BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

Laporan Tugas Akhir BAB III

STT Telematika Telkom D309004

35

BAB III

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

Pada bab III ini membahas tentang perancangan dan pembuatan rancang bangun

alat ukur jarak tempuh kendaraan bermotor dengan sensor hall efek tipe UGN3503 berbasis

mikrokontroler ATMega8 berupa perancangan perangkat keras (hardware) maupun

perangkat lunak (software).

Perangkat keras meliputi komputer, perancangan mikrokontroler ATMega8,

perancangan oscillator, perancangan konverter RS232, perancangan Light Emitting Diode

(LED), perancangan sensor hall efek tipe UGN3503, perancangan tombol fungsi, dan

perancangan LCD 2x16. Sedangkan untuk perangkat lunak meliputi perancangan program

C.

3.1 PERANCANGAN SISTEM

Perancangan rancang bangun alat ukur jarak tempuh kendaraan bermotor

menggunakan sensor efek hall tipe UGN3503 berbasis mikrokontroler ATMega8

jika diimplementasikan bertujuan untuk mempermudah dalam pembacaan jarak

tempuh kendaraan bermotor dan mengetahui berapa jarak tempuh kendaraan

bermotor menempuh jarak dalam waktu tertentu pada saat melakukan perjalanan.

Pembuatan rancang bangun alat ukur kendaraan bermotor ini terdiri dari

beberapa rangkaian yaitu rangkaian mikrokontroler ATMega8, sensor hall efek tipe

UGN3503, rangkaian LCD 2x16, rangkaian tombol fungsi dan rangkaian LED.

Untuk catu daya menggunakan transformator dengan input AC 110V/220V dan

output DC 12V yang dihubungkan dengan stop kontak.

Cara kerja rancangan ini adalah menggunakan mikrokontroler yang

berfungsi sebagai pemproses dan pengendali seluruh sistem. Dalam hal ini

menggunakan mikrokontroler ATMega8 yang memproses data dari hasil

pendeteksian sensor hall efek tipe UGN3503 yang mendeteksi perputaran magnet

yang berada pada roda setiap melewati sensor. Untuk lebih jelas tentang bagaimana

proses perancangan alat ukur jarak tempuh kendaraan bermotor dengan sensor hall

efek tipe UGN3503 dapat dilihat pada blok diagaram dibawah ini.

36



Gambar 3.1 Blok Diagram Alat

Cara kerja rancangan ini adalah menggunakan Mikrokontroler yang

berfungsi sebagai pemproses dan pengendali seluruh sistem. Dalam hal ini

menggunakan Mikrokontroler ATMega 8 yang berfungsi untuk memproses data

inputan dari pendeteksian sensor efek hall tipe UGN3503, yang sebelum proses

berjalan pada tombol setting kita atur terlebih dahulu sesuai waktu yang akan kita

gunakan.

Untuk output-nya menggunakan LED, LCD, komunikasi serial dan laptop.

LED digunakan sebagai indikator saat proses sensor melewati magnet maka LED

akan menyala. Untuk LCD akan menampilkan berupa hasil jarak tempuh kendaraan

bermotor. Untuk komunikasi serial berguna untuk menghubungkan data pada mi

krokontroler terhadap laptop.

Cara kerja dari rancang bangun alat ukur pendeteksi jarak tempuh

kendaraan bermotor dengan sensor efek hall tipe UGN3503 berbasis

37



mikrokontroler ATMega 8 ini adalah mikrokontroler akan mengambil data dari

pendeteksian sensor efek hall terhadap putaran magnet yang dipasang pada roda

kendaraan. Sebelum menggunakan alat tersebut yang pertama dilakukan ialah

mengatur tombol pengaturan waktu terlebih dahulu sesuai dengan waktu yang akan

digunakan. Saat sensor melewati obyek yang sudah terpasang magnet maka

indikator LED menyala menandakan bahwa sensor telah melewati magnet. Hasil

dari pemrosesan berupa data hasil jumlah putar sensor melewati magnet akan

diproses dan ditampilkan dalam bentuk jarak tempuh pada LCD dan ditampilkan

juga ke laptop yang dihubungkan melalui komunikasi serial.

