BAB II DASAR TEORI

BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Lampu Lalu Lintas
2.1.1. Pengertian Lampu Lalulintas
Menurut Penjelasan UU Lalu Lintas No. 14 tahun 1992 pasal 8 ayat 1
huruf C menyebutkan bahwa “Pengertian alat pemberi isyarat lalu lintas
adalah peralatan teknis berupa isyarat lampu yang dapat dilengkapi dengan
bunyi untuk memberi peringatan atau mengatur lalu lintas orang dan/atau
kendaraan di persimpangan, persilangan sebidang ataupun pada arus jalan”.
Jadi lampu lalu lintas dapat diartikan sebagai lampu yang digunakan untuk
mengatur kelancaran lalu lintas di suatu persimpangan jalan dengan cara
memberi kesempatan pengguna jalan dari masingmasing arah untuk berjalan
secara bergantian. Pada setiap lampu lalu lintas terdapat 3 buah lampu yang
berwarna merah, kuning, dan hijau. Merah berarti berhenti, kuning berarti
hati-hati, sedangkan hijau berarti jalan.
2.1.2. Pengaturan Lampu Lalulintas
Secara default, setiap lampu lalu lintas akan mengatur laju kendaraan
yang akan berjalan lurus dan berbelok ke kanan. Sedangkan belok kiri
diperbolehkan langsung kecuali ada lampu lalu lintas atau rambu-rambu lalu
lintas lain yang mengatur belokan ke kiri. Hal itu telah diatur di Penjelasan
UU Lalu Lintas No.14 tahun 1992.
2.2.
Mikrokontroller
Mikrokontroler adalah suatu mikroprosesor plus. Mikrokontroler
adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai
otak komputer. Nilai plus bagi mikrokontroler adalah terdapatnya memori dan
Port Input/Output dalam suatu kemasan IC yang kompak. Kemampuannya
yang programmable, fitur yang lengkap (ADC internal, EEPROM internal,
4
5
Port I/O, Komunikasi Serial, dll), dan juga harga yang terjangkau
memungkinkan mikrokontroler digunakan pada berbagai sistem elektronis,
seperti
pada
robot,
automatisasi
industri,
sistem
alaram,
peralatan
telekomunikasi, hingga peralatan rumah tangga.
Pengendali mikro (microcontroller) adalah sistem mikroprosesor
lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari
mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC (personal
computer) karena sebuah mikrokontroler umumnya telah berisi komponen
pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O.
Untuk mengontrol robot, maka digunakan mikrokontroler dengan
pertimbangan faktor ukuran yang relatif kecil sehingga cocok untuk
pengontrol robot dan peralatan-peralatan elektronika.
Sistem mikrokontroler lebih banyak melakukan pekerjaan-pekerjaan
sederhana yang penting seperti mengendalikan motor, saklar, resistor
variable, atau perangkat elektronik lain. Satu-satunya bentuk antarmuka yang
ada pada sebuah sistem mikrokontroler hanyalah sebuah LED (Light Emiting
Diode), bahkan ini pun bisa dihilangkan jika tuntutan konsumsi daya listrik
mengharuskan demikian
2.2.1. Sistem Mikrokontroler
Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian diantaranya :
1. CPU yaitu Central Prosesing Unit, pada bagian ini yaitu sebagai
otak atau pusat dari pengontrolan, pengontrol utama dalam suatu
mikrokontroler. CPU yang terdapat pada mikrokontroler ini ada
yang berukuran 8bit dan ada juga yang berukuran 16bit.
2. ROM yaitu Read Only Memori merupakan alat untuk mengingat
yang memiliki sifat bisa dibaca saja ini berarti memori ini tidak
dapat ditulis, memori ini biasanya untuk menyimpan program bagi
mikrokontroler tersimpan dalam format biner (0 dan 1) .
6
3. RAM yaitu Random Access Memory berbeda dengan ROM
sebelumnya, RAM dapat dibaca dan ditulis berulang kali.
4. I/O yaitu sebagai penghubung dunia luar mikrokontroler
menggunakan port ini untuk download data yang bisa melalui
PC(Personal Compuer) maupun perangkat elektronika lainya.
