KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah dengan judul “ROBOT PENGIKUT GARIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51”, yang telah dipelajari disemester ketiga pada program Studi Diploma Tiga AMIK BSI jurusan Teknik Komputer. Tidak lupa kami ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami baik langsung maupun tidak langsung.
Kami menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangan, oleh sebab itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Dan semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca dan teman-teman.
Amin.
Depok, Januari 2011
Penulis

DAFTAR ISI
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
BAB I : PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Maksud dan Tujuan
1.3. Ruang Lingkup
BAB II : LANDASAN TEORI
2.1. Mikrokontroler AT89S51
2.2. Motor DC dan IC L293D
2.3. Sensor Optocoupler
2.4. Relay
BAB III : PEMBAHASAN
3.1. Perancangan Alat
3.2. Sensor
3.3. Control
3.4. Program Pada Mikrokontroler
3.5. Cara Kerja Robot Pengikut Garis
BAB IV : PENUTUP
4.1. Kesimpulan
4.2. Saran
Daftar Pustaka

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.  Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51
Gambar 2.  Konfigurasi Motor DC
Gambar 3.  Konfigurasi IC L293D
Gambar 4.  Konfigurasi Sensor Optocoupler
Gambar 5. Konfigurasi Relay
Gambar 6.  Blok Diagram Rangkaian
Gambar 7.  Rangkaian Keseluruhan
Gambar 8.  Layout Utama
Gambar 9.  Layout Sensor
Gambar 10. Ilustrasi Kerja Sensor
Gambar 11. Letak Pemasangan Sensor
Gambar 12. Prinsip Kerja Sensor
Gambar 13. Rangkaian Sensor
Gambar 14. Robot Pengikut Garis

DAFTAR TABEL
Tabel 1.  Daftar Komponen
Tabel 2.  Penggunaan Port Mikrokontroler AT89S51
Tabel 3.  Hasil Analisa Kerja Robot Pengikut Garis

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan teknologi robotika telah membuat kualitas kehidupan manusia semakin tinggi. Saat ini perkembangan teknologi robotika telah mampu meningkatkan kualitas maupun kuantitas produksi berbagai pabrik. Teknologi robotika juga telah menjangkau sisi hiburan dan pendidikan bagi manusia. Salah satu cara menambah tingkat kecerdasan sebuah robot adalah dengan menambah sensor pada robot tersebut. Makalah ini memaparkan salah satu sudut teknologi robotika yaitu teknologi robot yang memiliki kemampuan mengikuti suatu garis pandu yang telah ditentukan.
1.2. Maksud dan Tujuan
  1. Mahasiswa mampu merancang dan mengimplementasikan suatu robot pengikut garis dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51 dan sensor optocoupler..
  2. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja robot pengikut garis berbasis mikrokontroler AT89S51.
1.3. Ruang Lingkup
Ruang lingkup pembuatan makalah ini, yaitu: pengenalan akan mekanisme dalam pembuatan robot pengikut garis, komponen-komponen yang digunakan, fungsi dan cara kerja sensor optocoupler, pengenalan akan IC mikrokontroler AT89S51, prinsip dan cara kerja robot pengikut garis.