3.2 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN HARDWARE

Perancangan hardware meliputi pembuatan perangkat keras rancang

bangun alat ukur jarak tempuh kendaraan bermotor dengan sensor efek hall tipe

UGN3503 berbasis mikrokontroler ATMega 8 meliputi pembuatan perancangan

mikrokontroler ATMega8, perancangan oscillator, perancangan konverter RS232,

perancangan Light Emitting Diode (LED), perancangan sensor hall efek tipe

UGN3503, perancangan tombol fungsi, dan perancangan LCD 2x16 serta

perancangan rangkaian keseluruhan.

3.2.1. Perncangan Sistem Minimum ATMega 8

Sistem minimum merupakan rangkaian minimal yang dibutuhkan

mikrokontroler untuk dapat bekerja. Jadi, dengan kata lain tanpa sistem minimum

mikrokontroler tidak akan dapat beroperasi. Rangkaian minimun ATMega terdiri

dari rangkaian oscillator. Rangkaian oscillator adalah rangkaian yang digunakan

untuk menentukan frekuensi pada clock mikrokontroler. Pada gambar 3.2

merupakan rangkaian minimum ATMega 8.

Gambar 3.2 Rangkaian Minimum ATMega 8

38



Pada tugas akhir ini tentang rancang bangun alat ukur pendeteksi jarak

tempuh kendaraan bermotor dengan sensor efek hall tipe UGN3503 tidak

semua pin pada ATMega 8 digunakan, hanya ada beberapa pin yang

digunakan. Tabel 3.1 merupakan penjelasan pin yang digunakan pada Tugas

Akhir ini.

Tabel 3.1 Pin Atmega8 yang digunakan

No Pin Fungsi

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Pin 8, 9, 10

Pin 2-3

Pin 23-28

Pin 7, 8, 14

Pin 15

Pin 4, 5

Sebagai pin XTAL (rangkaian oscillator)

Sebagai pin komunikasi data antara

Mikrokontroler dengan PC

Sebagai pin output yang terhubung ke LCD

Sebagai pin input yang terhubung dengan sensor

efek hall tipe UGN3503

Sebagai pin output LED

Sebagai pin tombol

3.2.2. Perancangan Rangkaian Oscillator

Rangkaian oscillator adalah rangkaian yang digunakan sebagai

pembangkit pulsa clock, atau kecepatan. Pada rangkaian oscillator terdapat

komponen crystal dan capacitor polar. Crystal adalah resonator mekanik

yang bergetar menstabilkan getaran elektronis. Sehingga dengan

menggunakan crystal maka akan didapatkan frekuensi yang stabil.

Gambar 3.3. Rangkaian Oscilator

39



Pada gambar 3.2 dijelaskan bahwa capacitor polar yang digunakan sebesar 20pF

dan crystal yang digunakan sebesar 4 Mhz. Untuk melakukan satu siklus dalam

mengeksekusi program pada mikrokontroler dapat dihitung dengan persamaan 3.1

t = 12

𝑓𝑟𝑒𝑘𝑢𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑐𝑟𝑦𝑠𝑡𝑎𝑙 ........................................... 3.1

= 1 𝑥 12

11,592𝑀ℎ𝑧

= 1,035 µs

3.2.3. Perancangan Rangkaian Sensor Efek Hall tipe UGN3503

Pada rancang bangun alat ukur jarak tempuh kendaraan bermotor ini

menggunakan sensor efek hall tipe UGN3503. Sensor ini bekerja sangat

sensitif terhadap medan magnet dan dapat bekerja pada gerakan obyek yang

bergerak cepat, sehingga jika setiap sensor melewati magnet maka dengan

cepat sensor menyimpan data setiap putarannya dan begitu seterusnya. Pada

pembuatan rancang bangun alat ukur jarak tempuh kendaraan bermotor ini

sensor efek hall diletakan pada PIN 7, 8 dan 14.

