang yang bertujuan untuk
mengetahui kecepatan kendaraan yang akan memperlambat atau mempercepat lajunya.
Tetapi rancangan tersebut tidak dapat tercapai, karena alat bantu konveyor yang digunakan
tidak mempunyai kecepatan yang stabil. Kemudian jarak sensor inframerah dengan
persimpangan berdasarkan penskalaan prototipe seharusnya berjarak 80 meter, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 4.14.
Gambar 4.14. Penempatan Rambu Peringatan [15]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Gambar 4.14 adalah Panduan Penempatan Fasilitas Perlengkapan Jalan yang
bersumber dari Departemen Perhubungan mengenai penempatan rambu peringatan. Pada
rancangan prototipe kecepatan maksimum kendaraan melintas adalah 80 km/jam, sehingga
pemasangan sensor berjarak 80 meter atau 1,3 meter dengan skala 1:60 dari persimpangan.
Namun ukuran panjang jalan di prototipe mempunyai batasan hanya 1 meter, sehingga
kondisi tersebut tidak dapat terpenuhi.
4.4. Perubahan Perancangan
Perubahan perancangan dilakukan karena ketika sensor inframerah mendeteksi
kendaraan, tegangan yang dikeluarkan komparator IC LM339 sangat kecil berkisar 13mV
– 20mV, keadaan tersebut tidak dapat memenuhi input ATmega8 yang berkisar 2,7V –
5,5V untuk dinyatakan sebagai logika 1. Karena hasil output komparator IC LM339 terlalu
kecil, maka dilakukan penambahan resistor pull-up sebesar 10K terhadap VCC, tetapi hasil
yang terdeteksi oleh mikrokontroler slave adalah keadaan rising edge, berbeda dengan
rancangan awal yaitu falling edge yang bertujuan mendeteksi kendaraan ketika kendaraan
sudah melewati sensor. Sehingga dilakukan penggantian IC dengan IC LF353 yang
memiliki tegangan keluaran komparator yang dapat memenuhi logika 1 pada input
ATmega8.
4.5. Pengujian Kecepatan Kendaraan oleh Alat Bantu Konveyor
Tabel 4.2. Pengujian Kecepatan Kendaraan pada Alat Bantu Konveyor
Kecepatan Konveyor Waktu Tempuh
Kecepatan Kendaraan antar sensor
Kecepatan Maksimum 0,448 detik 15,62 cm/detik 0,56 km/jam
Kecepatan Minimum 2,443 detik 2,86 cm/detik 0,10 km/jam
Setelah dilakukan pengujian dan percobaan untuk alat bantu konveyor pada Tabel 4.2
diketahui kecepatan maksimum yang diperoleh adalah 0,56 km/jam dengan waktu tempuh
0,448 detik dan kecepatan minimum yang diperoleh adalah 0,10 km/jam dengan waktu
tempuh 2,443 detik. Namun kecepatan tersebut belum memenuhi kondisi input yang
digunakan dalam proses algoritma fuzzy logic untuk mencapai kecepatan 80 km/jam.
Sehingga untuk mencapai kondisi input fuzzy logic dilakukan penskalaan yang dilakukan
oleh persamaan 4.1.
(4.1)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
(4.2)
(4.3)
Tabel 4.3. Kecepatan Kendaraan Setelah Penskalaan
Kecepatan Kendaraan Skala 1:143
15,62cm/detik = 0,56km/jam 80,08km/jam
2,86cm/detik = 0,10km/jam 14,3km/jam
Jadi skala yang dibutuhkan untuk mencapai input fuzzy logic berdasarkan kecepatan
pada prototipe adalah sebesar 1:143. Kemudian kecepatan kendaraan setelah melalui
penskalaan saat kecepatan minimum adalah 14,3km/jam dan maksimum menjadi
80,08km/jam, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.3.
4.6. Pembahasan Algoritma Fuzzy Logic
Pembahasan ini dilakukan untuk perhitungan algoritma fuzzy logic secara manual
berdasarkan persamaan dan metode yang telah di rancang, pembahasan ini meliputi proses
fuzzifikasi, basis aturan dan defuzzifikasi.
4.6.1.1. Fuzzifikasi
Untuk proses fuzzifikasi diambil kasus pada sisi A, sisi B dan sisi C yang memiliki
kecepatan kendaraan sebesar 20km/jam, 50km/jam dan 75km/jam.
Tabel 4.4. Kategori Input sesuai Kecepatan Kendaraan
Sisi A Kategori A Sisi B Kategori B Sisi C Kategori C
20km/jam Rendah 50km/jam Sedang 75km/jam Tinggi
Tabel 4.4 merupakan kategori input fuzzifikasi berdasarkan kecepatan kendaraannya.
Kemudian nilai kecepatan kendaraan tersebut dicari nilai derajat keanggotaannya
berdasarkan kategori yang telah terpilih menggunakan persamaan 3.14, 3.15 dan 3.16 pada
Tabel 4.5.
Tabel 4.5. Proses Fuzzifikasi
Sisi A Sisi B Sisi C
µ(A) = (40-20)/(40-0) µ(B) = ((70-50)/(70-40)) µ(C) = (75-40)/(80-40)
µ(A) = 0,5 µ(B) = 0,67 µ(C) = 0,875
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
4.6.1.2. Basis Aturan
Pada tahap basis aturan nilai input kecepatan yang telah dikategorikan kemudian
disesuaikan berdasarkan kondisi rule yang telah dirancang pada Tabel 3.8.
Tabel 4.6. Rule yang Terpilih oleh Input Fuzzifikasi
Rules Cabang A Cabang B Cabang C
Output A Output B Output C
6 rendah sedang tinggi
lama agak lama cepat
Berdasarkan Tabel 4.6 kondisi yang terpilih adalah rule 6 yang memiliki kategori output
lama, agak lama dan cepat berdasarkan cabang A, cabang B dan cabang C.
4.6.1.3. Defuzzifikasi
Pada tahap defuzzifikasi derajat keanggotaan tiap sisi dipilih berdasarkan derajat
keanggotaan yang memiliki nilai derajat keanggotaan paling minimum pada Tabel 4.5,
yaitu 0,5. Setelah itu derajat keanggotaan 0,5 tersebut dimasukan pada persamaan 3.20,
3,23 dan 3.26 sesuai kategori output pada Tabel 4.6. Kemudian tahap berikutnya dilakukan
fungsi penegasan MOM pada persamaan 2.20 seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.7.
Tabel 4.7. Proses Defuzzifikasi dan Penegasan MOM
Sisi A Sisi B Sisi C
Lama = ((12 x 0,5) +
16 )
Agak lama = (25 - (9 x 0,5)) + ((9 x
0,5) +7)
Cepat = (16 -(12 x
0,5))
Lama = (22 +28) / 2 Agak lama = 32 /2 Cepat = (10 + 4) /2
Lama = 25 Agak lama = 16 Cepat = 7
Dari Tabel 4.7 diperoleh nilai durasi lampu hijau untuk sisi A 25 detik, sisi B 16 detik dan
sisi C 7 detik.
4.7. Pengujian Pengiriman Data dengan Komunikasi Serial I2C
Tabel 4.8 merupakan pengujian data yang telah di uji coba pada rangkaian
mikrokontroler master terhadap mikrokontroler slave. Pengiriman data mikrokontroler
slave berupa kecepatan 1 dan kecepatan 2, sebelum data dikirim ke mikrokontroler master
data kecepatan terlebih dahulu di rata-rata. Dalam fungsi kecepatan yang diolah
menggunakan software Codevision AVR, nilai kecepatan dilakukan pembulatan angka,
yakni dua angka dibelakang koma.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Tabel 4.8. Pengujian Pengiriman Data dengan Komunikasi Serial I2C
Perc.
Slave Master
Error (%) Kecepatan 1 dan Data yang
Dikirim
Data yang
Diterima Kecepatan 2
A B C A B C A B C A B C
1 19,6 20,4 19,2
18 18 17 18 18 17 0 0 0 17 17 16,5
2 19,6 20,4 34,7
18 18 34 18 18 34 0 0 0 17 17 33,4
3 19,6 20,4 52,61
18 18 53 18 18 53 0 0 0 17 17 53,77
4 19,6 20,4 70,52
18 18 71 18 18 71 0 0 0 17 17 72,11
5 19,6 33,8 16,5
18 31 18 18 31 18 0 0 0 17 30,1 20,3
6 19,6 44,97 16,5
18 46 18 18 46 18 0 0 0 17 48,14 20,3
7 19,6 29,6 25,3
18 31 26 18 31 26 0 0 0 17 33,6 28,1
8 19,6 29,6 44,31
18 31 45 18 31 45 0 0 0 17 33,6 46,08
9 19,6 52,52 37,84
18 49 37 18 49 37 0 0 0 17 46,64 36,49
10 19,6 52,52 44,31
18 49 45 18 49 45 0 0 0 17 46,64 46,08
11 19,6 33,8 70,52
18 31 71 18 31 71 0 0 0 17 30,1 72,11
12 19,6 52,52 78,57
18 49 76 18 49 76 0 0 0 17 46,64 73,72
13 19,6 69,32 16,5
18 70 18 18 70 18 0 0 0 17 72,49 20,3
14 19,6 72,27 37,84
18 70 37 18 70 37 0 0 0 17 68,19 36,49
15 19,6 72,27 55,54
18 70 55 18 70 55 0 0 0 17 68,19 54,81
16 19,6 72,27 71,81
18 70 70 18 70 70 0 0 0 17 68,19 68,94
17 35,5 19,4 18,4
36 18 16 36 18 16 0 0 0 37,24 17,7 15,5
18 45,74 19,4 18,4
45 18 16 45 18 16 0 0 0 45,68 17,7 15,5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
Tabel 4.8.(Lanjutan) Pengujian Pengiriman Data dengan Komunikasi Serial I2C
Perc.
