Pendeteksi Kecepatan


Blok Diagram Sistem Pendeteksi Kecepatan Benda Berbasis Mikrokontroler AT89S51

Pendeteksi Kecepatan Berbasis Mikrokontroler AT89S51 yaitu sebagai penghitung kecepatan benda yang melewati dua buah sensor sebagai penghitung waktu tempuh benda tersebut, kemudian mengkonversikannya dalam satuan meter per detik (m/s). Sehingga kedua sensor tersebut berfungsi sebagai pengganti stopwatch, yang pada sensor pertama menjalankan timer dan pada sensor yang kedua menghentikan timer (Hold Timer).

Alat ini bisa digunakan pada jalan raya yang kecepatan kendaraan bermotor tidak boleh dari kecepatan yang telah ditentukan pada rambu lalu-lintas. Sehingga dapat mendeteksi kecepatan kendaraan tersebut dari tepi jalan raya. Sensor menggunakan dua dioda laser sebagai sumber cahaya yang dipasang ditepi jalan sehingga ketika benda melewati sensor pertama maka mikrokontroler akan menghidupkan timer, kemudian setelah benda menyentuh sensor yang kedua maka akan memberikan mikrokontroler akan menghentikan timer dan mengambil datanya. Setelah data tersebut diperoleh maka mikrokontroler akan mengkonversikannya dalam satuan meter per detik (m/s) dan menampilkannya ke LCD (Liquid Crystal Display).

Bagian Pemancar (Transmitter)

Pada bagian sumber cahaya (TX) menggunakan dua buah dioda laser yang jarak antara kedua pemancar cahaya tersebut telah ditentukan yaitu 10 cm yang akan digunakan pada saat perhitungan konversi mikrokontroler dalam satuan meter per detik (m/s).

Dioda laser digunakan karena pancaran cahaya dioda laser (laser Pointer) ini tidak menyebar dan cahayanya dapat difokuskan pada penerimanya. Dioda laser juga dapat dipancarkan fokus sampai pada jarak yang cukup jauh sekitar 16 meter, dan ini mencukupi jika suatu saat alat pendeteksi kecepatan benda ini akan diterapkan di jalan raya. Agar pemancar cahaya yang digunakan fokus dan tidak ada penyebaran cahaya yang meluas dari titik fokus, maka digunakan dioda laser. Dioda laser dapat memancarkan cahaya yang kuat untuk dipantulkan kembali ke arah penerima dengan menggunakan lensa kemudian difokuskan pada bagian penerima karena arah pantulannya harus tepat mengenai bagian permukaan penerimanya.

Bagian Penerima (Receiver)

Pada bagian penerima cahaya sumber dari laser dioda menggunakan komponen optoelektronik fotodioda. Fotodioda merupakan komponen optoelektronik yang sensitif terhadap cahaya, jika fotodioda ini terkena cahaya maka akan meningkatkan jumlah pembawa minoritas dan arus baliknya makin besar.

Penerima terdiri dari bahan peka cahaya yang dapat memberikan keluaran untuk dapat disalurkan untuk dapat diolah lebih lanjut, komponen peka cahaya ini menggunakan fotodioda yang mempunyai sifat apabila terkena cahaya maka akan melewatkan arus balik, sehingga keluarannya menjadi sekitar 0,02 volt. Jika fotodioda sebelum terkena cahaya tegangan pada titik tengah antara fotodioda dan R1 adalah 4,7 volt.

Penggunaan sensor fotodioda pada aplikasi yang menggunakan mikrokontroler, dan mikrokontroler tersebut merupakan piranti digital yang hanya mampu menerima logika 1 (5 Volt) dan logika 0 (0 Volt). Pada rangkaian penerima laser tersebut keluarannya bernilai 0,02 volt jika terkena cahaya dan pada saat tidak terkena cahaya laser bernilai 4,7 volt. Untuk mampu memberikan masukan pada mikrokontroler, maka pada saat cahaya laser terhalang seharusnya keluaran sensor menuju mikrokontroler harus bernilai nol (0) dan pada saat tidak terhalang keluaran sensor bernilai high (1), agar mikrokontroler dapat bekerja jika cahaya laser tersentuh atau terhalang obyek yang melewati kedua sensor.