BAB II
LANDASAN TEORI
Robot pengikut garis merupakan robot yang bergerak secara otomatis mengikuti suatu garis pandu yang telah ditentukan. Dalam perancangan dan implementasinya, masalah-masalah yang harus dipecahkan adalah sistem penglihatan robot, arsitektur perangkat keras yang meliputi perangkat elektronik dan mekanik, dan organisasi perangkat lunak untuk basis pengetahuan dan pengendalian secara waktu nyata.
Untuk pembuatan robot pengikut garis berbasis mikrokontroler AT89S51 menggunakan beberapa komponen antara lain:
2.1. Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 merupakan suatu komponen elektronika yang di dalamnya terdapat rangkaian mikroprosesor, memori (RAM/ROM) dan I/O, rangkaian tersebut terdapat dalam level chip atau biasa disebut single chip microcomputer. Pada mikrokontroler sudah terdapat komponen-komponen mikroprosesor, dengan bus-bus internal yang saling berhubungan. Komponen-komponen tersebut adalah RAM, ROM, Timer, I/O pararel dan serial, serta interrupt control. Adapun keunggulan dari mikrokontroler adalah adanya system interupsi. Mikrokontroler digunakan untuk keperluan control, atau kendali, biasa disebut dengan MCS, dan yang digunakan dalam robot pengikut garis.
Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 40 kaki, 32 kaki diantaranya digunakan sebagai port pararel. Satu Port pararel terdiri 8 kaki, dengan demikian 32 kaki tersebut membentuk 4 buah Port pararel, yang masing-masing dikenal sebagai Port 0, Port 1, Port 2, dan Port 3. Nomor dari masing-masing jalur (kaki) dari Port pararel mulai dari 0 sampai 7, jalur (kaki) pertama Port 0 disebut sebagai P0.0 dan jalur terakhir untuk Port 3 adalah P3.7 (Gambar 1).
Gambar 1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51
2.2. Motor DC dan IC L293D
Motor DC adalah motor yang biasa digunakan pada perangkat elektronika dalam hal ini motor digunakan untuk menggerakan roda. Motor dapat bergerak kearah kanan dan kearah kiri jika motor DC dapat instruksi dari IC L293D. Konfigurasi motor DC dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Konfigurasi Motor DC
Motor driver merupakan suatu rangkaian yang mengatur kerja motor atau biasa dikatakan sebagai suatu rangkaian penggerak motor sehingga motor tersebut bekerja atau beroperasi sesuai dengan apa yang kita kehendaki. Pada saat motor ini beroperasi atau bekerja biasanya terjadi induksi yang mengakibatkan tegangan menjadi sangat tinggi, sehingga diperlukan suatu rangkaian motor driver yang mengatur motor agar pada saat motor tersebut beroperasi dia tidak akan mengakibatkan gangguan kepada rangkaian-rangkaian lain yang berhubungan dengan motor.
Pada pembuatan alat ini kami menggunakan IC L293D sebagai motor driver. IC L293D mempunyai empat pin input dan empat pin output, dapat dilihat pada Gambar 3. IC L293D merupakan rangkaian penyangga (buffer) pada system digital yang dapat mempertahankan jumlah tegangan maupun arus sehingga dapat menggerakkan motor DC dengan stabil tanpa mempengaruhi rangkaian lainnya.
Gambar 3. Konfigurasi IC L293D
2.3. Sensor Optocoupler
Sensor optocoupler tersusun atas LED inframerah sebagai transmitter dan photodioda sebagai receiver (Gambar 4). LED inframerah adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya dengan panjang gelombang lebih panjang dari cahaya yang dapat dilihat, tetapi lebih pendek dari gelombang radio apabila LED inframerah tersebut dialiri arus. LED digunakan untuk memantulkan cahaya antara cahaya cerah dan gelap ke photodioda. Photodioda adalah sebuah dioda semikonduktor yang berfungsi sebagai sensor cahaya. Photodioda memiliki hambatan yang sangat tinggi pada saat dibias mundur. Hambatan ini akan berkurang ketika photodioda disinari cahaya dengan panjang gelombang yang tepat. Sehingga photodioda dapat digunakan sebagai detektor cahaya dengan memonitoring arus yang mengalir melaluinya.
Gambar 4. Konfigurasi Sensor Optocoupler
2.4. Relay
Prinsip kerja pada relay adalah pada saat kumparan dialiri arus, maka akan menimbulkan magnet pada intinya, dengan adanya magnet pada intinya maka jangkar atau angker akan tertarik oleh inti. Dengan ditariknya jangkar oleh inti maka kontak-kontak relay berubah posisi dan menyebabkan relay akan terhubung (Gambar 5).
Gambar 5. Konfigurasi Relay

BAB III
PEMBAHASAN
3.1. Perancangan Alat
Dalam perancangan robot pengikut garis, terdapat masukan berupa sensor cahaya yang diproses oleh mikrokontroler AT89S51 dan menghasilkan keluaran motor DC seperti Gambar 6.