Prinsip kerja dari sensor efek hall tipe UGN3503 adalah jika sensor

mendekati atau melewati medan magnet maka output tegangan yang

dihasilkan adalah 1. Pada gambar 3.3 merupakan skematik dari rangkaian

sensor efek hall UGN3503.

Gambar 3.4. Rangkaian Sensor Efek Hall tipe UGN3503

40



3.2.4. Perancangan Konverter RS232

Dalam melakukan komunikasi serial antara mikrokontroler

terhubung dengan komputer diperlukan rangkaian konversi tegangan logika.

Hal ini dikarenakan adanya perbedaan level tegangan logika antara

mikrokontroler dengan komputer. Bahwa level tegangan mikrokontroler

adalah level tegangan TTL, yaitu logika 1 untuk tegangan +5 volt dan

logika 0 untuk tegangan 0 volt. Sedangkan pada level teganagn komputer

adalah level tegangan RS232, yaitu logika 1 untuk teganagn -3 volt sampai -

25 volt dan logika 0 untuk tegangan +3 volt sampai +25 volt. Tegangan

antara -3 volt sampai +3 volt tidak terdefinisikan. Oleh sebab itu diperlukan

rangkaian konversi level tegangan TTL dengan level tegangan RS232 pada

komputer. Dapat dilihat pada gambar 3.4 yaitu rangkaian konverter RS232.

Gambar 3.5. Rangkaian Konverter RS232

41



3.2.5. Perancangan Rangkaian LED


LED digunakan sebagai indikator bahwa sensor melewati medan magnet.

LED akan menyala sesuai dengan perintah yang telah diinstruksikan oleh

mikrokontroler. Dari rangkaian tersebut menggunakan 1 buah LED dengan

warna merah, dapat dilihat pada gambar 3.5

Gambar 3.6. Rangkaian LED

3.2.6. Perancangan Tombol Fungsi


menggunakan dua buah tombol fungsi yang terdiri dari tombol clear untuk

membersihkan data atau mereset data ketika akan melakukan pengukuran

jarak dari titik nol, dan tombol timer yaitu untuk mengatur waktu atau

memilih waktu dari hari senin - minggu pada saat akan melakukan

perhitungan jarak sebelum sensor mendeteksi obyek yang berjalan yaitu

saat roda mulai berputar. Pada perancangan tombol menggunakan dua buah

pin yang terdapat pada mikrokontroler ATMega 8 yaitu pin 4 dan pin 5.

Pada gambar 3.6 merupakan rangkaian Tombol Fungsi.

42



Gambar 3.7. Rangkaian Tombol

3.2.7. Perancangan Rangkaian LCD 2x16

Untuk pembuatan rancang bangun pada alat ukur ini menggunakan LCD

2x16 yang terdiri dari 16 karakter dua baris. Dapat dikatakan bahawa LCD

ini menampilkan 32 karakter, dengan masing – masing baris terdiri dari 16

karakter. Pada alat Tugas Akhir ini LCD dipasang pada bagian atas papan

PCB pada sisi mikrokontroler yang berfungsi sebagai display yang akan

menampilkan berupa hasi jarak tempuh kendaran bermotor. Gambar 3.7

merupakan rangkaian LCD 2x16.

43



Gambar 3.8. Rangkaian LCD 2x16.

Pada LCD 2x16 memiliki 16 pin, untuk dapat mengkonfigurasikan LCD

2x16 dengan mikrokontroler ATMega 8 maka pin I/O mikrokontroler harus

dikonfigurasikan dengan pin LCD 2x16. Selain untuk hubungan antarmuka

dengan mikrokontroler, pada LCD terdapat pin Vcc yang dihubungkan

dengan power sebesar 5 volt dan pin ground yang dihubungkan ke ground.