Untuk mengatasi kelinieran fotodioda dan agar keluarannya berbanding terbalik sehingga keluarannya dapat dideteksi oleh mikrokontroler, maka digunakan konfigurasi seperti  berikut:

  1. Keluaran dari fotodioda agar menjadi tidak linear dan berbanding terbalik dari keluaran sebelumnya yaitu dengan memasukkan keluaran fotodioda ke gerbang NAND.

Jika keluaran sensor penerima sebelum menggunakan gerbang NAND yaitu saat cahaya laser tidak terhalang benda = 0,02 volt dan cahaya laser terhalang benda = 4,7 volt, setelah menggunakan gerbang NAND menjadi cahaya laser tidak terhalang benda = 5 volt dan cahaya laser terhalang benda = 0 volt. Dan ini mampu dideteksi oleh mikrokontroler karena telah berlogika low (0) dan high (1). Gerbang NAND di sini menggunakan IC 74HCT132 yang di dalamnya terdapat 4 buah gerbang NAND yang mempunyai 2 masukan dari setiap gerbang NAND.

Perangkat Lunak

Untuk bisa menjalankan sistem Pendeteksi Kecepatan Benda, yang perlu diperhatikan bukan hanya perangkat kerasnya saja,  karena mikrokontroler tidak akan bekerja sesuai dengan yang diharapkan tanpa ada perintah program di dalam mikrokontroler AT89S51.

Fungsi utama dari mikrokontroler AT89S51 adalah mengatur jalannya sistem, yaitu untuk mengetahui apakah sensor pertama terhalang benda dan pada saat itu mikrokontroler mulai menghitung menggunakan timer dan jika sensor kedua terhalang oleh benda tersebut maka mikrokontroler menghentikan timer. Setelah hasil perhitungan diperoleh maka mikrokontroler akan menampilkan hasilnya ke penampil dalam satuan meter per detik.

Ketika mikrokontroler mengalami reset atau sumber daya diberikan, maka mikrokontroler akan mengkondisikan setiap komponen-komponen yang ada, seperti:

  1. Mengatur port parallel yang digunakan sebagai port masukan atau port keluaran
  2. Mengaktifkan fasilitas Timer/counter
  3. Mengatur kondisi sensor

Pengkondisian setiap komponen tersebut diatur dengan menggunakan instruksi-instruksi program yang tersimpan di dalam Flash PEROM mikrokontroler AT89S51.

A.     Pengaturan Port Paralel

Pengaturan port parallel dilakukan karena port parallel dapat bersifat bi-directional, digunakan sebagai port masukan atau port keluaran. Pengaturan port parallel dilakukan pada P3.2 dan P3.3, karena pada port ini terhubung dengan dua buah sensor cahaya (fotodioda) yang akan digunakan sebagai masukan dengan sumber cahaya berasal dari laser pointer.

Port P3.2 dan P3.3 digunakan sebagai masukan, yang dilakukan oleh mikrokontroler adalah membaca kondisi pada port tersebut, dengan menggunakan instruksi yang tersimpan dalam Flash PEROM mikrokontroler. Instruksi tersebut adalah:

MOV               A,#P3              ; baca port 3 dan simpan di akumulator

atau

JB                    P3.0,lompat      ; apa P3.0 = 0, tidak lompat

JB                    P3.1,lompat      ; apa P3.1 = 0, tidak lompat

Setelah Mikrokontroler mengalami reset, semua port parallel akan berlogika tinggi (1). Dan dua buah fotodioda yang terhubung dengan port P3.2 dan P3.3 akan langsung terkena sinar dari laser pointer, sehingga nilai keluaran dari fotodioda bernilai 5 volt setelah masuk ke gerbang NAND yang memiliki kemampuan trigger pada IC 74HCT132, maka tegangan pada port P3.2 dan P3.3 hampir sama dengan Vcc, sehingga port P3.2 dan P3.2 berlogika 1.

Apabila fotodioda yang disinari laser pointer terhalang oleh sebuah obyek, maka arus balik dioda semakin kecil dan tegangan antara fotodioda dan resistor menjadi sekitar 4,62 volt, setelah ditrigger dan dimasukkan ke gerbang NAND sehingga tegangan keluaran gerbang NAND yang menuju ke kaki port mikrokontroler akan bernilai 0,02 volt, maka port P3.2 atau  P3.3 akan berlogika 0. Logika low (0) inilah yang nantinya dideteksi oleh mikrokontroler AT89S51.