Gambar 6. Blok Diagram Rangkaian

Secara keseluruhan robot pengikut garis dirancang dengan menggunakan hardware (masukan berupa sensor dan keluaran berupa motor DC) dan software (kendali mikrokontroler). Masukan pada alat ini berupa sensor yang menghasilkan dua kondisi yaitu high dan low. Setelah masukan diproses maka keluaran motor DC akan aktif. Rangkaian keseluruhan dari perancangan digambarkan pada Gambar 7.

Gambar 7. Rangkaian Keseluruhan

Komponen-komponen yang digunakan adalah sebagai berikut:
Komponen utama Komponen Sensor
Nama Komponen Unit Nama Komponen Unit
IC Regulator 7805 1 Optocoupler/sensor J4209-01 2
Elco 1000µF/16V 1 Resistor 100Ω (R3) 2
Resistor 1KΩ (R1) 1 Resistor 47KΩ  (R4) 2
Led 1 Transistor C5343 2
IC L293D + Socket 1

IC AT89S51 + Socket 1

X-Tal 11 Mhz 1

Kondensator Keramik 33pF/22pF 2

Elco 10µF/16V 1

Resistor 4K7Ω (R2) 1

Relay 6V 2

Saklar 1

Tabel 1. Daftar Komponen



Adapun gambar layout pada PCB dibagi menjadi dua, yaitu layout utama (Gambar 8) dan layout sensor (Gambar 9).
Gambar 8. Layout Utama
Gambar 9. Layout Sensor

3.2. Sensor
Sensor, dapat dianalogikan sebagai ‘mata’ sebuah robot yang berfungsi untuk ‘membaca’ garis hitam dari track robot. Sehingga robot mampu mengetahui kapan dia akan berbelok ke kiri, kapan dia berbelok ke kanan dan kapan dia berjalan lurus (Gambar 10). Dimana sensor sebelah kiri mengendalikan motor sebelah kanan, begitu sebaliknya sensor sebelah kanan mengendalikan motor sebelah kiri. Sensor yang digunakan adalah sensor optocoupler yang dipasang di bagian depan bawah robot (Gambar 11), sehingga mampu mengetahui garis gelap dari latar belakang terang.
Gambar 10. Ilustrasi Kerja Sensor
Gambar 11. Letak Pemasangan Sensor

Prinsip kerja dari sensor tersebut sederhana, ketika transmitter (infrared) memancarkan cahaya ke bidang berwarna putih, cahaya akan dipantulkan hampir semuanya oleh bidang berwarna putih tersebut. Sebaliknya, ketika transmitter memancarkan cahaya ke bidang berwarna gelap atau hitam, maka cahaya akan banyak diserap oleh bidang gelap tersebut, sehingga cahaya yang masuk ke receiver tinggal sedikit (Gambar 12).
Gambar 12. Prinsip Kerja Sensor
3.3. Control
Blok control ini merupakan jantung rangkaian sebagai pengontrol utama dari keseluruhan rangkaian, dimana sebagai pengontrol digunakan IC mikrokontroler AT89S51. Pada perancangan alat ini digunakakan P1.0, P1.1, P1.3, P1.4, P1.5, dan P1.6. Untuk lebih jelasnya penggunaan port mikrokontroler AT89S51 terlihat seperti Tabel 1.
Port Penggunaan
P1.0 Input Sensor 1
P1.1 Input Sensor 2
P1.3 IC L293D (In 4)
P1.4 IC L293D (In 3)
P1.5 IC L293D (In 2)
P1.6 IC L293D (In 1)
Tabel 1. Penggunaan Port Mikrokontroler AT89S51
3.4. Program Pada Mikrokontroler
Setelah merealisasikan rangkaian perangkat keras, maka langkah selanjutnya adalah membuat program untuk menjalankan alat tersebut. Karena sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja bila tidak diberikan program kepadanya. Program tersebut memberitahukan mikrokontroler apa yang harus dilakukan. Program untuk mikrokontroler AT89S51 ini dibuat menggunakan bahasa assembler ASM51. Sesudah di-compile menjadi file hexa (*.hex), program ini kemudian di-download ke dalam mikrokontroler menggunakan mikrokontroler programmer.
Listing programnya adalah sebagai berikut :