Dalam rangkaian LCD juga terdapat potensiometer dengan nilai sebesar 10

kΩ yang digunakan untuk mengatur kontras yang ditampilkan pada karakter

LCD. Pada tabel 3.2 merupakan konfigurasinya.

Tabel 3.2 Koneksi Antarmuka LCD 2x16 dengan mikrokontroler ATMega8

Pin LCD Keterangan Pin

Mikrokontroler Keterangan

4 RS 28 Port C.5

6 E 27 Port C.4

11 D4 26 Port C.3

12 D5 25 PortC.2

44



13 D6 24 Port C.1

14 D7 23 Port C.0

3.2.8. Perancangan Catu Daya

Catu daya merupakan energi yang diperlukan oleh rancang bangun

alat ukur kendaraan bermotor ini agar dapat bekerja. Catu daya yang

digunakan adalah sebesar 5 volt dengan mengadopsi tegangan kerja

mikrokontroler ATMega 8. Sumber energi catu daya didapatkan dari PLN

yang kemudian diubah menjadi tegangan DC dengan menggunakan adapter

DC sebesar 9 volt dan rangkaian IC Regulator LM 7805 untuk menstabilkan

tegangan menjadi 5 volt. Dibawah ini terdapat gambar rangkaian catu daya

Gambar 3.9. Rangkaian Catu Daya

Pada gambar 3.8 merupakan rangkaian catu daya yang akan menghasilkan

keluaran tegangan DC sebesar 5 volt yang akan digunakan sebagai sumber

tegangan pada mikrokontroler.

3.2.9. Rangkaian Sistem Keseluruhan

Setelah perancangan tiap rangkaian pada sistem selesai dibuat maka dapat

dibuat rancangan sistem keseluruhan. Perancangan rangkaian sistem

keseluruhan pada tugas akhir rancang bangun alat ukur jarak tempuh

kendaraan bermotor ini dapat dilihat pada gambar 3.10.

5 Vdc

220 Vac

16 V

16 V

45



Gambar 3.10 Rangkaian Sistem Keseluruhan

46



3.3 Perancangan dan Pembuatan Program

Pada perancangan tugas akhir rancang bangun alat ukur jarak tempuh

kendaraan bermotor dengan sensor efek hall tipe UGN3503 berbasis

mikrokontroler ATMega 8 meliputi pembuatan flowchart program perancangan

program pada sisi mikrokontroler ATMega 8. Pada sisi mikrokontroler ATMega 8

meliputi program pengiriman data, perancangan program pemrosesan data serta

program penampil LCD. Software yang digunakan sebagai alat bantu dalam

menulis program ini adalah menggunakan arduino tipe 1.0.5 beserta bahasa

pemrograman bahasa C. Setelah pembuatan program selesai dilakukan untuk

download program ke mikrokontroler digunakan software ISP (In System

Program).

3.3.1. Software Arduino 1.0.5 sebagai Program Mikrokontroler ATMega 8

Arduino 1.0.5 adalah software yang membantu pembuatan program

mikrokontroler dengan menggunakan bahasa pemrograman C.

Adanya software arduino ini akan mempermudah kerja untuk

mengetahui perintah terhadap proses kerja rancang bangun alat ukur jarak

tempuh ini. Gambar 3.11 yaitu tampilan arduino.

Gambar 3.11 Tampilan Software Arduino

Pada software arduino sangat simple, tidak ada pengaturan – pengaturan

untuk mengganti mikrokontroler yang akan digunakan. Jadi langsung saja

tuliskan program untuk menjalankannya.