B.     Pengaktifan Timer/Counter

Fasilitas Timer/Counter dalam pemrograman mikrokontroler digunakan sebagai pembangkit pulsa atau sinyal periodik dengan frekuensi tertentu dan tundaan (delay) sesaat pada setiap instruksi yang memerlukan tundaan.

MOV               TMOD,#11H               ; timer 0 mode 16 bit (0001 0001)b

MOV               TH0#HIGH (-5000)     ; TH0 diisi 5000

MOV               TL0,#LOW  (-5000)    ; TL0 diisi 5000

CLR                 TF0                              ; menolkan limpahan

SETB               TR0                             ; timer mulai bekerja

JNB                 TF0,$                           ; tunggu hingga melimpah

CLR                 TR0                             ; timer berhenti

RET                                                     ; selesai

C.     Inisialisasi LCD

Inisialisasi LCD dilakukan untuk mengatur register-register yang berhubungan dengan mode LCD. Untuk mengatur mode LCD, dengan cara menentukan nilai-nilai tertentu terhadap register LCD. contohnya adalah akan ditampilkannya kursor pada LCD, kondisi blank dan pengaturan bus data. Misalnya untuk mengatur atau menginisialisasi LCD:

Init_LCD:

mov     A,#03Fh

call                   write_inst

call                   write_inst

mov                  A,#0Dh

call                   write_inst

mov                  A,#06h

call                   write_inst

mov                  A,#01h

call                   write_inst

mov                  A,#0Ch

Jmp                  write_inst

Prinsip Kerja Utama

Sistem kerja utama dari Pendeteksi Kecepatan Benda ini adalah mendeteksi benda yang melewati sensor. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi benda dinamakan sensor_1 dan sensor_2, sensor_1 berfungsi untuk mendeteksi benda yang menghalangi cahaya laser dan jika cahaya laser pada sensor_1 terhalang oleh benda maka mikrokontroler akan menjalankan timer, kemudian jika benda tersebut bergerak menuju sensor_2 dan menghalangi cahaya laser pada sensor_2 maka mikrokontroler akan menghentikan timer dan membandingkan waktu yang diperoleh dengan jarak antara kedua sensor yaitu 10 cm. Setelah didapat hasilnya mikrokontroler akan menampilkannya ke dalam LCD.

Dari gambar 4.2 dapat dilihat sistem kerja Pendeteksi Kecepatan Benda, pertama-tama benda bergerak menghalangi cahaya laser sensor_1 dan menuju sensor_2. Pada saat inilah mikrokontroler AT89S51 mengambil waktu tempuh antara pergerakan benda dari sensor_1 menuju sensor_2 dalam satuan mikrodetik, misalnya jika waktu tempuh benda dari sensor_1 ke sensor_2 adalah 100.000 mikrodetik maka dari hasil perhitungannya dengan menggunakan asumsi, jika :

  • Jarak antara sensor_1 dan sensor_2 adalah 1 meter maka untuk kecepatan benda 1 m/s memerlukan waktu 1 detik atau 1.000.000 mikrodetik.
  • Jarak antara sensor_1 dan sensor_2 adalah 10 centimeter maka untuk kecepatan benda 1 m/s diperlukan waktu tempuh 0,1 detik atau 100.000 mikrodetik.

Sehingga dapat diperoleh perhitungan pada mikrokontroler adalah :

Kecepatan ……………………………………………………………4.1

Kecepatan = jarak/waktu

Dengan demikian mikrokontroler untuk mendeteksi benda dengan kecepatan 1 m/s dengan jarak antara sensor_1 dan sensor_2 adalah 10 cm, berarti waktu tempuh benda dari sensor_1 ke sensor_2 adalah 100.000 mikrodetik. Dengan menggunakan perhitungan inilah mikrokontroler AT89S51 dapat mendeteksi kecepatan benda yang melewati kedua sensor yang jarak antara sensor_1 dan sensor_2 telah ditentukan yaitu 10 centimeter.

Pengaturan Penulisan ‹ Mikrokontrolerat89s52’s Blog — WordPress.

