Dual Frequency Antena Mikrostrip

JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
PERANCANGAN PROTOTYPE SISTEM
PENGENDALI LAMPU LALU LINTAS
PADA MODEL SIMPANG EMPAT
Kuat Rahardjo TS, Endang Juana & Hilman Suwatri*
Dosen-Dosen Jurusan Teknik Elektro-FTI, Universitas Trisakti
Abstract
This paper describes the prototype design of traffic lights controller for several intersection
model which in this paper is implemented for a 4 intersections model. This prototype is using
MCS51 Microcontroller Family to control the 4 intersection traffic lights lighting sequence.
In this prototype the duration of the lighting sequence are adjustable to cater for different
timing need of an intersection. To be able to cater for different intersections there are
supporting component needed such as Keypad and LCD for for setting up timing sequence;
SEEPROM for storing in setting data and duration for each timer; Decoder as an expander
output port for lighting up the traffic lights and 7-segment as the indicator of remainder of
duration of time in one direction before change of light. All process is supported by software
implemented in Assembly Language.
Keywords: microcontroller, timer, traffic lights
1. Pendahuluan
Mengacu materi terbitan JETRI Volume 6, Nomor 1, Agustus 2006,
pada materi ini merancangan prototype sistem Pengaturan lampu lalu lintas
pada suatu persimpangan dapat berubah sesuai dengan situasi dan kondisi
lalu lintas yang dihadapi menggunakan mikrokontroler Atmel 89S52.
Agar dapat melakukan perubahan pada jumlah pewaktu yang di
butuhkan serta berapa lama masing-masing pewaktu harus aktif pada suatu
karakteristik persimpangan, digunakan Keypad dan LCD Dot Matrix(16x2)
untuk memasukkan set tersebut. Penyimpanan data set didalam SEEPROM
yang membutuhkan 2 jalur I/O, 7-segmen sebagai penampil sisa waktu
sebelum terjadi perubahan warna lampu pada setiap ruas jalan, dan dekoder
yang berfungsi sebagai output expander untuk mencukupi jumlah output
port yang terbatas pada 89S52.
Perencanaan sistem, meliputi perangkat keras pengendali Lampu
Lalu-Lintas, perangkat lunak, pembuatan prototype rangkaian dan model
persimpangan. (Wikipedia. Traffic Light, 7 November 2008: 22.09 WIB)
* Alumni Jurusan Teknik Elektro FTI, Universitas Trisakti
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
2. Perancangan perangkat keras pengendali Lampu Lalu-Lintas
Perancangan perangkat keras untuk membentuk prototype
rangkaian yang tepat guna sehingga dapat beroperasi dengan baik dan bebas
dari gangguan perubahan waktu dari orang yang tidak bertanggung jawab.
Mikrokontoler ATMEL 89S52 memiliki 4 Port yang terdiri dari 32 jalur I/O
saja. Perlu diketahui berapa banyak kebutuhan jumlah jalur setiap devais
yang dipergunakan (Atmel Corporation, 7 November 2008: 19.22 WIB: np)
sebagai berikut:
• Keypad 16 tombol yang dipergunakan untuk memasukkan data seting
pola penyalaan lampu lalu-lintas, yang meggunakan 8 buah jalur port.
• Seting jumlah pewaktu dan selang waktu pada masing-masing pewaktu
telah sesuai dengan karakteristik persimpangan jalan, diberikan oleh
tampilan yang berupa LCD dengan 2 baris x 16 karakter, yang
membutuhkan 8 jalur port untuk data dan 3 jalur untuk kontrol.
• Penyimpan data seting, dipergunakan SEEPROM type 2416 dengan 2
jalur port. (Wikipedia. Traffic Light, 7 November 2008: 22.09 WIB).
• Jumlah pewaktu yang disediakan pada sistem sebanyak 32 buah (T0 s/d
T31) agar dapat memenuhi kompleksitas setiap karakteristik
persimpangan jalan. Oleh karena itu membutuhkan sebanyak 32 jalur
output. Saat hanya memiliki sebuah output yang aktif sesuai dengan Tx,
maka dapat ditambahkan rangkaian dekoder dari 5 jalur port manjadi 32
buah output Tx.
• Tampilan sisa selang waktu pada setiap ruas jalan dipergunakan 7segment, agar kebutuhan jumlah jalur data dapat dihemat, maka
dinyalakan dengan sistem scaning. Dengan metoda ini, jumlah jalur
data yang dibutuhkan hanya 7 buah, dengan asumsi 2 buah 7-segmen
pada setiap ruas jalan yang berfungsi untuk manampilkan 2 sampai 3
digit jumlah detik yang tersisa sebelum lampu berubah warna, maka
dipersiapkan sebanyak 32 buah 7-segmen yang dikendalikan oleh
dekoder dari 5 jalur port manjadi 32 buah output ke masing-masing
kaki com dari 7-segmen.