5. Komponen lainya dapat berupa LED, motor, dan perangkat –
perangkat elektronika sesuai kebutuhan.
2.2.2. Mikrokontroller AT MEGA8535
Mikrokontroller
ATMEGA8535
merupakan
sebuah
mikrokontroller 8-bit yang diproduksi oleh Atmel.
Arsitektur yang disajikan dalam mikrokontroller ATMEGA8535
secara garis besar disajikan pada Gambar 2.1.
7
Gambar 2.1 Arsitektur ATMEGA8535
Konfigurasi pin dari IC ATMEGA8535 ditunjukkan pada
Gambar 2.2.
8
Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATMEGA8535
Mikrokontroller ini terdiri dari 40 pin. pin-pin tersebut terbagi
dalam 4 buah port, yaitu port A, port B, port C, dan port D.. Selain 4
buah port masih ada pin yang difungsikan untuk jalur catu daya, jalur
detak, dan jalur untuk piranti pengisian program.
Adapun fungsi dari masing-masing pin adalah sebagai berikut:
a.
VCC
Pin ini digunakan untuk masukan catu daya sebesar +5 Volt.
b.
GND
Pin ini digunakan untuk masukan catu daya sebesar 0 Volt
c.
Port A (PA7..PA0)
Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter.
Port A juga berfungsi sebagai sebagai port Input Output 8-bit
dua arah, jika A/D Konverter tidak digunakan. Pin - pin Port
dapat menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk
9
masing-masing bit). Port A output buffer mempunyai
karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan
kemampuan sumber. Ketika pin PA0 ke PA7 digunakan
sebagai input dan secara eksternal ditarikrendah, pin – pin akan
memungkinkan arus sumber jika resistor internal pull-up
diaktifkan. Pin Port A adalah tri-stated manakala suatu kondisi
reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
d.
Port B (PB7..PB0)
Port B adalah suatu Port Input/Output 8-bit dua arah dengan
resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port
B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris
dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai
input, pin port B yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus
sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port B adalah tristated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun
waktu habis.
e.
Port C (PC7..PC0)
Port C adalah suatu Port Input/Output 8-bit dua arah dengan
resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port
C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris
dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai
input, pin port C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus
sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port C adalah tristated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun
waktu habis.
f.
Port D (PD7..PD0)
Port D adalah suatu Port Input/Output 8-bit dua arah dengan
resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port
D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris
dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai
10
input, pin port D yang secara eksternal ditarik rendah akan arus
sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port D adalah tristated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun
waktu habis.
g.
RESET
Masukan (Reset), ketika logika 1 diberikan pada pin ini, dan
osilator dalam kondisi berjalan, maka mikrokontroller akan
reset.
h.
XTAL1
Masukan ke penguat pembalik osilator atau masukan ke
rangkaian operasi internal pulsa (clock).
i.
XTAL2
Keluaran dari penguat pembalik osilator
j.
AVCC
Pin penyedia tegangan untuk port A dan Analog/Digital
Konverter
k.
AREF
Pin referensi analog untuk Aanalog/Digital konverter
2.3.
Rangkaian Catu Daya
Catu daya adalah rangkaian yang menurunkan tegangan AC 220 menjadi
tegangan searah sebagai keluarannya. Tegangan catu daya ini biasanya digunakan
untuk catu daya rangkaian elektronika dan piranti lainnya.
2.3.1. Catu daya penyearah setengah gelombang
Rangkaian catu daya dengan menggunakan penyearah setengah gelombang
dengan kapasitor dipasang pararel terhadap terminal keluarannya ditunjukkan dalam
Gambar 2.3. Kapasitor yang dipasang pararel terhadap terminal keluarannya adalah
untuk menyediakan arus pada beban selama interval waktu ketika dioda mendapat
bias mundur (reserve bias).