3.3.2. Pembuatan dan Penjelasan Program

Pada perancangan rancang bangun alat ukur jarak tempuh kendaraan

bermotor dengan sensor efek hall tipe UGN3503 berbasis mikrokontroler

47



ATMega 8 akan dijelaskan berdasarkan algoritma rancangan alat ukur jarak

tempuh kendaraan bermotor. Dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.12 Flowchart Pembuatan Program

Pada gambar 3.12 flowchart ini kemungkinan besar bisa mengetahui proses

– proses atau instruksi kerja dari sebuah program yang nantinya akan

dijalankan. Pada gambar 3.12 Flowchart program sudah dimulai melakukan

48



inisialisasi port sistem hal ini dilakukan untuk menyesuaikan fungsi dari

setiap port yang digunakan sebagai input atau output. Kemudian dilakukan

pengaturan tombol yaitu berupa penghapusan data dan pengaturan hari, jika

melakukan penghapusan data akan kembali keinisialisasi dan jika tidak

akan menuju keproses pengaturan hari, lalu menuju keproses deteksi sensor

kemudian melakukan penghitungan jarak selanjutnya ditampilkan pada lcd

dan dihubungkan keserial.

3.3.3. Program

Program pada rancang bangun alat ukur jarak tempuh kendaraan

bermotor dengan sensor efek hall tipe UGN3503 berbasis mikrokontroler

ATMega 8 ini meliputi program inisialisasi port serial, pengaturan interupsi

pada LCD, pengaturan tombol dan pembacaan sensor.

3.3.3.1. Program Inisialisasi Port Serial

Pembuatan program ini berfungsi untuk memberikan

karakteristik terhadap port komunikasi serial mikrokontroler dengan

tujuan agar mikrokontroler tersebut dapat melakukan komunikasi

secara serial.

Void setup ( ) adalah sebagai salah satu fungsi yang hanya

satu kali inisialisasi ketika awal program berjalan. Untuk

serial.begin (9600); digunakan untuk kecepatan baud rate.

Lcd.begin(16,2) ; lcd yang digunakan yaitu lcd 2x16, lcd.print(“STT

TELKOM”) ;bentuk tampilan awal yang dibagian lcd baris atas

berisikan tulisan STT TELKOM. Lcd.print(“PURWOKWERTO) ;

bentuk tampilan awal bagian bawah lcd berisikan tulisan

PURWOKERTO. Perintah pinMode(buttonPin, INPUT) ; masukan

yang digunakan yaitu sensor, perintah pinMode(led, OUTPUT) ;

keluaran yang digunakan adalah LED. Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat secara detail pada gambar 3.13 program void setup pada

arduino

49



Gambar 3.13 Program Void Setup pada Arduino

3.3.3.2. Pengaturan Interupsi Serial pada Rancang Bangun Alat Ukur

Pada tahapan ini, untuk menjalankan rancang bangun alat

ukur jarak tempuh. Sebelum menjalankan rancang bangun alat ukur

jarak tempuh kendaraan bermotor ini, sebaiknya membuat program

void loop ( ) yang berfungsi sebagai tempat menaruh source code

yang akan diproses. Tombolhapus = digitalRead(hapus) maksutnya

ialah menghapus data di pin 4. Selanjutnya if (tombolhapus = 0)

berarti jika tombol 0 melakukan penghapusan data dan kembali

keinisialisasian port, dan jika tidak melakukan penghapusan

program akan berjalan kepemilihan hari. Tombolpilih =

digitalRead(pilih), if(tombolpilih = 0) jika tombol 0 tidak melakukan

pemilihan hari. Conter1 =conter1+1; ini berarti bahwa setiap

melakukan penekanan tombol akan melakukan perubahan hari tiap

tombol ditekan conter1 akan ditambah 1 sampai 7, yaitu 1 sampai 7

disini adalah hari senin,selasa, rabu, kamis, jumat, sabtu, dan

minggu. Untuk lebih jelasanya tampilan program void loop pada

rancang bangun alat ukur ini bisa dilihat pada gambar 3.14 program

void loop pada arduino.