Dengan perhitungan ini selain dibutuhkan 38 jalur port juga dibutuhkan:
- Mikrokontroller pemrogram untuk memprogram jumlah pewaktu yang
dipergunakan pada pengendalian lampu lalu-lintas suatu persimpangan,
serta mengisi selang waktu pada setiap pewaktu yang dipergunakan.
- Mikrokontroller pengendali lampu lalu-lintas untuk menjalankan urutan
pewaktu yang harus bekerja menyalakan lampu, menyalakan 7-segment
serta menjumlahkan selang waktu dari beberapa pewaktu yang
dipergunakan untuk penyalaan sebuah warna lampu sehingga tampilan
50
Kuat Rahardjo TS , Endang Juana & Hilman Suwatri. Perancangan Prototype Sistem Pengendali
pada 7-segment dapat menunjukkan sisa waktu yang tersisa sebelum
terjadi perubahan pada warna lampu yang menyala. Mikrokontroller ini
bekerja mandiri tanpa mikrokontroler pemrogram.
Perancangan dalam bentuk diagram blok adalah seperti pada Gambar 1.
SCL
SEEPROM
µC1
Rangkaian
Tampilan LCD
Untuk
Editing/Setting
SDA
SDA
SCL
Keypad
4x4
Komunikasi
serial
µC2
Decoder
5 to 32 bit
Rangkaian
kemudi
Lampu
lalu lintas
DATA
Decoder
5 to 32 bit
SELECTOR
Rangkaian
7-segment
indikator
waktu
nyala lampu
Gambar 1. Diagram blok sistem pengendali lampu lalu lintas
Perubahan selang waktu maupun jumlah pewaktu karena terjadi
perkembangan pada persimpangan, maka mikrokontroller pemrogram
dihubungkan dengan mikrokontroller pengendali lampu lalu-lintas, dan
setelah selesai pemrograman dapat dilepaskan, sehingga rangkaian
pemrogram dapat dibuat dengan jumlah sedikit dan berfungsi sebagai
pengaman perubahan seting dari pihak yang tidak berwenang.
51
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
2.1. Perancangan Rangkaian Mikrokontroller Pemrogram.
Rancangan rangkaian mikrokontroller pemrogram yang terdiri dari
keypad, LCD, dan SEEPROM sehingga hasil kajian urutan pewaktu pada
suatu persimpangan jalan dapat disimpan lebih dulu. Saat penerapan urutan
pewaktu yang baru pada rangkaian pengendali lampu lalu-lintas suatu
persimpangan dapat dilakukan dengan cepat dan diharapkan tidak
mengganggu kalancaran lalu-lintas dipersimpangan tersebut.
Dengan pemisahan ini, jumlah jalur port mikrokontroler masih
tersisa maka hubungan antara mikrokontroler dengan keypad, LCD dan
SEEPROM seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian mikrokontroler pemrogram
52
Kuat Rahardjo TS , Endang Juana & Hilman Suwatri. Perancangan Prototype Sistem Pengendali
2.2. Perancangan Rangkaian Mikrokontroller Pengendali Lampu LaluLintas
Saat catu daya dihubungkan, mikrokontroler akan memuat data
nilai pewaktu yang dipakai dari SEEPROM AT2416 ke internal memory,
jika nilai pewaktu belum ada, maka mikrokontroller pengendali lampu lalulintas dalam kondisi standby dengan nenyalakan lampu kuning berkedip
yang dipersiapkan pada pewaktu terakhir.
Pewaktu mikrokontroler pengendali lampu lalu-lintas disediakan
sebanyak 32 buah, yang diperoleh dari 5 jalur output port yang didekode
sehingga menjadi 32 jalur output pewaktu T0 sampai dengan T31.
Karena pewaktu T31 dipersiapkan untuk standby maka total
pewaktu yang dapat dipakai untuk membentuk siklus penyalaan lampu lalulintas adalah dari T0 sampai dengan T30.
Hubungan antara SEEPROM dengan mikrokontroler butuh 2 jalur
port. 7-segmen menunjukkan sisa selang waktu sebelum terjadi perubahan
warna lampu lalu-lintas.
Pada sistem ini disediakan 32 buah 7-segmen, dengan asumsi
sebuah persimpangan maksimum tersiri dari maksimum 10 ruas jalan atau
10 pasang tiang lampu lalu-lintas.