Slave Master
Error (%) Kecepatan 1 dan Data yang
Dikirim
Data yang
Diterima Kecepatan 2
A B C A B C A B C A B C
19 36,3 19,4 35,2
36 18 33 36 18 33 0 0 0 36 17,7 32,7
20 36,3 19,4 52,54
36 18 53 36 18 53 0 0 0 36 17,7 53,89
21 49,48 19,4 37,2
50 18 35 50 18 35 0 0 0 50,74 17,7 34,2
22 49,48 19,4 52,54
50 18 53 50 18 53 0 0 0 50,74 17,7 53,89
23 38,07 19,4 72,27
38 18 73 38 18 73 0 0 0 38,97 17,7 75,28
24 49,48 19,4 72,27
50 18 73 50 18 73 0 0 0 50,74 17,7 75,28
25 38,07 34,3 20,2
38 31 18 38 31 18 0 0 0 38,97 29,4 16,3
26 38,07 49,85 20,2
38 51 18 38 51 18 0 0 0 38,97 53,95 16,3
27 53,78 36,3 20,2
53 34 18 53 34 18 0 0 0 53,61 31,8 16,3
28 53,78 49,85 20,2
53 51 18 53 51 18 0 0 0 53,61 53,95 16,3
29 37,1 36,3 37,6
34 34 35 34 34 35 0 0 0 30,9 31,8 33,9
30 37,1 36,3 53,04
34 34 52 34 34 52 0 0 0 30,9 31,8 52,67
31 37,1 48,85 36,4
34 46 34 34 46 34 0 0 0 30,9 44,55 32,5
32 37,1 48,85 53,04
34 46 52 34 46 52 0 0 0 30,9 44,55 52,67
33 44,82 35 36,4
44 32 34 44 32 34 0 0 0 44,34 31 32,5
34 44,82 35 48,85
44 32 45 44 32 45 0 0 0 44,34 31 42,77
35 44,82 48,85 36,4
44 46 34 44 46 34 0 0 0 44,34 44,55 32,5
36 44,82 48,85 48,85
44 46 45 44 46 45 0 0 0 44,34 44,55 42,77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Tabel 4.8.(Lanjutan) Pengujian Pengiriman Data dengan Komunikasi Serial I2C
Perc.
Slave Master
Error (%) Kecepatan 1 dan Data yang
Dikirim
Data yang
Diterima Kecepatan 2
A B C A B C A B C A B C
37 31,1 35,8 71,68
33 34 71 33 34 71 0 0 0 34,9 32,7 72,27
38 31,1 51,05 71,68
33 51 71 33 51 71 0 0 0 34,9 52,57 72,27
39 44,82 35 71,68
44 32 71 44 32 71 0 0 0 44,34 31 72,27
40 44,82 51,05 71,68
44 51 71 44 51 71 0 0 0 44,34 52,57 72,27
41 31,1 70,42 19,7
33 70 18 33 70 18 0 0 0 34,9 70,42 16,8
42 45,89 70,42 19,7
48 70 18 48 70 18 0 0 0 51,34 70,42 16,8
43 34 70,42 31,2
34 70 33 34 70 33 0 0 0 34,7 70,42 35,5
44 34 70,42 43,88
34 70 43 34 70 43 0 0 0 34,7 70,42 44,12
45 45,89 70,42 34,2
48 70 32 48 70 32 0 0 0 51,34 70,42 31,1
46 45,89 70,42 48,41
48 70 47 48 70 47 0 0 0 51,34 70,42 47,51
47 31,1 70,42 71,68
33 70 71 33 70 71 0 0 0 34,9 70,42 72,27
48 45,89 70,42 72,91
48 70 75 48 70 75 0 0 0 51,34 70,42 77,88
49 78,24 20,1 17,9
78 19 16 78 19 16 0 0 0 79,54 18,6 15,8
50 78,24 20,1 35,2
78 19 33 78 19 33 0 0 0 79,54 18,6 32,3
51 78,24 20,1 51,37
78 19 53 78 19 53 0 0 0 79,54 18,6 55,35
52 78,24 20,1 75,28
78 19 74 78 19 74 0 0 0 79,54 18,6 73,72
53 78,24 35,2 20,6
78 36 19 78 36 19 0 0 0 79,54 36,88 17,7
54 78,24 51,71 19,4
78 53 19 78 53 19 0 0 0 79,54 54,47 19,7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Tabel 4.8.(Lanjutan) Pengujian Pengiriman Data dengan Komunikasi Serial I2C
Perc.
Slave Master
Error (%) Kecepatan 1 dan Data yang
Dikirim
Data yang
Diterima Kecepatan 2
A B C A B C A B C A B C
55 78,24 35,2 34,7
78 36 35 78 36 35 0 0 0 79,54 36,88 36,64
56 78,24 35,2 43,27
78 36 44 78 36 44 0 0 0 79,54 36,88 46,08
57 78,24 52,99 36,4
78 50 35 78 50 35 0 0 0 79,54 49,01 34,2
58 78,24 52,99 52,31
78 50 52 78 50 52 0 0 0 79,54 49,01 51,94
59 78,24 35,2 75,28
78 36 74 78 36 74 0 0 0 79,54 36,88 73,72
60 78,24 52,99 79,54
78 50 79 78 50 79 0 0 0 79,54 49,01 79,99
61 78,24 79,77 19,4
78 79 19 78 79 19 0 0 0 79,54 79,54 19,7
62 78,24 79,77 37,3
78 79 35 78 79 35 0 0 0 79,54 79,54 34,3
63 78,24 79,77 53,32
78 79 53 78 79 53 0 0 0 79,54 79,54 53,89
64 78,24 79,77 79,54
78 79 79 78 79 79 0 0 0 79,54 79,54 79,99
Jumlah error
antar sisi (%) 0 0 0
Rata-rata error
(%) 0
Keberhasilan pengiriman data menggunakan komunikasi serial I2C ini di dapat
dilihat menggunakan persamaan 4.4 yang berfungsi mencari persentase keberhasilan dari
uji coba ini.
(4.4)
(4.5)
Hasil persamaan 4.4 menunjukkan peresentase keberhasilan dari pengiriman data
antara mikrokontroler slave dengan mikrokontroler master menggunakan komunikasi
serial I2C mampu berjalan dengan baik dengan peresentase keberhasilan sebesar 100%.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
4.8. Pengujian Algoritma Fuzzy Logic
Pengujian algoritma fuzzy logic dengan sistem mikrokontroler ATmega32 ini
berfungsi menerapkan rancangan algoritma fuzzy logic sesuai metode dan persamaan yang
telah dirancang, kemudian diolah dalam mikrokontroler master ATmega32 untuk
menghasilkan data output berupa durasi lampu hijau di tiap sisi. Selanjutnya data sistem
tersebut dibandingkan dengan data output perhitungan secara teoritis. Hasil data tersebut
kemudian akan di persentasekan, untuk menghasilkan nilai keberhasilan berdasarkan kedua
data pengujian tersebut. Pada Tabel 4.9 merupakan pengujian data yang dilakukan
sebanyak 64 percobaan berdasarkan data input yang dikirim oleh mikrokontroler slave
pada Tabel pengujian 4.8.
Tabel 4.9. Pengujian Algoritma Fuzzy Logic dengan Sistem
Per
c
Data Sistem Mikrokontroler Data Perhitungan Teoritis Error Output
(%) Input Output Input Output
A B C A B C A B C A B C A B C
1 18 18 17 25.3 25.3 25.3 18 18 17 25.3 25.3 25.3 0 0 0
2 18 18 34 25.3 25.3 16 18 18 34 25.3 25.3 16.0 0 0 0
3 18 18 53 25.3 25.3 16 18 18 53 25.3 25.3 16.0 0 0 0
4 18 18 71 25.3 25.3 6.7 18 18 71 25.3 25.3 6.7 0 0 0
5 18 31 18 25.3 16 25.3 18 31 18 25.3 16.0 25.3 0 0 0
6 18 46 18 25.3 16 25.3 18 46 18 25.3 16.0 25.3 0 0 0
7 18 31 26 25.2 16 16 18 31 26 25.2 16.0 16.0 0 0 0
8 18 31 45 25.3 16 16 18 31 45 25.3 16.0 16.0 0 0 0
9 18 49 37 25.3 16 16 18 49 37 25.3 16.0 16.0 0 0 0
10 18 49 45 25.3 16 16 18 49 45 25.3 16.0 16.0 0 0 0
11 18 31 71 25.3 16 6.7 18 31 71 25.3 16.0 6.7 0 0 0
12 18 49 76 25.3 16 6.7 18 49 76 25.3 16.0 6.7 0 0 0
13 18 70 18 25.3 6.7 25.3 18 70 18 25.3 6.7 25.3 0 0 0
14 18 70 37 25.3 6.7 16 18 70 37 25.3 6.7 16.0 0 0 0
15 18 70 55 25 7 16 18 70 55 25.0 7.0 16.0 0 0 0
16 18 70 70 25.3 6.7 6.7 18 70 70 25.3 6.7 6.7 0 0 0
17 36 18 16 16 25.3 25.3 36 18 16 16.0 25.3 25.3 0 0 0
18 45 18 16 16 25.3 25.3 45 18 16 16.0 25.3 25.3 0 0 0
19 36 18 33 16 25.3 16 36 18 33 16.0 25.3 16.0 0 0 0
20 36 18 53 16 25.3 16 36 18 53 16.0 25.3 16.0 0 0 0
21 50 18 35 16 25.3 16 50 18 35 16.0 25.3 16.0 0 0 0
22 50 18 53 16 25.3 16 50 18 53 16.0 25.3 16.0 0 0 0
23 38 18 73 16 25.3 6.7 38 18 73 16.0 25.3 6.7 0 0 0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Tabel 4.9. (Lanjutan) Pengujian Algoritma Fuzzy Logic dengan Sistem P
erc
Data Sistem Mikrokontroler Data Perhitungan Teoritis Error Output (%)
Input Output Input Output
A B C A B C A B C A B C A B C
24 50 18 73 16 25.3 6.7 50 18 73 16.0 25.3 6.7 0 0 0
25 38 31 18 16 16 25.3 38 31 18 16.0 16.0 25.3 0 0 0
26 38 51 18 16 16 25.3 38 51 18 16.0 16.0 25.3 0 0 0
27 53 34 18 16 16 25.3 53 34 18 16.0 16.0 25.3 0 0 0
28 53 51 18 16 16 25.3 53 51 18 16.0 16.0 25.3 0 0 0
29 34 34 35 16 16 16 34 34 35 16.0 16.0 16.0 0 0 0
30 34 34 52 16 16 16 34 34 52 16.0 16.0 16.0 0 0 0
31 34 46 34 16 16 16 34 46 34 16.0 16.0 16.0 0 0 0
32 34 46 52 16 16 16 34 46 52 16.0 16.0 16.0 0 0 0
33 44 32 34 16 16 16 44 32 34 16.0 16.0 16.0 0 0 0
34 44 32 45 16 16 16 44 32 45 16.0 16.0 16.0 0 0 0
35 44 46 34 16 16 16 44 46 34 16.0 16.0 16.0 0 0 0
36 44 46 45 16 16 16 44 46 45 16.0 16.0 16.0 0 0 0
37 33 34 71 16 16 5.4 33 34 71 16.0 16.0 5.4 0 0 0
38 33 51 71 16 16 6.2 33 51 71 16.0 16.0 6.2 0 0 0