11
Gambar 2.3 Rangkaian catu daya penyearah setengah gelombang
2.3.2. Catu daya penyearah gelombang penuh
Kemampuan untuk meminimalkan besar komponen riak dibawah kondisi
terbebani secara penuh adalah tujuan dari setiap catu daya. Catu daya yang ideal
memiliki sumber tegangan yang konstan dan tanpa riak. Salah satu cara untuk
mengurangi faktor riak menjadi setengah dari riak yang dihasilkan oleh catu daya
penyearah setengah gelombang adalah dengan menggunakan rangkaian catu daya
penyearah gelombang penuh tanpa menambah jumlah kapasitor terpasang.
Catu daya gelombang penuh yang sering diaplikasikan adalah adalah
menggunakan
penyearah
jembatan.
Topologi
penyearah
gelombang
penuh
ditunjukkan dalam Gambar 2.4 dan sering disebut penyearah full-wave center tapped,
dimana rangkaian digerakkan oleh lilitan skunder transformator.
Gambar 2.4. Rangkaian catu daya penyearah gelombang penuh
12
2.3.3. Pengatur tegangan
Hampir semua rangaian catu daya yang ditemukan dalam rangkaian
elektronika modern menggabungkan penyearahan dan penapisan kapasitif untuk
mengurangi besar riak dan meminimalkan jatuh tegangan keluaran pada kondisi
beban penuh. Rangkaian seperti ini sering ditemukan dalam IC tunggal yang disebut
pengatur tegangan (voltage regulator), dengan rangkaian ditunjukkan dalam Gambar
2.5. pengatur tegangan dapat dipandang sebagai piranti aktif dengan tiga terminal,
yaitu terminal masukan, terminal keluaran, dan terminal bersama.
Gambar 2.5. Rangkaian pengatur tegangan yang dihubungkan dengan catu daya
penyearah jembatan gelombang penuh
Pengatur tegangan menerima tegangan DC yang belum sempurna (masih
mengandung riak) sebagai masukan, dan menyediakan tegangan DC murni sebagai
keluarannya. Tegangan murni ini didefinisikan sebagai suatu besaran konstan tanpa
riak. Dalam penelitian digunakan regulator power supply LM7805.
IC tipe ini memiliki keunggulan dalam berbagai hal seperti tidak diperlukan
headsink dan transistor daya tambahan jika beban arus total keluarannya hanya
dibawah 1A serta mampu bekerja dalam batasan tegangan yang lebar (min 1,5 Vout
dan max 30 Vdc)untuk menghasilkan tegangan keluaran yang tertera pada kemasan
fisiknya. Sebagai contoh versi 7805 akan mengeluarkan tegangan stabil sebesar 5
Vdc, sedangkan versi 7812 akan mengeluarkan tegangan stabil 12 Vdc. Adapun
bentuk fisik LM7805 ditunjukkan dalam Gambar 2.6.
13
Gambar 2.6. Pin koneksi dan bentuk fisik LM7805
IC ini memiliki sistem rangkaian internal dengan pengaman beban lebih
(overload protector) jika beban yang terpasang mengalami hubung singkat dan
mimiliki pengaman thermal shuot down jika dalam pemakaiannya terjadi konsumsi
arus lebih dan IC menjadi terlalu panas.
Rangkaian catu daya digunakan untuk menurunkan tegangan dari tegangan
AC 220V ke tegangan DC yang rendah. Pada rangkaian catu daya menggunakan trafo
step down. Keluran dari trafo disearahkan dengan menggunakan dioda. Jenis
penyerah ada dua buah, yaitu penyearah gelombang penuh dan penyearah setengah
gelombang. Keluaran dari penyearah ini difilter dengan menggunakan kapasitor.
Setelah pemasangan kapasitor ini, maka riak yang dihasilkan oleh gelombang AC
akan hilang. Untuk mendapatkan nilai tegangan tertentu perlu dipasang sebuah IC
regulator atau dioda zener.