Jika setiap ruas jalan menggunakan waktu lebih dari 100 detik yang
berarti indikator sisa selang waktu terdiri dari 3 digit angka, maka yang
dibutuhkan hanya sebanyak 30 buah 7-segmen. Ke 32 buah 7-segmen ini
dinyalakan menggunakan metode scaning yang hanya menyalakan satu
buah 7-segment pada satu saat, dengan data untuk menampilkan angka
dikirim melalui 7 jalur output port.
Saat 7-segmen menyala maka kaki common pada 7-segmen tersebut
saja yang memperoleh tegangan 0 volt sedang kaki common dari 7-segmen
yang lain terputus. Dekoder yang dipakai berasal dari 5 output port menjadi
32 jalur.
Rangkaian dekoder menggunakan IC 74 LS138 dengan rangkaian seperti
pada Gambar 3. (pada halaman berikut) dengan input dekoder A0 sampai
dengan A4 berasal dari 5 jalur output port yang ditugaskan sebagai pewaktu
maupun penyala 7-segmen. (Boylestad, Robert, dan Louis, Nashelky, 1996:
np).
53
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
A0
A1
A2
A3
A4
+
+
A0 A1 A2 E1
E2
E3
A0 A1 A2 E1
+
E2
E3
A0 A1 A2 E1
+
E2
E3
A0 A1 A2 E1
E2 E3
LS138
LS138
LS138
LS138
O0 01 O2 03 O4 05 O6 07
O0 01 O2 03 O4 05 O6 07
O0 01 O2 03 O4 05 O6 07
O0 01 O2 03 O4 05 O6 07
T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7
T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15
T16 T17 T18 T19 T20 T21 T22 T23
T24 T25 T26 T27 T28 T29 T30 T31
Gambar 3. Rangkaian decoder 5 bit ke 32 sebagai output pewaktu dan
7-segment
Maka jumlah jalur port melebihi dari yang dibutuhkan, sehingga rangkaian
mikrokontroler pengendali lampu lalu-lintas dipilih seperti pada Gambar 4.
pada halaman berikut.
Dari gambar rangkaian dapat dilihat bahwa A0 – A4 pada dekoder
7-segmen terhubung ke port P0.0 – P0.4 dan pada dekoder pewaktu
terhubung ke P2.0 – P2.4. Output pada dekoder pewaktu dimasukkan photo
coupler yang berfungsi sebagai isolator tegangan antara tegangan operasi
mikrokontroler dan tegangan untuk menyalakan lampu.
Transistor output dari photo coupler pada kaki colector dikenakan
pada tegangan 12 volt yang dipilih sebagai tegangan lampu, sedang kaki
emitor merupakan output pewaktu, masing-masing output setiap pewaktu
T0 sampai dengan T31 diberi 3 buah diode yang dipergunakan untuk
melakukan operasi OR pada lampu lalu-lintas.
54
Kuat Rahardjo TS , Endang Juana & Hilman Suwatri. Perancangan Prototype Sistem Pengendali
Gambar 4. Rangkaian Mikrokontroller Pengendali Lampu Lalu-lintas
55
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
Jika lampu yang dipergunakan memiliki tegangan yang lebih besar
atau arus yang cukup besar, maka sebagai driver mempergunakan rele 12
volt dengan kontak rele yang dipergunakan untuk menyalakan lampu lalulintas. (Boylestad, Robert, dan Louis, Nashelky, 1996: np). Gambar
rangkaian untuk menjelaskan hubungan ini dapat dilihat pada Gambar 5.
12 V
Vcc
5V
R 300
R 300
R 300
R 300
R 300
R 300
R 300
R 300
Jumper J1
CON 32
0
1
2
3
D0
D1
D2
D3
D 28
28
D 29
29
30 D 30
31 D 31
T0
T1
T2
T3
T 28
T 29
T 30
T 31
220 V
Rele R
R
Kontak
Rele R
L Lampu
Netral
Gambar 5. Contoh hubungan OR dan pemakaian rele sebagai driver Lampu
3. Perancangan Perangkat Lunak Prototype Pengendali Lampu LaluLintas
Untuk menyusun program harus memahami cara pengoperasian
dari sistem secara keseluruhan, yang selanjutnya diterjemahkan dalan
urutan perintah dari bahasa pemrograman yang dipergunakan.
Pada prototype pengendalian lampu lalu-lintas, program dituliskan
dalam bahasa assembly, menggunakan editor Pinacle52. Editor ini telah
dilengkapi dengan simulator sehingga program yang telah ditulis dapat diuji
terlebih dahulu sebelum perangkat keras selesai dikerjakan.
56
Kuat Rahardjo TS , Endang Juana & Hilman Suwatri. Perancangan Prototype Sistem Pengendali
Simulator juga dilengkapi fasilitas melacak kesalahan dengan
menggunakan Break Point dan petunjuk pemakaian waktu, sehingga dapat
dihitung selang waktu dari satu break point ke break point berikutnya.