39 44 32 71 16 16 5.6 44 32 71 16.0 16.0 5.6 0 0 0
40 44 51 71 16 16 6.2 44 51 71 16.0 16.0 6.2 0 0 0
41 33 70 18 16 6.7 25.3 33 70 18 16.0 6.7 25.3 0 0 0
42 48 70 18 16 6.7 25.3 48 70 18 16.0 6.7 25.3 0 0 0
43 34 70 33 16 5.5 16 34 70 33 16.0 5.5 16.0 0 0 0
44 34 70 43 16 5.5 16 34 70 43 16.0 5.5 16.0 0 0 0
45 48 70 32 16 5.6 16 48 70 32 16.0 5.6 16.0 0 0 0
46 48 70 47 16 5.6 16 48 70 47 16.0 5.6 16.0 0 0 0
47 33 70 71 16 5.5 5.5 33 70 71 16.0 5.5 5.5 0 0 0
48 48 70 75 16 5.6 5.6 48 70 75 16.0 5.6 5.6 0 0 0
49 78 19 16 6.9 25.1 25.1 78 19 16 6.9 25.2 25.2 0 0.40 0.40
50 78 19 33 6.9 25.1 16 78 19 33 6.9 25.2 16.0 0 0.40 0
51 78 19 53 6.9 25.1 16 78 19 53 6.9 25.2 16.0 0 0.40 0
52 78 19 74 6.9 25.1 6.9 78 19 74 6.9 25.2 6.9 0 0.40 0
53 78 36 19 6.9 16 25.1 78 36 19 6.9 16.0 25.2 0 0 0.40
54 78 53 19 6.9 16 25.1 78 53 19 6.9 16.0 25.2 0 0 0.40
55 78 36 35 5 16 16 78 36 35 5.0 16.0 16.0 0 0 0
56 78 36 44 4.9 16 16 78 36 44 4.8 16.0 16.0 2.08 0 0
57 78 50 35 6 16 16 78 50 35 6.0 16.0 16.0 0 0 0
58 78 50 52 6.4 16 16 78 50 52 6.4 16.0 16.0 0 0 0
59 78 36 74 4.9 16 4.9 78 36 74 4.9 16.0 4.9 0 0 0
60 78 50 79 6 16 6 78 50 79 6.0 16.0 6.0 0 0 0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
Tabel 4.9. (Lanjutan) Pengujian Algoritma Fuzzy Logic dengan Sistem P
erc
Data Sistem Mikrokontroler Data Perhitungan Teoritis Error Output (%)
Input Output Input Output
A B C A B C A B C A B C A B C
61 78 79 19 6.9 6.9 25.1 78 79 19 6.9 6.9 25.2 0 0 0.40
62 78 79 35 5 5 16 78 79 35 5.0 5.0 16.0 0 0 0
63 78 79 53 6.6 6.6 16 78 79 53 6.6 6.6 16.0 0 0 0
64 78 79 79 4.3 4.3 4.3 78 79 79 4.3 4.3 4.3 0 0 0
Jumlah Error antar sisi (%) 0.03 0.02 0.02
Rata-rata Error (%) 0.03
Berdasarkan data output perhitungan algoritma fuzzy logic yang diimplementasikan
dalam mikrokontroler master ATmega32 dengan perhitungan secara teoritis pada Tabel
4.9, menunjukkan bahwa data output hasil akhir keduanya mempunyai selisih error sebesar
0.0274%. Selanjutnya persamaan 4.6 digunakan untuk mengetahui persentase keberhasilan
dari hasil kedua data pengujian diatas.
(4.6)
(4.7)
Berdasarkan kedua data pengujian tersebut, algoritma fuzzy logic mampu
diimplementasikan dalam mikorokontroler ATmega32, untuk membuat pengaturan nyala
lampu lalu-lintas dengan persentase keberhasilan sebesar . Pada Tabel 4.9 oleh
salah satu data percobaan ke-4 menunjukkan, input kecepatan kendaraan dapat
mempengaruhi durasi lampu hijau menyala. Apabila kecepatan kendaraan rendah maka
durasi lampu hijau akan semakin lama, sebaliknya apabila kecepatan kendaraan tinggi
maka durasi lampu hijau akan semakin cepat.
4.8.1. Pembahasan Nyala Lampu Hijau Adaptif
Pada Tabel 4.10 dilakukan pengambilan data sebanyak 3 kali untuk menunjukkan
durasi lampu lalu-lintas yang akan menyala secara adaptif ketika lampu all red selesai
dijalankan, atau setiap terjadi kondisi all red kecepatan kendaraan sisi A, sisi B dan sisi C
akan dibandingkan dan menghasilkan data durasi lampu lalu-lintas yang terbaru. Akan
tetapi apabila kecepatan kendaraan tiap sisi tidak berubah diluar kategori input fuzzifikasi,
maka durasi lampu-lalu lintas akan tetap sama.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Tabel 4.10. Pengujian Durasi Lampu Adaptif
Pada percobaan ke-1 Tabel 4.10, kecepatan sisi A adalah rendah, sisi B sedang, dan
sisi C tinggi. Maka durasi lampu hijau sisi A adalah lama selama 25,1 detik, status lampu
sisi B dan sisi C berwarna merah. Kemudian setelah durasi lampu hijau sisi A selesai lalu
berganti pada sisi B selama 16 detik, pada percobaan ke-2 kecepatan sisi A, B dan C tidak
mengalami perubahan setelah lampu all red dijalankan selama 3 detik. Sehingga durasi
lampu hijau tiap sisi tidak mengalami perubahan. Namun pada percobaan ke-3 sisi B
mengalami perubahan kondisi kecepatan dari sedang menjadi tinggi, maka ketika lampu all
red dijalankan kondisi output durasi lampu hijau berubah mengikuti input kecepatan
kendaraan tersebut. Sehingga kondisi adaptif ini ditentukan dari durasi lampu hijau yang
dapat menyesusaikan keadaan pada kecepatan kendaraan di tiap sisi berdasarkan algoritma
fuzzy logic setelah lampu all red dijalankan.
4.9. Pembahasan Perangkat Lunak
Rekayasa Pengaturan Nyala Lampu Lalu Lintas Berdasarkan Kecepatan Kendaraan
Dengan Algoritma Fuzzy logic ini menggunakan software Codevision AVR versi 2.05.3
sebagai pembuatan program mikrokontroler master ATmega32 dan slave ATmega8.
4.9.1. Bagian Mikrokontroler Master
Pada bagian mikrokontroler master ini akan dibahas mengenai penulisan program
berdasarkan perhitungan algoritma fuzzy logic dalam aplikasi Codevision AVR sesuai
dengan rancangan dan metode yang digunakan. Kemudian hasil keluaran fuzzy logic
digunakan sebagai pengatur durasi lampu lalu-lintas dan tertampil pada LCD 20x4.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
4.9.1.1. Inisialisasi Awal Mikrokontroler Master
Gambar 4.15. Inisialisasi Library dan Variabel
Gambar 4.15 dan 4.16 merupakan inisialisasi mikrokontroler master yang berisi
tentang pendeklarasian dan pendefinisian yang diperlukan apabila menggunakan pengenal
(identifier) dalam program.
Gambar 4.16. Inisialisasi Variabel
4.9.1.2. Subrutin Komunikasi Serial I2C Master
Gambar 4.17 menunjukkan pin I2C yang digunakan berada pada PORTC yaitu pin
SDA pada bit 7 dan SCL pada bit 6, selain itu sebagai pengaturan bit rate yang digunakan
adalah sebesar 100 kHz.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
Gambar 4.17. Pengaturan PORT I2C di ATmega32
Gambar 4.18. Listing program I2C
Gambar 4.18 menunjukkan listing program I2C yang digunakan untuk mengambil
data pada masing-masing slave, pertama pengambilan data slave A yang dimulai pada
baris 81 untuk melakukan pengiriman bit start pada komunikasi I2C. Setelah pengiriman
sinyal start oleh mikrokontroler master, kemudian diikuti dengan penulisan alamat yang
ditunjukkan pada baris 83. Alamat ditulis dalam variabel “address_1” sebagai alamat I2C
yang mengarahkan komunikasi dengan mikrokontroler slave A yaitu 0x01. Pada baris 84
data yang telah ditulis oleh mikrokontroler master kemudian disimpan dalam variabel
“data_kecepatan_sisi_A”. Pada baris 85 mikrokontroler master melakukan tanda bahwa
telah menerima data kemudian mikrokontroler master mengirimkan tanda bahwa I2C di
stop pada baris 88.
4.9.1.3. Subrutin Fuzzifikasi
Pada listing program Gambar 4.19 menunjukkan tahap awal algoritma fuzzy logic,
tahap awal adalah fuzzifikasi yang berfungsi mencari derajat keanggotaan dari suatu input
yaitu data kecepatan kendaraan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
Gambar 4.19. Listing Program Fuzzifikasi
Pada baris 119, 122, 125, 128 dilakukan inisialisasi awal bagian input rendah,
sedang 1, sedang 2 dan tinggi. Kemudian fungsi baris 120, 123, 126, 129 dan 130
berfungsi sebagai penyeleksi data kecepatan yang telah di set di kategori rendah, sedang 1,
sedang 2 dan tinggi. Setelah penyeleksian selesai dan data telah masuk ke dalam
katogorinya, selanjutnya data tersebut diolah kembali dalam persamaan untuk mencari
derajat keanggotaan yang dapat dilihat pada baris 121, 124, 127, 131.