2.4. Komunikasi serial RS232
Dikenal dua cara komunikasi data secara serial, yaitu komunikasi data serial
secara sinkron dan komunikasi data secara asinkron. Pada komunikasi data serial
sinkron, clock dikirim bersama-sama dengan data serial, sedangkan komunikasi data
serial asinkron, clock tidak dikirim bersama-sama data serial tetapi dibangkitkan
secara sendiri-sendiri baik pada sisi pengirim (transmitter) maupun pada sisi
penerima (receiver). Pada IBM PC kompatibel port serialnya termasuk jenis
14
asinkron. Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh UART (Universal Asynchronous
Receiver/Transmitter). IC UART dibuat khusus untuk mengubah data parallel
menjadi data serial yang kemudian diubah kembali menjadi data parallel. IC UART
8250 dari intel merupakan salah satunya. Selain berbentuk IC mandiri, berbagai
macam
mikrokontroller
ada
yang
dilengkapi
UART,
misalnya
keluarga
mikrokontroller MCS51 (termasuk AT89S51).
Kecepatan transmisi (baud rate) dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu.
Boud rate yang umum dipakai adalah 110, 135, 150, 300, 600, 1200, 2400 dan 9600
(bit/detik). Dalam komunikasi data serial, boud rate dari kedua alat yang
berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama. Selanjutnya harus ditentukan
panjang data (6, 7 atau 8-bit), paritas (genap ganjil atau tanpa paritas), dan jumlah bit
‘Stop’ (1, 1,5 atau 2 bit)
Standar sinyal serial RS232 memiliki ketentuan level tegangan sebagai
berikut:
1. Logika ‘1’ disebut ‘mark’ terletak antara -3 V hingga -25 V
2. Logika ‘0’ disebut ‘space’ terletak antara +3 V hingga +25 V
3. Daerah tegangan -3 V hingga +3 V adalah invalid level.
Pada computer IBM PC kompatibel biasanya terdapat dua konektor port serial
DB-9 yang biasa dinamai COM1 dan COM2.
Pada Gambar 2.7 (a) disajikan konektor DB-9, dan (b) adalah contoh dari
kabel serial.
15
(b) Konektor DB-9
(b) Kabel Serial RS232
Gambar 2.7 (a) Konektor serial DB-9, (b) Kabel serial DB-9
Fungsi dari masing-masing pin DB-9 disajikan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Konfigurasi pin konektor DB-9
Nomor Pin
Nama Sinyal
Direction
Keterangan
1
DCD
In
Data Caririer Detect/
Received Line Signal Detect
2
RxD
In
Receive Data
3
TxD
Out
Transmit Data
DTR
Out
Data Treminaly Ready
5
GND
-
Ground
6
DSR
In
Data Set Ready
7
RST
Out
Request ti Send
8
CTS
In
Clear to Send
9
RI
In
Ring Indicator
16
2.5. LED
LED adalah singkatan dari Light Emitting Dioda, merupakan komponen yang
dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda.
Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron
yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan
energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk
mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium,
arsenic dan phosphorus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang
berbeda pula.
Gambar 2.8 Simbol LED
Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang ada adalah warna merah, kuning
dan hijau. LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa
dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED
selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi dayanya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi
empat, bulat dan lonjong.
LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran seperti
misalnya gallium arsenida fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP), dan gallium
aluminium arsenida (GaAsP). Karakteristiknya yaitu kalau diberi panjaran maju,
pertemuannya mengeluarkan cahaya dan warna cahaya bergantung pada jenis dan
kadar material pertemuan. Ketandasan cahaya berbanding lurus dengan arus maju
yang mengalirinya. Dalam kondisi menghantar, tegangan maju pada LED merah
adalah 1,6 sampai 2,2 volt, LED kuning 2,4 volt, LED hijau 2,7 volt. Sedangkan
tegangan terbaik maksimum yang dibolehkan pada LED merah adalah 3 volt, LED
kuning 5 volt, LED hijau 5 volt.
LED mengkonsumsi arus sangat kecil, awet dan kecil bentuknya (tidak makan
tempat), selain itu terdapat keistimewaan tersendiri dari LED itu sendiri yaitu dapat
17
memancarkan cahaya serta tidak memancarkan sinar infra merah (terkecuali yang
memang sengaja dibuat seperti itu).
Cara pengoperasian LED yaitu :
Gambar 2.9 Cara pengoperasian LED
Selalu diperlukan perlawanan deretan R bagi LED guna membatasi kuat arus
dan dalam arus bolak balik harus ditambahkan dioda penyearah