Perancangan program dibuat untuk Mikrokontroler pemrogram dan
mikrokontroler pengendali lampu lalu-lintas. (Atmel Corporation, 7
November 2008: 19.22 WIB: np)
3.1. Perancangan Program pada Mikrokontroler Pemrogram
Perancangan program berdasarkan uraian pada Perancangan
Rangkaian mikrokontroller pemrogram, menggunakan perintah yang
diberikan melalui penekanan tombol A,B,C,D, dan *. Khusus untuk tombol
B dan C, memiliki fungsi ganda.
Pada perancangan mikrokontroller program dapat diberi perintah
yang dilakukan melalui keypad 16 tombol. Tombol 0 sampai 9
dipergunakan untuk memasukkan nilai desimal 0 sampai 9, sedangkan
tombol yang lain dipergunakan sebagai tombol perintah, dengan rincian
sebagai berikut:
 Tombol A berfungsi untuk memilih proses memasukkan data selang
waktu pada sejumlah pewaktu yang dipergunakan dalam menyusun
siklus pengendali lampu lalu-lintas. Cara pengoperasian pengisian nilai
pewaktu setelah tombol A ditekan adalah sebagai berikut:
- Setelah tombol A ditekan, pada LCD tampil “Jumlah pewaktu = _ “
Pada _ diisi dengan angka jumlah pewaktu yang dipakai yang diikuti
dengan tombol * selanjutnya LCD menampilkan T0 yang harus
diikuti memasukkan jumlah detik pewaktu T0, nilai maksimum
terdiri dari 3 digit dengan menekan tombol angka 0 sampai 9 (999
detik).
- Setelah nilai waktu dimasukkan tekan tombol * yang berfungsi untuk
menyimpan nilainya kedalam SEEPROM lalu tampilan menunjukkan
pewaktu yang berikutnya dan siap untuk diisi seperti diatas.
- Jika terjadi kesalahan dalam memasukkan nilai selang waktu,
dilakukan dengan menekan tombol C, maka nilai akan terhapus
secara bertahap mulai dari digit terakhir.
- Jika jumlah pewaktu yang dipergunakan telah diisi secara
keseluruhan, maka pada tampilan pewaktu selanjutnya dilakukan
penekanan tombol B yang berarti kembali ke menu awal siap
menerima perintah selanjutnya.
57
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
- Jika terjadi perubahan nilai pada suatu nomor pewaktu pada masa
yang akan datang, yang berarti SEEPROM telah memiliki nilai
pewaktu, maka penekanan tombol * hanya menaikkan nomor
pewaktu tanpa mengubah data nilai waktu yang ada. Setelah nomor
pewaktu yang akan diubah dicapai maka perubahan dilakukan dengan
mengisi nilai yang baru. Selanjutnya dengan tombol * diikuti tombol
B.
 Tombol B memiliki fungsi ganda, pada saat sistem reset berarti perintah
untuk melakukan pengiriman data dari SEEPROM mikrokontroler
pemrogram yang telah dipersiapkan sebelumnya ke SEEPROM
mikrokontroller pengendali lampu lalu-lintas.
 Tombol C untuk memberi perintah menjalankan urutan pewaktu yang
telah dimasukkan ke SEEPROM yang terletak pada mikrokontroller
pengendali lampu lalu-lintas tanpa melalui tombol reset.
 Tombol D sebagai tombol perintah menghitung jumlah waktu sesuai
dengan nomor pewaktu yang dipakai untuk menyalakan suatu warna
lampu pada satu ruas jalan persimpangan, hasilnya ditampilkan di 7segment yang terpampang pada ruas jalan tersebut yang secara bertahap
akan berkurang setiap detik.
Siklus penyalaan sebuah warna lampu saat memulai (START)
dapat berbeda dengan siklus berikutnya yang akan berulang secara kontinyu
(CONT). Tampilan LCD operasi penjumlahan nilai pewaktu memiliki beda
yaitu START xy = T_ dan CONT xy = T_.
Simbol huruf x berarti nomor ruas jalan yang ditetapkan untuk
menampilakan nilai selang waktu hasil penjumlahan angka x ini dimulai
dari 0 sampai dengan 9 yang berarti jumlah ruas jalan atau set tiang lampu
maksimal adalah 10 set.
Sedang huruf y berarti nomor urut penyalaan warna lampu Hijau,
Kuning dan Merah pada suatu ruas jalan, pada persimpangan sering kali
memiliki perbedaan urutan penyalaan warna lampu kuning, yaitu perubahan
dari merah ke hijau tidak diselingi warna kuning atau sebaliknya dan
sehingga y hanya terdiri dari angka 1, 2 dan 3 saja.