50



Gambar 3.14 Program Void loop pada arduino.

Gambar 3.15 Program Pengaturan Hari

51



Gambar 3.16 Program Pengaturan Hari

Program pembacaan sensor, buttonState = digitalRead(buttonPin);

pengambilan data dari sensor, if (buttonState == HIGH)

digitalWrite(led, HIGH); kondisi led menyala ini menandakan

bahwa sensor telah mendeteksi magnet. conter=conter+1; program

ini dimaksudkan bahwa setiap sensor melewati magnet nilai conter

akan ditambah angka 1, if (conter == 30) conter=0; meter=meter+1;

if (meter == 1000) meter=0; kilometer=kilometer+1; lcd.print

("jarak= "),(kilometer),(","),(meter);

Serial.println (harine),(">>"),(kilometer),(","),(meter);

delay(100) digitalWrite(led, LOW);

penjelasan dari program diatas adalah bahwa setiap sensor melewati

medan magnet selama 30 putaran maka dalam pembacaan alat

ukurnya akan menjadi 0.1 km, karena pada program ditulis if (meter

== 1000) meter=0; kilometer=kilometer+1; dimaksudkan bahwa jika

1000 meter = 0 jadi alat akan membaca hasil jarak tempuh setiap 30

putaran sensor baru data bisa terbaca dalam bentuk 0.1 km dan

setelah hasil jarak tempuh kendaraan melalui jarak 1000 meter maka

pembacaan yang terlihat akan tertulis angka 1 km. Pada program

lcd.print ("jarak= "),(kilometer),(","),(meter); ini dimaksudkan

bahwa hasil data jarak tempuh ditampilkan pada lcd. Pada program

52



Serial.println (harine),(">>"),(kilometer),(","),(meter); bahwa

penjelasanya adalah hasil jarak tempuh akan dikirimkan keserial.

Gambar 3.17 Program Pembacaan Sensor

3.3.3.3. Mengetahui hasil jarak tempuh dengan Simple Terminal

Untuk mengetahui hasil jarak tempuh kendaraan bermotor yang

dihubungkan ke laptop menggunakan port serial maka

membutuhkan program Simple Terminal. Dan berikut tampilan dan

langkah – langkah penggunaan dan penyetingan Simple Terminal.

- Buka Simple Terminal

Gambar 3.18 Tampilan SimpleTerm awal

Sebelum menjalankan SimpleTerm terlebih dahulu melakukan

penyetingan dengan cara memilih setting > Base Setting > pada Port name

dan baud rate.

53



Gambar 3.19 Tampilan Base Setting

Pada gambar 3.19 diatas dapat dilihat bagaimana cara pengaturan pada

simple terminal :

- Klik settings

- Lalu atur parameter yang ada pada bagian setting paada simple terminal :

Port nama : \\.\COM8

Baud rate : 9600

Data bits : 8

Parity : None

Stop bits : 1

Kemudian klik Ok.

Selanjutnya pada SimpleTerm lakukan pengaturan pada Device

Control pada keadaan No. Pada gambar 3.20 dapat dilihat pada saat

sebelum melakukan pengaturan pada parameter Device check, yaitu masih

dalam keadaanYes.

Gambar 3.20 Pengaturan Device deck masih dalam keadaan Yes.

54



Gambar 3.21 Pengaturan Device deck masih dalam keadaan No.

Gambar 3.22 Pengaturan Simple Term setelah melakukan penyetingan.

Setelah selesai pengaturan Device deck

Gambar 3.23 Tampilan Simple Term saat digunakan

55



SimpleTerm ini pada rancang bangun alat ukur jarak tempuh kendaraan ini

berfungsi untuk penghubung antara mikrokontroler ATMega 8 dengan

laptop melalui port serial supaya data alat ukur bisa terbaca di laptop.

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

Documents