Diagram Alir

Cara kerja dari sistem Pendeteksi Kecepatan Benda  yang diterjemahkan ke dalam bahasa pemrograman yang sebelumnya dibuat sebuah algoritma pemrograman, sistem kerja yang diterjemahkan ke dalam algoritma pemrograman dimulai dari starting program (reset) yang diteruskan dengan mendeteksi kondisi sensor secara terus menerus (looping), apabila logika pada sensor 1 berubah, maka algoritma akan meneruskan ke perintah selanjutnya yaitu menjalankan timer 0. Setelah membandingkan keadaan timer 0 sambil menunggu keadaan sensor 2, jika keadaan sensor 2 berubah maka mikrokontroler akan menampilkan hasilnya pada LCD. Untuk lebih jelasnya algoritma pemrograman dapat ditampilkan diagram alir  pada Gambar 4.5 berikut:

4.1. Data Percobaan dan Analisa Kesalahan

Hasil data ini diperoleh dari percobaan menggunakan sepeda motor Yamaha jenis Jupiter-Z, dengan mengacu pada speedometer yang terdapat pada sepeda motor tersebut.

Tabel 4.7. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan  Kecepatan 5 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 1,6 5,76 5 15,2
2 1,4 5,04 5 0,8
3 1,4 5,04 5 0,8
4 1,2 4,32 5 13,6
5 1,3 4,68 5 6,4

Tabel 4.8. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 10 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 2,8 10,08 10 0,8
2 2,7 9,72 10 2,8
3 2,5 9,00 10 10
4 2,9 10,44 10 4,4
5 2,6 9,36 10 6,4

Tabel 4.9. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan  Kecepatan 15 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 3,8 13,68 15 8,8
2 4,1 14,76 15 1,6
3 4,2 15,12 15 0,8
4 4,3 15,48 15 3,2
5 4,0 14,40 15 4

Tabel 4.10. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 20 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 5,5 19,80 20 1
2 5,6 20,16 20 0,8
3 5,8 20,88 20 4,4
4 6,0 21,60 20 8
5 5,7 20,52 20 2.6

Tabel 4.11. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 25 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 7,1 25,56 25 2,2
2 6,6 23,76 25 4,9
3 6,9 24,84 25 0,6
4 7,5 27,00 25 8
5 7,2 25,92 25 3,6

Tabel 4.12. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 30 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 8,7 31,32 30 4,4
2 8,5 30,60 30 2
3 8,3 29,88 30 0,4
4 8,9 32,04 30 6,8
5 8,6 30,96 30 3,2

Tabel 4.13. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 35 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 10,0 36 35 2,8
2 9,9 35,64 35 1,8
3 9,9 35,64 35 1,8
4 9,3 33,48 35 4,3
5 9,5 34,20 35 2,2

Tabel 4.14. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 40 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 11,0 39,60 40 1
2 10,9 39,24 40 1,9
3 10,5 37,80 40 5,5
4 10,8 38,88 40 2,8
5 11,0 39,60 40 1

Tabel 4.15. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 45 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam

(error) %
1 12,3 44,28 45 1,6
2 12,6 45,36 45 0,8
3 12,8 46,08 45 2,4
4 12,3 44,28 45 1,6
5 12,7 45,72 45 1,6

Tabel 4.16. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 50 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 13,9 50,04 50 0,08
2 13,7 49,32 50 1,3
3 14,0 50,40 50 0,8
4 13,5 48,60 50 2,8
5 14,1 50,76 50 1,5

Tabel 4.17. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 55 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 15,4 55,44 55 0,8
2 15,5 55,80 55 1,4
3 15,0 54,00 55 1,8
4 15,8 56,88 55 3,4
5 15,7 56,52 55 2,7

Tabel 4.18. Pengujian Alat Mengacu pada speedometer Sepeda Motor dengan Kecepatan 60 Km/Jam

Percobaan Hasil percobaan

(m/s)

Konversi ke satuan (Km/Jam) Jarak yang diharapkan

(Km/Jam)

(error) %
1 17,6 63,36 60 5.6
2 17,8 64,08 60 6,8
3 17,1 61,56 60 2,6
4 17,1 61,56 60 2,6
5 17 61,20 60 2
Listing Program
http://www.4shared.com/file/kYKbKcQD/cepat.html

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s