Jika pada persimpangan diberikan warna kuning untuk setiap
perubahan warna merah ke hijau dan sebaliknya maka nilai y terdiri dari 1,
2, 3, dan 4. Untuk memggeneralisasi prototype ini maka dipergunakan nilai
y sampai dengan 4, sehingga dapat dipergunakan pada y sampai dengan 3
dengan mengisikan nomor pewaktu yang terakhir yang berarti = nilai 0.
58
Kuat Rahardjo TS , Endang Juana & Hilman Suwatri. Perancangan Prototype Sistem Pengendali
Inisialisasi
A key?
Yes
Masukan jumlah
pewaktu X < 30
then * key
Masukan max 3
digit nilai Tn
then * key
No
B key?
No
Yes
C key?
Yes
Kirim data
SEEPROM ke
pengendali
Set serial
komunikasi
No
No
D key?
No
Yes
Jumlah nilai waktu
untuk L Y
Y = Tp +Tq+...+Tz
Y= Y+1
End data?
Yes
B key ?
No
n = X-1 ?
No
n=n+1
B Key ?
No
End Y ?
No
Yes
Keterangan:
X : Jumlah pewaktu yang dipakai
n : nomor pewaktu yang diisi selang waktu
Y : nomor lampu lalu-lintas. Misal MBT = L1
p, q, ......z : nomor pewaktu yang dipalai
menyalakan lampu ke Y
Gambar 6. Flow Chart program mikrokontroler pemrogram
Setelah tombol D ditekan, pada LCD akan tampil kata START 01 =
T_ yang siap diisi dengan nomor pewaktu yang akan di jumlahkan pada
ruas jalan nomor 0. Setelah “_” diisi dengan nomor pewaktu, maka diikuti
dengan tombol # pengganti tanda +.
Jika seluruh nomor pewaktu untuk nilai tampilan 01 telah selesai
dimasukkan maka diikuti dengan penekanan tombol * untuk melakukan
proses penjumlahan dan menyimpan hasil penjumlahan kedalam
SEEPROM. Selanjutnya pada LCD akan tampil START 02 = T_.
Jika telah selesai pengisian lanjut dengan menekan tombol *,
sampai dengan LCD menampilkan START 04 = T_. Maka penekanan
tombol *, masuk ke ruas jalan nomor 1 yang menampilkan START 11 = T_
dan seterusnya.
59
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
Setelah selesai memasukkan siklus START maka untuk
memasukkan penjumlahan nilai pewaktu kontinyu dilakukan dengan
menekan tombol C. Jika telah selesai seluruhnya, maka dilakukan
penekanan tombol B untuk kembali ke menu utama.
3.2. Perancangan Program Pada Mikrokontroler Pengendali Lampu
Lalu-Lintas
Fungsi utama mikrokontroler pengendali lampu lalu-lintas adalah
untuk mengaktifkan sejumlah pewaktu yang telah ditentukan secara
berturutan yang akan terus berulang dan menampilkan data pada 7-segmen
sesuai sisa selang waktu penyalaan warna suatu lampu di setiap ruas jalan.
Untuk mengaktifkan pewaktu secara berturutan, harus diketahui
lebih dulu jumlah pewaktu yang dipergunakan. Saat inisialisasi harus
diperiksa jumlah pewaktu yang dipergunakan. Jumlah pewaktu ini harus
memiliki nilai antara 1 sampai dengan 30, selain nilai tersebut, dianggap
data tidak benar dan pengendali akan menjalankan program standby dengan
menyalakan lampu kuning berkedip pada pewaktu yang terakhir T31.
Data berikutnya penyalaan 7-segmen pada setiap ruas jalan. Jumlah
lampu lalu-lintas pada setiap set tiang 3 buah warna lampu maka jumlah
data yang akan dikirimkan ke 7-segmen harus kelipatan 3. Sebagai contoh,
pada implementasi yang akan diuraikan pada tulisan ini, memiliki 2 x 3 ruas
jalan yang dapat dirangkum menjadi 3 set pola penyalaan untuk ruas jalan
tersebut sebagai berikut:
• Ruas jalan Utara-Selatan (US) dan sebaliknya memiliki lampu-lampu
berikut: Merah US (MUS), Kuning US (KUS) dan Hijau US (HUS)
• Ruas jalan Barat-Timur (BT) dan sebaliknya memiliki MBT, KBT dan
HBT
• Ruas jalan Barat-Selatan (BS) dan Timur-Utara, memiliki MBS, KBS
dan HBS
Data penyalaan 7-segmen harus memiliki 3 X 3 set data yang akan
ditampilkan, masing-masing data harus di hitung jumlah detiknya oleh
mikrokontroler pemrogram. Pada modul pengendali, perancangan program
tergantung jumlah ruas jalan untuk mempersiapkan penunjuk lokasi memori
dari data yang ditampilkan ke 7-segmen, karena sisa nilai selang waktu
menyalanya sebuah lampu di satu ruas jalan tidak sama. Jika sudah sama
dengan nol harus diisi dengan nilai awal selang waktu warna lampu
berikutnya, demikian pula pada ruas jalan yang lain.