3.5. Cara Kerja Robot Pengikut Garis
Sistem robot pengikut garis yang dirancang mengacu pada sistem robot bergerak otonom, seperti digambarkan dalam blok diagram rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 7. Parameter yang ingin diamati oleh robot adalah keberadaan garis pandu melalui sensor (Gambar 14) dan menghasilkan sinyal digital. Sinyal digital tersebut kemudian dikirim ke IC mikrokontroler AT89S51 melalui port-port (P1.0 dan P1.1) untuk diolah berdasarkan basis pengetahuan yang diprogram dalam mikrokontroler sehingga dihasilkan perintah aksi (output) yang harus dilakukan. Perintah ini kemudian diteruskan melalui port-port (P1.3, P1.4, P1.5 dan P1.6) ke IC L293D sebagai rangkaian pengendali motor dengan melalui relay sehingga akhirnya bagian aktuasi yang berupa motor DC bergerak sesuai dengan perintah. Dengan demikian pergerakan robot diharapkan dapat mengikuti garis sesuai dengan misi yang diembannya.
Berikut di bawah ini adalah tabel hasil analisa kerja robot pengikut garis saat dijalankan pada lintasan garis hitam/gelap dengan latar belakang putih/terang :
Sensor Motor Kondisi
Kanan Kiri Kanan Kiri Robot
Hitam Hitam Berputar Berputar Jalan Lurus
Hitam Putih Diam Berputar Belok Kanan
Putih Putih Berputar Berputar Jalan Lurus
Putih Hitam Berputar Diam Belok Kiri




Tabel 3. Hasil Analisa Kerja Robot Pengikut Garis
 
Gambar 13. Rangkaian Sensor
Gambar 14. Robot Pengikut Garis

BAB IV
PENUTUP
4.1. Kesimpulan
Pengujian robot pengikut garis dilakukan diatas garis gelap/hitam dengan latar belakang terang/putih.
  • Dari hasil pengujian terlihat bahwa robot pengikut garis yang dibuat telah mampu mengikuti garis yang ditentukan. Akan tetapi robot tidak mampu mengikuti garis dengan belokkan yang tajam.
  • Robot pengikut garis akan berjalan lurus pada saat kedua sensor berada di atas garis gelap/hitam, dan juga pada saat kedua sensor berada di atas area terang/putih. Dan robot pengikut garis akan berbelok ke kanan pada saat sensor kanan berada di atas garis gelap/hitam dan sensor kiri berada di atas area terang/putih. Begitupun sebaliknya robot pengikut garis akan berbelok ke kiri pada saat sensor kiri berada di atas garis gelap/hitam dan sensor kanan berada di atas area terang/putih.
  • Kecepatan robot dalam mengikuti garis dipengaruhi oleh bentuk lintasan garis dan tegangan motor DC sebagai penggerak.
  • Mikrokontroler AT89C51 dapat digunakan sebagai pengendali robot pengikut garis dengan unjuk kerja yang baik.
  • Sensor optocoupler dapat digunakan untuk mendeteksi perbedaan warna berdasarkan tingkat penyerapan warna bahan dengan unjuk kerja yang baik.

4.2. Saran
Berikut ini adalah beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan robot pengikut garis:
  • Robot pengikut garis yang kami buat tidak bisa berhenti secara otomatis untuk itu bisa dimodifikasi dengan menuliskan program stop pada listing program.
  • Robot tidak mampu mengikuti garis dengan tikungan yang tajam, dikarenakan dari bentuk mekanisme robot yang kurang sempurna, juga karena kesensitifan sensor masih kurang, maka sebaiknya dibuat mekanisme yang fleksibel terhadap tikungan yang tajam, juga dengan menambahkan sensor sehingga akan lebih sensitif

DAFTAR PUSTAKA
  • http://www.te.ugm.ac.id/~bsutopo/stevanus.pdf
  • http://papers.gunadarma.ac.id/index.php/industry/article/view/563/524
  • http://www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/industrial-technology/2
  • Ø010/Artikel_10405805.pdf