Untuk mencari derajat keanggotaan nilai yang bisa digunakan berupa bilangan
integer (bulat) sehingga dalam pemograman persamaan 3.14, 3.15 dan 3.16 mengalami
perubahan, yakni seperti yang ditunjukkan pada baris 121, 124 dan 131, karena pada
umumnya derajat keanggotaan hanya bernilai 0 sampai 1, tetapi karena fungsi minimum
yang terdapat pada aplikasi Codevision AVR tidak bisa bernilai pecahan sehingga derajat
keanggotaan diubah dari 0 sampai 1 menjadi 0 sampai 1000, untuk mendapatkan nilai
derajat keanggotaan 1000 maka pada nilai bagian pembagi dibagi 1000 sehingga
persamaan 3.14, 3.15 dan 3.16 menjadi:
(4.8)
(4.9)
(4.10)
Untuk bagian rendah persamaan yang digunakan adalah persamaan 4.10.
(4.11)
(4.12)
(4.13)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
Untuk bagian sedang 1 persamaan yang digunakan adalah persamaan 4.13.
(4.14)
(4.15)
(4.16)
Untuk bagian sedang 2 persamaan yang digunakan adalah persamaan 4.16.
(4.17)
(4.18)
(4.19)
Untuk bagian tinggi persamaan yang digunakan adalah persamaan 4.19.
Gambar 4.20. Listing Program Inisialisasi Nilai Awal Variabel
Pada listing program Gambar 4.20 baris 132 sampai139 menunjukkan inisialisasi
program untuk menyatakan sebuah variabel yang akan digunakan dengan pemberian nilai
nol untuk me-reset kembali data sebelum data baru diambil.
Gambar 4.21. Listing Program Pengambilan Derajat Keanggotaan Tertinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
82
Pada listing program Gambar 4.21 baris ke 141 dilakukan pemilihan derajat
keanggotaan untuk lebih merincikannya menggunakan operator pembanding dan fungsi
implikasi, apabila variabel “bagian_sedangA1” lebih kecil dibandingkan
”bagian_sedangA2” maka program akan menjalankan perintah pada baris 143, sebaliknya
maka program akan menjalankan perintah pada baris 157.
Pada baris 143, derajat keanggotaan lebih di rincikan kembali menggunakan fungsi
maksimum, pada bagian ini derajat keanggotaan yang dibandingkan adalah
“bagian_rendahA” dan “bagian_sedang A1” yang digunakan untuk mencari derajat
keanggotaan yang tertinggi apabila data kecepatan mengenai 2 area sekaligus, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 4.22.
Gambar 4.22. Ilustrasi Pemilihan Derajat Keanggotaan
Pada Gambar 4.22 data kecepatan kendaraan yang bernilai 15 mengenai 2 area,
yaitu bagian rendah dan sedang 1. Sesuai dengan metode Mamdani apabila suatu kondisi
mengenai 2 bagian yang berbeda maka nilai yang dipilih adalah kondisi yang memiliki
derajat keanggotaan tertinggi, maka pada program menggunakan fungsi maksimum pada
baris 143. Selanjutnya menggunakan fungsi implikasi pada baris 144, apabila kondisi
tersebut terpenuhi maka akan menjalankan program pada baris 146 dan 147, jika tidak
maka akan menjalankan program pada baris 151 dan 152. Apabila pada fungsi implikasi
pada baris 141 variabel “bagian_sedangA1” lebih besar daripada “bagian_sedangA2”
maka program akan menjalankan baris 156-168.
4.9.1.4. Subrutin Defuzzifikasi
Gambar 4.23. Listing Program Defuzzifikasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
83
Pada listing program Gambar 4.23 merupakan fungsi Defuzzifikasi yang berfungsi
mencari nilai output berupa durasi lampu hijau. Susunan listing program ini mengacu pada
Tabel 3.8. Pada baris 263 berfungsi mencari nilai derajat keanggotaan yang paling
minimum dari derajat keanggotaan tiap sisi. Karena pada aplikasi Codevision AVR fungsi
minimum hanya bisa membandingkan 2 variabel saja, sehingga pencarian fungsi minimum
dilakukan dengan 2 tahap. Tahap pertama mencari fungsi minimum sisi A dan sisi B yang
disimpan dalam array “[1]” pada variabel_“rules”,_selanjutnya tahap kedua hasil fungsi
minimum dari sisi A dan sisi B dibandingkan kembali oleh sisi C dan kemudian disimpan
dalam array “[1]” pada variabel “Rule”.
Pada baris 264 merupakan persamaan 3.23 berupa persamaan yang digunakan
mencari durasi lampu hijau disaat kecepatan kendaraan rendah. Pada persamaan 3.23 pun
mengalami perubahan yaitu nilai 12 yang menjadi 0,012. Nilai tersebut diubah untuk
mengembalikan data derajat keanggotaan ke nilai sebelumnya, karena pada proses
fuzzifikasi nilai derajat keanggotaan diubah menjadi 0 sampai 1000, maka pada tahap ini
derajat keanggotaan dikembalikan lagi manjadi 0 sampai 1 dengan membagi nilai 12
tersebut dengan 1000. Setelah nilai derajat keanggotaan didapat, selanjutnya dilakukan
fungsi penegasan MOM seperti pada persamaan 2.20, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 4.24.
Gambar 4.24. Ilustrasi Fungsi Penegasan MOM
Gambar 4.24 merupakan contoh untuk mencari fungsi penegasan MOM. Karena
fungsi penegasan MOM terlebih dahulu harus diketahui nilai titik “a” dan “b”, sehingga
untuk nenentukan titik “a” dapat menggunakan persamaan 3.23 kemudian di tambahkan
dengan nilai titik “b“ yang telah diketahui yaitu 28. Untuk mendapatkan nilai fungsi
penegasan saat kecepatan kendaraan cepat pun sama, yakni dengan menambahkan “4”
sebagai nilai titik “b” yang dapat dilihat pada persamaan baris 272. Pada tahap ini
persamaan fungsi penegasan MOM belum selesai dikerjakan dan di lanjutkan pada fungsi
“fuzzy()” pada baris 421.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
84
4.9.1.5. Subrutin Basis Aturan
Gambar 4.25. Listing Program Basis Aturan
Pada listing program Gambar 4.25 merupakan data kecepatan kendaraan masing-
masing sisi yang telah di proses pada bagian fungsi “fuzzifikasi()”, kemudian data tersebut
disusun di dalam fungsi “ kondisinya()” secara urut bedasarkan Tabel 3.8. Kondisi awal
hanya sebanyak 27 kondisi yang mengacu pada Tabel 3.8, tetapi di dalam fungsi fuzzifikasi
area sedang dibagi kembali menjadi 2 bagian, yaitu sedang 1 dan sedang 2, sehingga
kondisinya bertambah sebanyak 64 kondisi. Pada baris 353 digunakan kembali fungsi
implikasi, apabila kondisi yang terdapat pada sisi A rendah dan sisi B rendah dan sisi C
rendah maka kondisi tersebut disimpan dalam variabel “kondisi” dengan nilai 1, namun
jika tidak maka program akan mencocokan kembali dengan data kondisi lainnya.
Pada listing program Gambar 4.26 merupakan tahap akhir untuk mendapatkan nilai
durasi lampu hijau dan lanjutan pada fungsi penegasan MOM. Pada baris 426, 427 dan
433 merupakan fungsi untuk menampilkan kata “Kondisi Case=” pada penampil LCD
20x4 yang berfungsi memudahkan user untuk mengetahui bagian case yang terpakai di
dalam program untuk membuktikan kebenaran output bedasarkan kondisi input.
Gambar 4.26. Listing Program Fungsi Penegasan MOM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
85
Pada baris 429 terdapat fungsi switch yang berfungsi memilih case yang memiliki
data “kondisi” yang terdapat pada fungsi “kondisinya()”. Setelah fungsi switch memilih
keadaan case berdasarkan data “kondisi” selanjutnya program akan menjalankan
persamaan yang ada dalam badan case pada baris 432. Persamaan tersebut adalah data
output _A, output _B, output _C yang berasal dari fungsi “Defuzzifikasi()” kemudian
dibagi 2 sesuai pada fungsi penegasan MOM. Lalu data durasi lampu hijau disimpan dalam
variabel “durasi_lampuA”, “durasi_lampuB”, “durasi_lampuC”.
4.9.1.6. Subrutin Tampilan Data Kecepatan
Gambar 4.27. Listing Program Pembambilan Data I2C
Pada listing program Gambar 4.27 berfungsi untuk mengambil data dari
mikrokontroler slave A pada baris 691 menggunakan komunikasi I2C pada fungsi
“ambil_data_A(void)”, kemudian data tersebut ditampilkan pada LCD 20x4.
4.9.1.7. Subrutin Nyala Lampu Hijau Adaptif
Gambar 4.28. Listing Program Nyala Adaptif Lampu Hijau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
86
Pada listing program Gambar 4.28 merupakan fungsi bagian nyala lampu hijau
adaptif pada sisi A. Pada baris 710 lampu merah A dimatikan setelah kondisi lampu awal
selesai, kemudian lampu hijau A, lampu merah B, lampu merah C menyala.
Pada baris 715 berfungsi sebagai waktu hitung mundur lampu hijau sisi A dengan
jarak waktu pengurangan selama 1000 milidetik pada baris 717. Kemudian pada baris 718
sampai 720 durasi hitung mundur lampu hijau A ditampilkan pada LCD 20x4, ketika
hitung mundur samadengan 0 maka program akan melompat pada baris berikutnya. Setelah
hitung mundur samadengan 0 seketika lampu hijau A mati dan bergantian dengan lampu
kuning A menyala selama 3000 milidetik. Setelah waktu kuning A habis kemudian lampu
kuning A mati dan lampu merah A menyala selama 5 detik, sekaligus sebagai lampu all
red pada setiap sisi B dan C.
4.9.1.8. Subrutin Tampilan Durasi Lampu Hijau
Pada listing program Gambar 4.29 adalah penampil durasi lampu hijau bedasarkan
data dari keluaran fuzzy logic yang sesungguhnya. Karena pada sebelumnya durasi lampu
hijau telah ditampilkan dengan waktu hitung mundur pada Gambar 4.29, namun untuk
melihat nilai aslinya, data kembali ditampilkan dengan fungsi “ftoa” yang berfungsi
menampilkan data pecahan. Karena pada umumnya waktu hitung mundur tidak bernilai
pecahan maka data ini ditampilkan sesuai perhitungan.