60
Kuat Rahardjo TS , Endang Juana & Hilman Suwatri. Perancangan Prototype Sistem Pengendali
Proses penjumlahan pada mikrokontroler pemrogram harus
memperhatikan urutan siklus penyalaan warna lampu pada setiap ruas jalan.
Demikian pula pada saat awal yaitu setelah reset, selang waktu penyalaan
sebuah warna lampu berbeda dengan setelah siklus awal berlangsung.
Perbedaan ini telah dijelaskan pada pembahasan perancangan program pada
pengendali lampu lalu-lintas.
Perancangan program mikrokontroler pengendali lampu lalu-lintas
digambarkan dalam bentuk Flowchart seperti Gambar 7.
Inisialisasi
Yes
Ambil data
Nyalakan kuning
berkedip
No
No
Ambil data dari
SEEPROM
Apakah jumlah
pewaktu valid
Yes
Siapkan data tampilan
7-segmen jumlah waktu
untuk setiap warna lampu
Jalankan urutan pewaktu
dan tampilkan sisa selang
waktu ke 7-segmen
Ada perubahan?
No
Yes
Gambar 7. Flowchart program mikrokontroler pengendali lampu lalu-lintas
4. Implementasi Prototype Sistem Pengendali Lampu Lalu-Lintas Pada
Model Simpang Empat Dengan Siklus Waktu Yang Dapat Diprogram
Pada model Simpang empat seperti pada Gambar 8. pada halaman
berikut diandaikan bahwa ruas jalan pada Utara ke Selatan dan sebaliknya
kendaraan kendaraan tidak diperkenankan untuk belok kanan, sedang dari
pada Barat ke Timur dan sebaliknya, membutuhkan fasilitas tambahan
dapat belok kanan, sehingga dari arah Barat dapat berbelok ke Selatan dan
dari Timur dapat ke Utara.
61
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
BT
US
BS
US
U
BT
BS
Gambar 8. Model simpang empat.
Dengan urutan ini, maka penyalaan lampu lalu-lintas untuk ruas jalan:
• Arah Barat ke Timur (BT) dan sebaliknya Timur ke Barat adalah sama.
• Arah Barat ke Selatan (BS) dan Timur ke Utara adalah sama.
• Arah Utara ke Selatan (US) dan sebaliknya Selatan ke Utara adalah
sama.
Urutan penyalaan lampu yang memperlihatkan pola penyalaan
lampu lalu-lintas dari setiap ruas jalan perlu disusun dalam diagram siklus
urutan aktifnya pewaktu dan warna lampu yang menyala. Diagram ini
terdiri dari penyalaan lampu untuk:
• Penyalaan lampu untuk arah Barat-Timur, terdiri dari lampu Merah
Barat Timur (M.BT), Kuning Barat Timur (K.BT) dan Hijau Barat
Timur (H.BT).
• Penyalaan lampu untuk arah Barat-Selatan, terdiri dari lampu Merah
Barat Selatan (M.BS), Kuning Barat Selatan (K.BS) dan Hijau Barat
Selatan (H.BS).
• Penyalaan lampu untuk arah Utara-Selatan yang terdiri dari lampu
Merah Utara Selatan (M.US), Kuning Utara Selatan (K.US) dan Hijau
Utara Selatan (H.US).
62
Kuat Rahardjo TS , Endang Juana & Hilman Suwatri. Perancangan Prototype Sistem Pengendali
Pada cantoh implementasi, susunan diagram urutan pewaktu yang
aktif dan nyala lampu lalu-lintas dapat dilihat seperti pada Gambar 9. pada
halaman berikut:
M.BT
K.BT
H.BT
M.BS
K.BS
H.BS
M.US
K.US
H.US
T0
T1T2
: Merah
T3
T4T5
: Kuning
T6
T7T8
T0
: Hijau
Gambar 9. Diagram urutan waktu penyalaan lampu lalu-lintas
Dari diagram ini jika dipotong-potong sesuai dengan selang waktu
nyala setiap warna lampu lalu-lintas maka didapat 9 pewaktu yang harus
aktif secara berulang yaitu T0 sampai dengan T8.
Setelah jumlah pewaktu diketahui, langkah berikut adalah mengisi
nilai pada masing-pewaktu yang dipergunakan. Ruas jalan Barat- Timur
(BT) adalah ruas jalan dengan x nomor 0, sedang Barat-Selatan (BS) adalah
ruas jalan dengan x nomor 1 dan yang terakhir ruas jalan Utara-Selatan
(US) adalah ruas jalan dengan x nomor 2.
Jika dicontohkan nilai masing masing pewaktu T0;T3 dan T6 = 20
detik dan T1; T2; T4; T5; T7 dan T8 = 2 detik, maka proses perhitungan
sisa selang waktu yang ditampilkan pada 7-segmen dilakukan dengan
menekan tombol D maka pada LCD akan tampil START 01 = T_ dan
dengan pengisian nomor pewaktu yang diikuti tombol # untuk banyak
pewaktu maupun langsung dengan tombol * untuk pewaktu tunggal adalah
sebagai berikut:
63
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
Dimulai dari urutan H.BT yang pertama kali menyala pada ruas jalan 0
START 01 = T0 berarti 20 detik
START 02 = T1 berarti 2 detik
START 03 = T2#T3#T4#T5#T6#T7 berarti 48 detik
START 04 = T8 berarti 2 detik
Pada ruas jalan Barat-Selatan dimulai dengan M.BS sebagai nomor ruas
jalan 1
START 11 = T0 # T1 berarti 22 detik
START 12 = T2 berarti 2 detik
START 13 = T3 berarti 20 detik
START 14 = T4 berarti 2 detik
Pada ruas jalan Utara-Selatan dimulai dengan M.US sebagai nomor ruas
jalan 2
START 21 = T0#T1#T2#T3#T4 berarti 46 detik
START 22 = T5 berarti 2 detik
START 23 = T6 berarti 20 detik
START 24 = T7 berarti 2 detik
Setelah pengisian nilai start maka dilanjutkan pengisian nilai kontinyu
dengan menekan tombol C sehingga tampilan pada LCD akan tampil
CONT 01 = T_ rincian pengisian adalah sebagai berikut:
Dimulai dari urutan H.BT yang pertama kali menyala pada ruas jalan 0
CONT 01 = T0 berarti 20 detik
CONT 02 = T1 berarti 2 detik
CONT 03 = T2#T3#T4#T5#T6#T7 berarti 48 detik
CONT 04 = T8 berarti 2 detik
Pada ruas jalan Barat-Selatan dimulai dengan M.BS sebagai nomor ruas
jalan 1
CONT 11 = T0#T1#T5#T6#T7#T8 berarti 48 detik
CONT 12 = T2 berarti 2 detik
CONT 13 = T3 berarti 20 detik
CONT 14 = T4 berarti 2 detik
Pada ruas jalan Utara-Selatan dimulai dengan M.US sebagai nomor ruas
jalan 2
CONT 21 = T0#T1#T2#T3#T4#T8 berarti 48 detik
CONT 22 = T5 berarti 2 detik
CONT 23 = T6 berarti 20 detik
CONT 24 = T7 berarti 2 detik
Setelah seluruh pengisian nomor pewaktu yang dipergunakan untuk
menampilkan sisa selang waktu pada 7-segmen selesai dilakukan maka
64
Kuat Rahardjo TS , Endang Juana & Hilman Suwatri. Perancangan Prototype Sistem Pengendali
dilakukan penekanan tombol B kembali ke menu. Dan bersiap untuk
mengirimkan seluruh data ke mikrokontroler pengendali lampu lalu-lintas
dengan menekan tombol B. Setelah pengiriman selesai, dilanjutkan
menekan tombol C sehingga mikrokontroler pengendali lampu lalu-lintas
akan menggunakan data yang baru dalam menjalankan urutan pewaktu.
5. Analisis Pemakaian Internal RAM Dari Mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler AT89S52 internal RAM berjumlah 256 byte tidak
dapat dipergunakan seluruhnya karena dipergunakan sebagai register dari
mikrokontroler sebanyak 32 byte. Sisa memori yang dapat dipergunakan
adalah sebanyak 224 byte yang dimulai pada alamat 20H sampai dengan
FFH. (Budhy Sutanto, 7 November 2008: 20.34 WIB: np).
Dengan jumlah pewaktu sebanyak 30 buah yang masing masing
memiliki 3 digit angka, dan jika setiap angka diletakkan dalam 1 byte maka
dibutuhkan 90 byte untuk menampung data dari seluruh pewaktu. Tempat
untuk menyimpan jumlah pewaktu yang di pakai hanya 1 byte saja,
sehingga total untuk kebutuhan pewaktu adalah 91 byte.
Sebagai penyimpanan data untuk nilai sisa selang waktu yang
ditampilkan pada 7-segmen setiap set tiang lampu yang berada di satu ruas
jalan terdiri dari 4 buah nilai dengan masing-masing nilai terdiri dari 3 digit
angka. Masing-masing angka menggunakan 1 byte.