Gambar 4.29. Listing Program Tampilan Output Algoritma Fuzzy logic
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
87
4.9.1.9. Program Utama
Gambar 4.30. Listing Program Pengaturan PORT dan DDR Mikrokontroler Master
Pada listing program Gambar 4.30 baris 831 sampai 833, 838 sampai 840 dan 845
sampai 847 merupakan PORT pada mikrokontroler master yang telah di inisialisasikan
pada bagian deklarasi program dan digunakan untuk menyalakan lampu lalu-lintas. Untuk
kondisi awal PORT diberi logika low atau 0 yang berfungsi sebagai kondisi awal saat
tombol START ditekan. Pada baris 834 sampai 836, 841 sampai 843 dan 848 sampai 850
digunakan untuk mendefinisikan PORT yang dipakai pada lampu lalu-lintas sebagai
output.
Gambar 4.31. Listing Program Susunan Fungsi Utama Mikrokontroler Master
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
88
Gambar 4.31 baris 878 sampai 882 merupakan program nyala lampu merah yang
dijalankan selama 3 detik di awal program ketika tombol START ditekan. Kemudian
dalam fungsi “while(1)” terdapat susunan fungsi-fungsi yang digunakan untuk
menjalankan program secara urut yang dikerjakan terus-menerus apabila tombol START
tidak di tekan.
4.9.2. Bagian Mikrokontroler Slave
Pada bagian ini akan dibahas mengenai proses penulisan program komunikasi serial
I2C terhadap mikrokontroler master, program timer yang digunakan untuk mendapatkan
kecepatan kendaraan dan data tersebut disimpan dalam penyimpanan EEPROM hingga
data ditampilkan pada LCD 16x2.
4.9.2.1. Inisialisasi Awal Mikrokontroler Slave
Pada listing program Gambar 4.32 merupakan inisialisasi fungsi, variabel yang
digunakan pada mikrokontroler slave A.
Gambar 4.32. Inisialisasi Library dan Variabel
4.9.2.2. Subrutin Penyimpanan EEPROM
Gambar 4.33. Inisialisasi EEPROM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
89
Pada listing program Gambar 4.33 merupakan fungsi yang digunakan untuk
menuliskan dan membaca data EEPROM, data yang disimpan berupa data kecepatan
kendaraan sekaligus data yang dikimkan pada mikrokontroler master menggunakan
komunikasi serial I2C.
4.9.2.3. Subrutin Komunikasi I2C Slave
Pada listing program Gambar 4.34 baris 54 merupakan sebuah fungsi interupsi I2C
yang digunakan pada mikrokontroler slave. Baris 56 dan 57 menunjukkan apabila register
TWSR bernilai 0xA8 maka data nilai kecepatan A akan diisi dalam register TWDR dengan
dilakukan penggeseran bit secara satu per satu. Register TWSR yang bernilai 0xA8
merupakan isyarat yang diberikan oleh mikrokontroler master sebagai tanda start I2C yang
dijalankan dan tanda apabila register TWDR sedang dalam proses penulisan data. Baris 59
dan 60 menunjukkan apabila register TWSR bernilai 0xB8 maka komunikasi I2C telah di
stop oleh mikrokontroler master dan data kecepatan A disimpan dalam register TWDR.
Selanjutnya pada baris 62 mendandakan bahwa TWI telah selesai mengerjakan tugasnya.
Gambar 4.34. Listing Program Interupsi I2C
4.9.2.4. Subrutin Eksternal Interupsi INT0 dan INT1
Gambar 4.35. Listing Program Eksternal Interupsi 0 dan 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
90
Pada listing program Gambar 4.35 baris 66 sampai 69 merupakan fungsi interrupt
yang digunakan untuk memulai timer 1 dengan mengaktifkan bit TOIE0. Pada baris 72
sampai 74 digunakan untuk memulai timer 2 dan menonaktifkan timer 1 dengan
mengaktifkan bit TOIE1 dan menonaktifkan bit TOIE0 pada register TIMSK.
4.9.2.5. Subrutin Interupsi Timer/Counter0
Gambar 4.36. Listing Program Interupsi Timer0
Pada listing program Gambar 4.36 merupakan pengaturan timer0 untuk membuat
timer yang dipakai sebagai pewaktuan kecepatan kendaraan. Fungsi decrement digunakan
untuk mencacah naik nilai “timer0_mili_detik” dengan periode waktu selama 1 milidetik
pada baris 83. Kemudian “indeks=1” menandakan bahwa indeks sedang bernilai 1 untuk
menjalankan fungsi “kecepatan1()”. Untuk mendapatkan periode waktu timer2 dapat
dilakukan seperti cara diatas karena pada umumnya pengaturan timer0 dan timer2 adalah
sama.
Pada listing program seperti ditunjukan Gambar 4.37 merupakan lanjutan fungsi
pewaktuan kecepatan kendaraan, pada baris 110 timer0 yang menghasilkan periode sebesar
1 milidetik akan terus mencacah sampai 1000 kali untuk mendapatkan periode timer
selama 1 detik, kemudian variabel “detik1” bertambah satu setiap kali timer0 mengalami
overflow, kemudian timer0 di set kembali menjadi 0 ketika nilai cacahan mencapai nilai
999 pada baris 114.
Pada baris 117 seperti pada baris 110 yang berfungsi untuk menghitung detik1,
apabila detik1 mengalami overflow maka menit1 akan bertambah 1 dan detik1 kembali di
set menjadi 0. Tetapi pada percobaan kasus ini tidak digunakan, karena pada percobaan
durasi kendaraan saat melintas tidak ada yang mencapai 1 menit sehingga data menit tidak
ditampilkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
91
Gambar 4.37. Listing Program Hitung Waktu
4.9.2.6. Subrutin Interupsi Timer/Counter1
Pada listing program Gambar 4.38 merupakan fungsi interrupt yang digunakan
untuk counter naik pada timer1. Fungsi ini digunakan karena pada mikrokontroler slave
ATmega8 hanya memiliki 2 buah eksternal interrupt yang digunakan untuk mendeteksi
kendaraan saat falling edge pada sensor 1 dan 2, sehingga sensor 3 memanfaatkan
timer/counter1 yang memiliki fasilitas falling edge untuk menonaktifkan timer2 ketika
kendaraan sudah melewati sensor 3.
Gambar 4.38. Listing Program Interupsi Timer1
Pada listing program Gambar 4.39 adalah lanjutan dari fungsi interupsi timer1.
Pada baris 152 sampai 157 jika sensor 3 aktif maka timer1 akan bersifat seperti counter
yang akan bertambah 1 jika sensor 3 aktif kembali. Pada proses ini fungsi counter
digunakan untuk menonaktifkan timer2 jika counter bernilai 1, maka data counter akan di
set kembali menjadi 0 sehingga timer2 akan mati dengan mengatur register TIMSK pada
baris 155.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
92
Gambar 4.39. Listing Program Timer/Counter 1
4.9.2.7. Subrutin Kecepatan 1
Gambar 4.40. Listing Program Persamaan Kecepatan
Pada listing program Gambar 4.40 merupakan fungsi untuk menghitung kecepatan
1 yang ditandai apabila indeks bernilai 1. Pada baris 165 merupakan persamaan 2.1 yaitu
persamaan untuk mencari nilai kecepatan yang diperoleh dari jarak yang ditempuh dibagi
dengan waktu yang ditempuh. Kemudian hasil persamaan tersebut akan disimpan dalam
variabel “hitungkec1”.
4.9.2.8. Subrutin Penampil LCD 20x4 dan Penskalaan Kecepatan
Pada listing program Gambar 4.41 merupakan fungsi yang digunakan untuk
menampilkan data ke LCD 16x2, data yang ditampilkan berupa tampilan waktu dan
langsung dikonversikan menjadi kecepatan. Pada fungsi subrutin “kecepatan1()” satuan
kecepatan masih bernilai cm/detik, sehingga pada baris 187 dan 202 satuan kecepatan
kendaraan diubah menjadi km/jam dan dikali dengan nilai penskalaan yang diperoleh
melalui persamaan 4.3 agar memenuhi input algoritma fuzzy logic.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
93
Gambar 4.41. Listing Program Tampilan LCD 16x2 dan Penskalaan Kecepatan
4.9.2.9. Subrutin Kecepatan Rata-Rata Kendaraan
Pada listing program Gambar 4.42 setelah kecepatan 1 dan kecepatan 2 sudah di
dapatkan kemudian kecepatan tersebut di rata-rata dan disimpan di dalam fungsi
penyimpanan EEPROM. Hasil penyimpanan EEPROM inilah yang akan dikirim ke
mikrokontroler master, selanjutnya waktu dan kecepatan di reset kembali menjadi 0.
Gambar 4.42. Listing Program Menghitung Kecepatan Rata-Rata
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
94
4.9.2.10. Program Utama
Gambar 4.43. Listing Program Pengaturan Register I2C
Pada listing program gambar 4.43 merupakan pengaturan register-register untuk
komunikasi I2C. Pada baris 230 untuk mengatur kecepatan komunikasi I2C, baris 231
untuk pengalamatan mikrokontroler slave yang akan dibaca oleh mikrokontroler master.
Pada baris 232 dan 233 adalah pengaturan TWI control register dan TWI status register.
Pada listing program Gambar 4.44 merupakan register yang digunakan untuk pengaturan
timer0, timer1, timer2 dan eksternal interrupsi.
Gambar 4.44. Listing Program Pengaturan Register Timer dan Eksternal Interupsi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
95
Gambar 4.45. Listing Program Susunan Fungsi Utama Mikrokontroler Slave
Pada listing program Gambar 4.45 adalah sebuah subrutin utama yang terdapat
fungsi-fungsi yang telah disusun dan akan di eksekusi terus-menerus secara sekuensial.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
96
5. BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan pengambilan data pada Rekayasa Pengaturan Nyala Lampu
Lalu Lintas Berdasarkan Kecepatan Kendaraan dengan Algoritma Fuzzy Logic dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Sistem lampu lalu-lintas mampu menyesuaikan durasi lampu hijau menyala dengan
kecepatan kendaraan menggunakan algoritma fuzzy logic, yang diimplementasikan
dalam mikrokontroler ATmega32 dengan persentase keberhasilan sebesar 99,97%.
2. Apabila kecepatan kendaraan tinggi maka durasi lampu hijau akan semakin cepat,
sebaliknya apabila kecepatan kendaraan rendah maka durasi lampu hijau akan
semakin lama.
3. Durasi lampu hijau tiap sisi mampu berubah secara adaptif dengan menyesuaikan
kondisi kecepatan kendaraan setelah lampu all red dijalankan.