Data yang harus disipan adalah data untuk START xy dan CONT
xy maka untuk 10 ruas jalan akan menempati 240 byte memori. Karena
kapasitas memori tidak mencukupi, maka penyimpanan data setiap angka
dalam nible, sehingga mengurangi jumlah memori.
Nilai pewaktu sebanyak 3 digit butuh 2 byte, sehingga untuk 30
buah pewaktu ditambah dengan 1 byte sebagai penyimpan jumlah pewaktu
maka membutuhkan 61 byte memori.
Nilai sisa selang waktu START xy dan CONT xy (masing-masing 3
digit angka juga disimpan dalam 2 byte) maka dibutuhkan 160 byte
memory.
Total kebutuhan memory adalah sebanyak 221 byte mencukupi
jumlah RAM yang tersedia yaitu terpakai sebanyak 253 byte dari 256 byte
yang tersedia.
65
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
6. Bentuk Prototype Pengendali Lampu Lalu-Lintas
Prototype pengendali lampu lalu-lintas yang dibuat saat ini masingmasing masih dalam bentuk modul terpisah, sehingga secara keseluruhan
jika digabungkan memakan tempat yang cukup luas.
Berikut ini merupakan potongan modul prototype.
Gambar 10. Photo keypad dan LCD dari mikrokontroler pemrogram
Gambar 11. Photo modul mikrokontroler pemrogram dan pengendali,
66
Kuat Rahardjo TS , Endang Juana & Hilman Suwatri. Perancangan Prototype Sistem Pengendali
Gambar 12. Photo modul rangkaian dekoder 5 ke 32 jalur output.
Gambar 13. Photo perletakan 7-segmen dan Lampu lalu-lintas pada
model simpang empat yang dibuat
7. Kesimpulan
1. Dengan perancangan prototype yang dapat dengan leluasa di ubah
pemakaiannya sesuai dengan perkembangan lalu-lintas di suatu
persimpangan, maka rangkaian pengendali tidak perlu diganti dengan
yang baru.
2. Mempermudah perubahan karena dapat dirancang ditempat lain dan
dengan cepat dilaksanakan oleh operator dilapangan karena hanya
melakukan pemindahan data-data sebanyak 221 byte dan sistem siap
dengan yang baru.
67
JETri, Volume 9, Nomor 1, Agustus 2009, Halaman 49 - 68, ISSN 1412-0372
3. Jika terjadi pengembangan ruas jalan sehingga perlu menambah dengan
jumlah tiang lampu lalu-lintas, maka pengendali tetap dapat
dipergunakan karena bersifat umum. Jika perancangan pola urutan
penyalaan lampu dan persiapan fisik yang berupa pemasangan tiang
lampu, tampilan 7-segmen ruas jalan yang baru dan penarikan kabel dari
masing masing lampu ke pengendali dipersiapkan, maka perubahan
pemasangan pengkawatan ke masing-masing lampu dapat dengan cepat
dilakukan.
4. Dibutuhkan penelitian lanjutan untuk menyempurnakan error yang
terjadi pada pemrogram khususnya pada saat melakukan penjumlahan
nilai sisa selang waktu yang ditampilkan pada 7-segmen, karena belum
dilengkapi dengan siklus START.
5. Dibutuhkan penelitian lanjutan untuk membuat bentuk fisik dari
rangkaian yang terintegrasi dengan baik yang memisahkan antara
modul mikrokontroler pemrogram dan mikrokontroler pengendali
lampu lalu-lintas, dan ditambahkan pula terminal untuk
pemasangan kabel masing-masing lampu dan 7-segmen pada
mikrokontroler pengendali lampu lalu-lintas, sehingga dapat
memudahkan pengoperasian pengendali lampu lalu-lintas.
Daftar Pustaka
1. Boylestad, Robert., dan Louis, Nashelky.1996. Electronic Devices And
Circuit Theory, Sixth Edition. New Jersey: Prentice-Hall International,
Inc.
2. Atmel Corporation. AT89S52 8-bit Microcontroller with 8K Bytes InSystem Programmable Flash. Data Book Atmel Corporation, (Online),
(www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc1919.pdf. diakses 7
November 2008: 19.22 WIB).
3. Budhy Sutanto. I2C Serial EEPROM, Analog-Digital Project Web
Tutorial,
(Online),
(http://www.anekawarna.890m.com/serial
EEPROM.htm, diakses 7 November 2008: 20.34 WIB).
4. Wikipedia. Traffic Light. Traffic Control Device Wikipedia, (Online),
(http://en.wikipedia.org/wiki/Traffic_light, diakses 7 November 2008:
22.09 WIB).
68