4. Kecepatan kendaraan pada alat bantu konveyor mempunyai batas minimum dan
maksimum, yaitu 14,3km/jam dan 80,08km/jam dengan skala perbandingan 1:143.
5. Komunikasi serial I2C mampu mengirimkan data dari mikrokontroler slave ke
mikrokontroler master sesuai dengan data yang dikirimkan dengan persentase
keberhasilan sebesar 100%.
5.2. Saran
Saran untuk pengembangan selanjutnya adalah:
1. Untuk kondisi defuzzifikasi pada framework sedang sebaiknya dibagi menjadi 2
framework, yaitu framework sedang 1 dan framework sedang 2 sehingga durasi
nyala lampu hijau pada framework sedang dapat lebih bervariasi.
2. Jika ingin menambah keadaan lebih dari 3 persimpangan jalan sebaiknya
memperhitungkan memori yang terdapat pada mikrokontroler yang digunakan,
sehingga ketika program dijalankan tidak mengalami lag.
3. Alat bantu yang digunakan untuk menggerakan kecepatan kendaraan yang
bervariasi sebaiknya memiliki kecepatan yang stabil.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
97
DAFTAR PUSTAKA
[1] Agung, Raka.2009. Simulator Pengatur Lampu Lalu Lintas Berdasarkan Waktu Dan
Kepadatan Kendaraan Berbasis Mikrokontroler AT89S52.Bali:Jurnal
[2] Manto.--. Perangkat Pengatur Timer Lampu Lalu Lintas Berdasarkan Antrian
Kendaraan.Depok: Jurnal
[3] ----, 2008, Data Sheet Microcontroler ATmega32,Atmel
[4] ----, 2013, Data Sheet Microcontroler ATmega8,Atmel
[5] Syahrul. 2014. Pemograman Mikrokontroler AVR, 1st ed Informatika. Bandung.
Buku
[6] Chrismarantika, Chandra. 2013. Simulasi sistem AntriLoket Berbasis Mikrokontroler
ATMEGA 8535 dan Atmega8. Yogyakarta. Tugas Akhir
[7] Surya, Frans. 2007. I2C Protokol.--.Artikel
[8] Floyd, Thomas L.2012. Electronic Device, 9th
edition.--.--
[9] Setiawan, A., 2011, 20 Aplikasi Mikrokontroler ATmega8535 dan ATmega16, Andi,
Yogyakarta
[10] Anonim. 2016. Logika Fuzzy.Yogyakarta. Modul
[11] ---.2013.Datasheet Infrared IR333.Everlight
[12] ---.2002.Datasheet Transistor BC547. Fairchild Semiconductor Corporation
[13] ---.---. Datasheet Songle Relay. Songle Relay
[14] Viridi, Sparisoma., 2011. Fisika Dasar, 2 nd
edition. Institut Teknologi Bandung.
Buku
[15] ---.---. Panduan Penempatan Fasilitas Perlengkapan Jalan. Departemen Perhubungan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-1
Lampiran
Perhitungan Teoritis Algoritma Fuzzy
Logic
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Tabel Pengujian Algoritma Fuzzy Logic Berdasarkan Perhitungan Teoritis
Perc.
Data Fuzzifikasi Basis Aturan Defuzzifikasi Hasil Akhir
A Ktg. B Ktg. C Ktg. µ(A) µ(B) µ(C) Min
µ(A,B,C) A B C µ(A) µ(B) µ(C) A B C
1 18 R 18 R 17 R 0.55 0.55 0.58 0.55 L L L 22.6 22.6 22.6 25.3 25.3 25.3
2 18 R 18 R 34 S1 0.55 0.55 0.80 0.55 L L AL 22.6 22.6 32.0 25.3 25.3 16.0
3 18 R 18 R 53 S2 0.55 0.55 0.57 0.55 L L AL 22.6 22.6 32.0 25.3 25.3 16.0
4 18 R 18 R 71 T 0.55 0.55 0.78 0.55 L L C 22.6 22.6 9.4 25.3 25.3 6.7
5 18 R 31 S1 18 R 0.55 0.70 0.55 0.55 L AL L 22.6 32.0 22.6 25.3 16.0 25.3
6 18 R 46 S2 18 R 0.55 0.80 0.55 0.55 L AL L 22.6 32.0 22.6 25.3 16.0 25.3
7 18 R 31 S1 26 S1 0.55 0.70 0.53 0.53 L AL AL 22.4 32.0 32.0 25.2 16.0 16.0
8 18 R 31 S1 45 S2 0.55 0.70 0.83 0.55 L AL AL 22.6 32.0 32.0 25.3 16.0 16.0
9 18 R 49 S2 37 S1 0.55 0.70 0.90 0.55 L AL AL 22.6 32.0 32.0 25.3 16.0 16.0
10 18 R 49 S2 45 S2 0.55 0.70 0.83 0.55 L AL AL 22.6 32.0 32.0 25.3 16.0 16.0
11 18 R 31 S1 71 T 0.55 0.70 0.78 0.55 L AL C 22.6 32.0 9.4 25.3 16.0 6.7
12 18 R 49 S2 76 T 0.55 0.70 0.90 0.55 L AL C 22.6 32.0 9.4 25.3 16.0 6.7
13 18 R 70 T 18 R 0.55 0.75 0.55 0.55 L C L 22.6 9.4 22.6 25.3 6.7 25.3
14 18 R 70 T 37 S1 0.55 0.75 0.90 0.55 L C AL 22.6 9.4 32.0 25.3 6.7 16.0
15 18 R 70 T 55 S2 0.55 0.75 0.50 0.50 L C AL 22.0 10.0 32.0 25.0 7.0 16.0
16 18 R 70 T 70 T 0.55 0.75 0.75 0.55 L C C 22.6 9.4 9.4 25.3 6.7 6.7
17 36 S1 18 R 16 R 0.87 0.55 0.60 0.55 AL L L 32.0 22.6 22.6 16.0 25.3 25.3
18 45 S2 18 R 16 R 0.83 0.55 0.60 0.55 AL L L 32.0 22.6 22.6 16.0 25.3 25.3
19 36 S1 18 R 33 S1 0.87 0.55 0.77 0.55 AL L AL 32.0 22.6 32.0 16.0 25.3 16.0
20 36 S1 18 R 53 S2 0.87 0.55 0.57 0.55 AL L AL 32.0 22.6 32.0 16.0 25.3 16.0
21 50 S2 18 R 35 S1 0.67 0.55 0.83 0.55 AL L AL 32.0 22.6 32.0 16.0 25.3 16.0
22 50 S2 18 R 53 S2 0.67 0.55 0.57 0.55 AL L AL 32.0 22.6 32.0 16.0 25.3 16.0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Tabel (Lanjutan) Pengujian Algoritma Fuzzy Logic Berdasarkan Perhitungan Teoritis
Perc.
Data Fuzzifikasi Basis Aturan Defuzzifikasi Hasil Akhir
A Ktg. B Ktg. C Ktg. µ(A) µ(B) µ(C) Min
µ(A,B,C) A B C µ(A) µ(B) µ(C) A B C
23 38 S1 18 R 73 T 0.93 0.55 0.83 0.55 AL L C 32.0 22.6 9.4 16.0 25.3 6.7
24 50 S2 18 R 73 T 0.67 0.55 0.83 0.55 AL L C 32.0 22.6 9.4 16.0 25.3 6.7
25 38 S1 31 S1 18 R 0.93 0.70 0.55 0.55 AL AL L 32.0 32.0 22.6 16.0 16.0 25.3
26 38 S1 51 S2 18 R 0.93 0.63 0.55 0.55 AL AL L 32.0 32.0 22.6 16.0 16.0 25.3
27 53 S2 34 S1 18 R 0.57 0.80 0.55 0.55 AL AL L 32.0 32.0 22.6 16.0 16.0 25.3
28 53 S2 51 S2 18 R 0.57 0.63 0.55 0.55 AL AL L 32.0 32.0 22.6 16.0 16.0 25.3
29 34 S1 34 S1 35 S1 0.80 0.80 0.83 0.80 AL AL AL 32.0 32.0 32.0 16.0 16.0 16.0
30 34 S1 34 S1 52 S2 0.80 0.80 0.60 0.60 AL AL AL 32.0 32.0 32.0 16.0 16.0 16.0
31 34 S1 46 S2 34 S1 0.80 0.80 0.80 0.80 AL AL AL 32.0 32.0 32.0 16.0 16.0 16.0
32 34 S1 46 S2 52 S2 0.80 0.80 0.60 0.60 AL AL AL 32.0 32.0 32.0 16.0 16.0 16.0
33 44 S2 32 S1 34 S1 0.87 0.73 0.80 0.73 AL AL AL 32.0 32.0 32.0 16.0 16.0 16.0
34 44 S2 32 S1 45 S2 0.87 0.73 0.83 0.73 AL AL AL 32.0 32.0 32.0 16.0 16.0 16.0
35 44 S2 46 S2 34 S1 0.87 0.80 0.80 0.80 AL AL AL 32.0 32.0 32.0 16.0 16.0 16.0
36 44 S2 46 S2 45 S2 0.87 0.80 0.83 0.80 AL AL AL 32.0 32.0 32.0 16.0 16.0 16.0
37 33 S1 34 S1 71 T 0.77 0.80 0.78 0.77 AL AL C 32.0 32.0 6.8 16.0 16.0 5.4
38 33 S1 51 S2 71 T 0.77 0.63 0.78 0.63 AL AL C 32.0 32.0 8.4 16.0 16.0 6.2
39 44 S2 32 S1 71 T 0.87 0.73 0.78 0.73 AL AL C 32.0 32.0 7.2 16.0 16.0 5.6
40 44 S2 51 S2 71 T 0.87 0.63 0.78 0.63 AL AL C 32.0 32.0 8.4 16.0 16.0 6.2
41 33 S1 70 T 18 R 0.77 0.75 0.55 0.55 AL C L 32.0 9.4 22.6 16.0 6.7 25.3
42 48 S2 70 T 18 R 0.73 0.75 0.55 0.55 AL C L 32.0 9.4 22.6 16.0 6.7 25.3
43 34 S1 70 T 33 S1 0.80 0.75 0.77 0.75 AL C AL 32.0 7.0 32.0 16.0 5.5 16.0
44 34 S1 70 T 43 S2 0.80 0.75 0.90 0.75 AL C AL 32.0 7.0 32.0 16.0 5.5 16.0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Tabel (Lanjutan) Pengujian Algoritma Fuzzy Logic Berdasarkan Perhitungan Teoritis
Perc.
Data Fuzzifikasi Basis Aturan Defuzzifikasi Hasil Akhir
A Ktg. B Ktg. C Ktg. µ(A) µ(B) µ(C) Min
µ(A,B,C) A B C µ(A) µ(B) µ(C) A B C
45 48 S2 70 T 32 S1 0.73 0.75 0.73 0.73 AL C AL 32.0 7.2 32.0 16.0 5.6 16.0
46 48 S2 70 T 47 S2 0.73 0.75 0.77 0.73 AL C AL 32.0 7.2 32.0 16.0 5.6 16.0
47 33 S1 70 T 71 T 0.77 0.75 0.78 0.75 AL C C 32.0 7.0 7.0 16.0 5.5 5.5
48 48 S2 70 T 75 T 0.73 0.75 0.88 0.73 AL C C 32.0 7.2 7.2 16.0 5.6 5.6
49 78 T 19 R 16 R 0.95 0.53 0.60 0.53 C L L 9.7 22.3 22.3 6.9 25.2 25.2
50 78 T 19 R 33 S1 0.95 0.53 0.77 0.53 C L AL 9.7 22.3 32.0 6.9 25.2 16.0
51 78 T 19 R 53 S2 0.95 0.53 0.57 0.53 C L AL 9.7 22.3 32.0 6.9 25.2 16.0
52 78 T 19 R 74 T 0.95 0.53 0.85 0.53 C L C 9.7 22.3 9.7 6.9 25.2 6.9
53 78 T 36 S1 19 R 0.95 0.87 0.53 0.53 C AL L 9.7 32.0 22.3 6.9 16.0 25.2
54 78 T 53 S2 19 R 0.95 0.57 0.53 0.53 C AL L 9.7 32.0 22.3 6.9 16.0 25.2
55 78 T 36 S1 35 S1 0.95 0.87 0.83 0.83 C AL AL 6.0 32.0 32.0 5.0 16.0 16.0
56 78 T 36 S1 44 S2 0.95 0.87 0.87 0.87 C AL AL 5.6 32.0 32.0 4.8 16.0 16.0
57 78 T 50 S2 35 S1 0.95 0.67 0.83 0.67 C AL AL 8.0 32.0 32.0 6.0 16.0 16.0
58 78 T 50 S2 52 S2 0.95 0.67 0.60 0.60 C AL AL 8.8 32.0 32.0 6.4 16.0 16.0
59 78 T 36 S1 74 T 0.95 0.87 0.85 0.85 C AL C 5.8 32.0 5.8 4.9 16.0 4.9
60 78 T 50 S2 79 T 0.95 0.67 0.98 0.67 C AL C 8.0 32.0 8.0 6.0 16.0 6.0
61 78 T 79 T 19 R 0.95 0.98 0.53 0.53 C C L 9.7 9.7 22.3 6.9 6.9 25.2
62 78 T 79 T 35 S1 0.95 0.98 0.83 0.83 C C AL 6.0 6.0 32.0 5.0 5.0 16.0
63 78 T 79 T 53 S2 0.95 0.98 0.57 0.57 C C AL 9.2 9.2 32.0 6.6 6.6 16.0
64 78 T 79 T 79 T 0.95 0.98 0.98 0.95 C C C 4.6 4.6 4.6 4.3 4.3 4.3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Keterangan dari Tabel diatas adalah sebagai berikut:
1. R = kategori kecepatan kendaraan saat termasuk framework bagian rendah
2. S1 = kategori kecepatan kendaraan saat termasuk framework bagian sedang 1
3. S2 = kategori kecepatan kendaraan saat termasuk framework bagian sedang 2
4. T = kategori kecepatan kendaraan saat termasuk framework bagian tinggi
5. L = kategori durasi lampu hijau saat termasuk framework bagian lama
6. AL = kategori durasi lampu hijau saat termasuk framework bagian agak lama
7. C = kategori durasi lampu hijau saat termasuk framework bagian cepat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-6
Lampiran
Program Mikrokontroler Master
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-24
Lampiran
Program Mikrokontroler Slave A
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-30
Lampiran
Program Mikrokontroler Slave B
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-36
Lampiran
Program Mikrokontroler Slave C
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L-42
Lampiran
Datasheet IC LF353
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
www.ti.com SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013
LF353-N Wide Bandwidth Dual JFET Input Operational AmplifierCheck for Samples: LF353-N
1FEATURES DESCRIPTIONThese devices are low cost, high speed, dual JFET
2• Internally Trimmed Offset Voltage: 10 mVinput operational amplifiers with an internally trimmed
• Low Input Bias Current: 50pA input offset voltage (BI-FET II technology). They• Low Input Noise Voltage: 25 nV/√Hz require low supply current yet maintain a large gain
bandwidth product and fast slew rate. In addition, well• Low Input Noise Current: 0.01 pA/√Hzmatched high voltage JFET input devices provide• Wide Gain Bandwidth: 4 MHz very low input bias and offset currents. The LF353-N
• High Slew Rate: 13 V/μs is pin compatible with the standard LM1558 allowingdesigners to immediately upgrade the overall• Low Supply Current: 3.6 mAperformance of existing LM1558 and LM358 designs.• High Input Impedance: 1012ΩThese amplifiers may be used in applications such as• Low Total Harmonic Distortion : ≤0.02%high speed integrators, fast D/A converters, sample• Low 1/f Noise Corner: 50 Hz and hold circuits and many other circuits requiring low
• Fast Settling Time to 0.01%: 2 μs input offset voltage, low input bias current, high inputimpedance, high slew rate and wide bandwidth. Thedevices also exhibit low noise and offset voltage drift.
Typical Connection
1
Please be aware that an important notice concerning availability, standard warranty, and use in critical applications ofTexas Instruments semiconductor products and disclaimers thereto appears at the end of this data sheet.
2All trademarks are the property of their respective owners.
PRODUCTION DATA information is current as of publication date. Copyright © 1998–2013, Texas Instruments IncorporatedProducts conform to specifications per the terms of the TexasInstruments standard warranty. Production processing does notnecessarily include testing of all parameters.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013 www.ti.com
Simplified Schematic
Figure 1. 1/2 Dual
Dual-In-Line PackageTop View
Figure 2. 8-Pin SOIC (See D Package)8-Pin PDIP (See P Package)
2 Submit Documentation Feedback Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
www.ti.com SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013
These devices have limited built-in ESD protection. The leads should be shorted together or the device placed in conductive foamduring storage or handling to prevent electrostatic damage to the MOS gates.
Absolute Maximum Ratings (1) (2)
Supply Voltage ±18V
Power Dissipation See (3)
Operating Temperature Range 0°C to +70°C
Tj(MAX) 150°C
Differential Input Voltage ±30V
Input Voltage Range (4) ±15V
Output Short Circuit Duration Continuous
Storage Temperature Range −65°C to +150°C
Lead Temp. (Soldering, 10 sec.) 260°C
Soldering Information: Dual-In-Line Package Soldering (10 sec.) 260°C
Small Outline Package Vapor Phase (60 sec.) 215°C
Infrared (15 sec.) 220°C
ESD Tolerance (5) 1000V
θJA D Package TBD
(1) Absolute Maximum Ratings indicate limits beyond which damage to the device may occur. Operating ratings indicate conditions forwhich the device is functional, but do not ensure specific performance limits. Electrical Characteristics state DC and AC electricalspecifications under particular test conditions which ensure specific performance limits. This assumes that the device is within theOperating Ratings. Specifications are not ensured for parameters where no limit is given, however, the typical value is a good indicationof device performance.
(2) If Military/Aerospace specified devices are required, please contact the Texas Instruments Sales Office/ Distributors for availability andspecifications.
(3) For operating at elevated temperatures, the device must be derated based on a thermal resistance of 115°C/W typ junction to ambientfor the P package, and 160°C/W typ junction to ambient for the D package.
(4) Unless otherwise specified the absolute maximum negative input voltage is equal to the negative power supply voltage.(5) Human body model, 1.5 kΩ in series with 100 pF.
Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 3
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013 www.ti.com
DC Electrical CharacteristicsLF353-N
Symbol Parameter Conditions UnitsMIn Typ Max
VOS Input Offset Voltage RS=10kΩ, TA=25°C 5 10 mVOver Temperature 13 mV
ΔVOS/ΔT Average TC of Input Offset Voltage RS=10 kΩ 10 μV/°C
IOS Input Offset Current Tj=25°C (1) (2) 25 100 pA
Tj≤70°C 4 nA
IB Input Bias Current Tj=25°C (1) (2) 50 200 pA
Tj≤70°C 8 nA
RIN Input Resistance Tj=25°C 1012 ΩAVOL Large Signal Voltage Gain VS=±15V, TA=25°C 25 100 V/mV
VO=±10V, RL=2 kΩOver Temperature 15 V/mV
VO Output Voltage Swing VS=±15V, RL=10kΩ ±12 ±13.5 V
VCM Input Common-Mode Voltage VS=±15V ±11 +15 V
Range −12 V
CMRR Common-Mode Rejection Ratio RS≤ 10kΩ 70 100 dB
PSRR Supply Voltage Rejection Ratio See (3) 70 100 dB
IS Supply Current 3.6 6.5 mA
(1) These specifications apply for VS=±15V and 0°C≤TA≤+70°C. VOS, IBand IOS are measured at VCM=0.(2) The input bias currents are junction leakage currents which approximately double for every 10°C increase in the junction temperature,
Tj. Due to the limited production test time, the input bias currents measured are correlated to junction temperature. In normal operationthe junction temperature rises above the ambient temperature as a result of internal power dissipation, PD. Tj=TA+θjA PD where θjA is thethermal resistance from junction to ambient. Use of a heat sink is recommended if input bias current is to be kept to a minimum.
(3) Supply voltage rejection ratio is measured for both supply magnitudes increasing or decreasing simultaneously in accordance withcommon practice. VS = ±6V to ±15V.
AC Electrical Characteristics (1)
LF353-NSymbol Parameter Conditions Units
Min Typ Max
Amplifier to Amplifier Coupling TA=25°C, f=1 Hz−20 kHz −120 dB(Input Referred)
SR Slew Rate VS=±15V, TA=25°C 8.0 13 V/μs
GBW Gain Bandwidth Product VS=±15V, TA=25°C 2.7 4 MHz
en Equivalent Input Noise Voltage TA=25°C, RS=100Ω, f=1000 Hz 16 nV/√Hz
in Equivalent Input Noise Current Tj=25°C, f=1000 Hz 0.01 pA/√Hz
THD Total Harmonic Distortion AV=+10, RL=10k, VO=20Vp−p, <0.02 %BW=20 Hz-20 kHz
(1) These specifications apply for VS=±15V and 0°C≤TA≤+70°C. VOS, IBand IOS are measured at VCM=0.
4 Submit Documentation Feedback Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
www.ti.com SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013
Typical Performance Characteristics
Input Bias Current Input Bias Current
Figure 3. Figure 4.
Supply Current Positive Common-Mode Input Voltage Limit
Figure 5. Figure 6.
Negative Common-Mode Input Voltage Limit Positive Current Limit
Figure 7. Figure 8.
Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 5
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013 www.ti.com
Typical Performance Characteristics (continued)Negative Current Limit Voltage Swing
Figure 9. Figure 10.
Output Voltage Swing Gain Bandwidth
Figure 11. Figure 12.
Bode Plot Slew Rate
Figure 13. Figure 14.
6 Submit Documentation Feedback Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
www.ti.com SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013
Typical Performance Characteristics (continued)Distortion
vs.Frequency Undistorted Output Voltage Swing
Figure 15. Figure 16.
Open Loop Frequency Response Common-Mode Rejection Ratio
Figure 17. Figure 18.
Power Supply Rejection Ratio Equivalent Input Noise Voltage
Figure 19. Figure 20.
Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 7
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013 www.ti.com
Typical Performance Characteristics (continued)Open Loop Voltage Gain (V/V) Output Impedance
Figure 21. Figure 22.
Inverter Settling Time
Figure 23.
8 Submit Documentation Feedback Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
www.ti.com SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013
Pulse Response
Figure 24. Small Signaling Inverting Figure 25. Large Signal Inverting
Figure 26. Small Signal Non-Inverting Figure 27. Large Signal Non-Inverting
Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 9
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013 www.ti.com
Figure 28. Current Limit (RL = 100Ω)
10 Submit Documentation Feedback Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
www.ti.com SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013
APPLICATION HINTS
These devices are op amps with an internally trimmed input offset voltage and JFET input devices (BI-FET II).These JFETs have large reverse breakdown voltages from gate to source and drain eliminating the need forclamps across the inputs. Therefore, large differential input voltages can easily be accommodated without a largeincrease in input current. The maximum differential input voltage is independent of the supply voltages. However,neither of the input voltages should be allowed to exceed the negative supply as this will cause large currents toflow which can result in a destroyed unit.
Exceeding the negative common-mode limit on either input will force the output to a high state, potentiallycausing a reversal of phase to the output. Exceeding the negative common-mode limit on both inputs will forcethe amplifier output to a high state. In neither case does a latch occur since raising the input back within thecommon-mode range again puts the input stage and thus the amplifier in a normal operating mode.
Exceeding the positive common-mode limit on a single input will not change the phase of the output; however, ifboth inputs exceed the limit, the output of the amplifier will be forced to a high state.
The amplifiers will operate with a common-mode input voltage equal to the positive supply; however, the gainbandwidth and slew rate may be decreased in this condition. When the negative common-mode voltage swingsto within 3V of the negative supply, an increase in input offset voltage may occur.
Each amplifier is individually biased by a zener reference which allows normal circuit operation on ±6V powersupplies. Supply voltages less than these may result in lower gain bandwidth and slew rate.
The amplifiers will drive a 2 kΩ load resistance to ±10V over the full temperature range of 0°C to +70°C. If theamplifier is forced to drive heavier load currents, however, an increase in input offset voltage may occur on thenegative voltage swing and finally reach an active current limit on both positive and negative swings.
Precautions should be taken to ensure that the power supply for the integrated circuit never becomes reversed inpolarity or that the unit is not inadvertently installed backwards in a socket as an unlimited current surge throughthe resulting forward diode within the IC could cause fusing of the internal conductors and result in a destroyedunit.
As with most amplifiers, care should be taken with lead dress, component placement and supply decoupling inorder to ensure stability. For example, resistors from the output to an input should be placed with the body closeto the input to minimize “pick-up” and maximize the frequency of the feedback pole by minimizing thecapacitance from the input to ground.
A feedback pole is created when the feedback around any amplifier is resistive. The parallel resistance andcapacitance from the input of the device (usually the inverting input) to AC ground set the frequency of the pole.In many instances the frequency of this pole is much greater than the expected 3 dB frequency of the closedloop gain and consequently there is negligible effect on stability margin. However, if the feedback pole is lessthan approximately 6 times the expected 3 dB frequency a lead capacitor should be placed from the output to theinput of the op amp. The value of the added capacitor should be such that the RC time constant of this capacitorand the resistance it parallels is greater than or equal to the original feedback pole time constant.
Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 11
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013 www.ti.com
Detailed Schematic
12 Submit Documentation Feedback Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
www.ti.com SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013
Typical Applications
Three-Band Active Tone Control
(1) All controls flat.
(2) Bass and treble boost, mid flat.
(3) Bass and treble cut, mid flat.
(4) Mid boost, bass and treble flat.
(5) Mid cut, bass and treble flat.
• All potentiometers are linear taper
• Use the LF347 Quad for stereo applications
Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 13
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013 www.ti.com
Improved CMRR Instrumentation Amplifier
(1)
Fourth Order Low Pass Butterworth Filter
(2)
14 Submit Documentation Feedback Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
www.ti.com SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013
Fourth Order High Pass Butterworth Filter
(3)
Ohms-to-Volts Converter
(4)
Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated Submit Documentation Feedback 15
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LF353-N
SNOSBH3F –APRIL 1998–REVISED MARCH 2013 www.ti.com
REVISION HISTORY
Changes from Revision E (March 2013) to Revision F Page
• Changed layout of National Data Sheet to TI format .......................................................................................................... 15
16 Submit Documentation Feedback Copyright © 1998–2013, Texas Instruments Incorporated
Product Folder Links: LF353-N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
IMPORTANT NOTICE
Texas Instruments Incorporated and its subsidiaries (TI) reserve the right to make corrections, enhancements, improvements and otherchanges to its semiconductor products and services per JESD46, latest issue, and to discontinue any product or service per JESD48, latestissue. Buyers should obtain the latest relevant information before placing orders and should verify that such information is current andcomplete. All semiconductor products (also referred to herein as “components”) are sold subject to TI’s terms and conditions of salesupplied at the time of order acknowledgment.
TI warrants performance of its components to the specifications applicable at the time of sale, in accordance with the warranty in TI’s termsand conditions of sale of semiconductor products. Testing and other quality control techniques are used to the extent TI deems necessaryto support this warranty. Except where mandated by applicable law, testing of all parameters of each component is not necessarilyperformed.
TI assumes no liability for applications assistance or the design of Buyers’ products. Buyers are responsible for their products andapplications using TI components. To minimize the risks associated with Buyers’ products and applications, Buyers should provideadequate design and operating safeguards.
TI does not warrant or represent that any license, either express or implied, is granted under any patent right, copyright, mask work right, orother intellectual property right relating to any combination, machine, or process in which TI components or services are used. Informationpublished by TI regarding third-party products or services does not constitute a license to use such products or services or a warranty orendorsement thereof. Use of such information may require a license from a third party under the patents or other intellectual property of thethird party, or a license from TI under the patents or other intellectual property of TI.
Reproduction of significant portions of TI information in TI data books or data sheets is permissible only if reproduction is without alterationand is accompanied by all associated warranties, conditions, limitations, and notices. TI is not responsible or liable for such altereddocumentation. Information of third parties may be subject to additional restrictions.
Resale of TI components or services with statements different from or beyond the parameters stated by TI for that component or servicevoids all express and any implied warranties for the associated TI component or service and is an unfair and deceptive business practice.TI is not responsible or liable for any such statements.
Buyer acknowledges and agrees that it is solely responsible for compliance with all legal, regulatory and safety-related requirementsconcerning its products, and any use of TI components in its applications, notwithstanding any applications-related information or supportthat may be provided by TI. Buyer represents and agrees that it has all the necessary expertise to create and implement safeguards whichanticipate dangerous consequences of failures, monitor failures and their consequences, lessen the likelihood of failures that might causeharm and take appropriate remedial actions. Buyer will fully indemnify TI and its representatives against any damages arising out of the useof any TI components in safety-critical applications.
In some cases, TI components may be promoted specifically to facilitate safety-related applications. With such components, TI’s goal is tohelp enable customers to design and create their own end-product solutions that meet applicable functional safety standards andrequirements. Nonetheless, such components are subject to these terms.
No TI components are authorized for use in FDA Class III (or similar life-critical medical equipment) unless authorized officers of the partieshave executed a special agreement specifically governing such use.
Only those TI components which TI has specifically designated as military grade or “enhanced plastic” are designed and intended for use inmilitary/aerospace applications or environments. Buyer acknowledges and agrees that any military or aerospace use of TI componentswhich have not been so designated is solely at the Buyer's risk, and that Buyer is solely responsible for compliance with all legal andregulatory requirements in connection with such use.
TI has specifically designated certain components as meeting ISO/TS16949 requirements, mainly for automotive use. In any case of use ofnon-designated products, TI will not be responsible for any failure to meet ISO/TS16949.
Products Applications
Audio www.ti.com/audio Automotive and Transportation www.ti.com/automotive
Amplifiers amplifier.ti.com Communications and Telecom www.ti.com/communications
Data Converters dataconverter.ti.com Computers and Peripherals www.ti.com/computers
DLP® Products www.dlp.com Consumer Electronics www.ti.com/consumer-apps
DSP dsp.ti.com Energy and Lighting www.ti.com/energy
Clocks and Timers www.ti.com/clocks Industrial www.ti.com/industrial
Interface interface.ti.com Medical www.ti.com/medical
Logic logic.ti.com Security www.ti.com/security
Power Mgmt power.ti.com Space, Avionics and Defense www.ti.com/space-avionics-defense
Microcontrollers microcontroller.ti.com Video and Imaging www.ti.com/video
RFID www.ti-rfid.com
OMAP Applications Processors www.ti.com/omap TI E2E Community e2e.ti.com
Wireless Connectivity www.ti.com/wirelessconnectivity
Mailing Address: Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265Copyright © 2013, Texas Instruments Incorporated
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI