ALAT UKUR METERAN DIGITAL BERBASIS ATMEGA16

Dosen Pembimbing    : Dr. Samuel Beta Kuntoardjo.,ING.TECH,M.T.,DR

Kelompok 4 :

1. Amri Puji Hidayatul                         NIM 3.32.20.0.04
2. Dhika Ardiyasa                                 NIM 3.32.20.0.09
3. Mahadita Pratiwi                              NIM 3.32.20.0.16
4. Octavia Rejika Wulandari                NIM 3.32.20.0.21

Komponen Masukan     : Sensor Ultrasonik HSR04

Komponen Luaran        : LCD

Abstrak

Perkembangan teknologi nirkabel sekarang ini juga cukup pesat khususnya setelah diciptakannya berbagai jenis frekuensi pemancar dan penerima. Sensor ultrasonik merupakan alat deteksi jarak yang dilengkapi dengan pemancar dan penerima yang bekerja pada frekuensi 40 KHz. Prinsip kerja sensor ultrasonik adalah sinyal dipancarkan ke sasaran yang dituju, setelah sampai ke sasaran yang dituju maka sinyal tersebut dipantulkan. Sinyal yang dipantulkan tersebut diterima bagian penerima sensor ultrasonik. Besar sinyal pantulan yang diterima sensor ultrasonik dipengaruhi jarak antara pemancar dengan benda sasaran. Semakin jauh benda sasaran maka sinyal pantulan yang diterima sensor ultrasonik semakin kecil. Alat ukur untuk mengukur jarak pada umumnya masih dilakukan secara manual yaitu masih menggunakan meter konvensional. Meter ditarik dari suatu titik ke titik yang akan diukur, kalau panjang meternya kurang maka dipindahkan ke ujung yang akan diukur lalu ditarik lagi. Jarak yang akan diukur, misalkan berupa tinggi maka operatornya memanjat sampai ke titik tinggi yang akan diukur. Kalau yang akan diukur itu berupa lebar suatu tebing maka operatornya turun dan naik ke titik yang akan diukur. Memakai pengukur jarak nirkabel maka operator cukup mengarahkan sensor ultrasonik ke arah titik yang akan diukur dan hasil pengukurannya ditampilkan di LCD.

Kata Kunci : Alat Ukur Jarak, Sensor Ultrasonik, Mikrokontroler ATmega 16, Meteran Digital.

ABSTRACT

The development of wireless technology today is also quite rapid, especially after the creation of various types of transmitter and receiver frequencies. The ultrasonic sensor is a distance detection device equipped with a transmitter and receiver that works at a frequency of 40 KHz. The working principle of ultrasonic sensors is that a signal is transmitted to the intended target, after arriving at the intended target, the signal is reflected. The reflected signal is received by the ultrasonic sensor receiver. The amount of the reflected signal received by the ultrasonic sensor is influenced by the distance between the transmitter and the target object. The farther the target object is, the smaller the reflected signal received by the ultrasonic sensor. Measuring instruments for measuring distances are generally still done manually, namely still using conventional meters. The meter is pulled from a point to the point to be measured, if the meter length is less then it is moved to the end to be measured and then pulled again. The distance to be measured, for example in the form of height, the operator will climb up to the high point to be measured. If what is being measured is the width of a cliff, the operator will go down and up to the point to be measured. Using a wireless distance meter, the operator can simply point the ultrasonic sensor towards the point to be measured and the measurement results are displayed on the laptop.

Keywords: Distance Measuring Instrument, Ultrasonic Sensor, Microcontroller ATmega 16, Digital Meter.

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring perkembangan zaman, tuntutan akan efisiensi dan kepraktisan terhadap semua aspek bidang kehidupan juga semakin tinggi. Tidak terkecuali pada bidang elektronika, terutama dalam hal pengendalian berbagai macam sarana kehidupan secara digital. Sensor ultrasonik merupakan alat deteksi jarak yang dilengkapi dengan pemancar dan penerima yang bekerja pada frekuensi 40 KHz. Prinsip kerja sensor ultrasonik adalah sinyal dipancarkan ke sasaran yang dituju, setelah sampai ke sasaran yang dituju maka sinyal tersebut dipantulkan. Sinyal yang dipantulkan tersebut diterima bagian penerima sensor ultrasonik. Besar sinyal pantulan yang diterima sensor ultrasonik dipengaruhi jarak antara pemancar dengan benda sasaran. Semakin jauh benda sasaran maka sinyal pantulan yang diterima sensor ultrasonik semakin kecil. 

Alat ukur untuk mengukur jarak (lebar, panjang, dan tinggi) pada umumnya masih dilakukan secara manual yaitu masih menggunakan meter konvensional. Meter ditarik dari suatu titik ke titik yang akan diukur, kalau panjang meternya kurang maka dipindahkan ke ujung yang akan diukur lalu ditarik lagi. Jarak yang akan diukur, misalkan berupa tinggi maka operatornya memanjat sampai ke titik tinggi yang akan diukur. Kalau yang akan diukur itu berupa lebar suatu tebing maka operatornya turun dan naik ke titik yang akan diukur. Memperhatikan permasalahan ini maka penulis merancang pengukur jarak nirkabel. Alat ini dalam mengukur jarak cukup mengarahkan sensor ultrasonik ke arah titik yang akan diukur dan hasil pengukurannya ditampilkan di LCD.

1.2 Tujuan

Tujuan dari pembuatan alat ini adalah :

1. Menciptakan inovasi teknologi meteran yang canggih dan ramah lingkungan.
2. Memberikas solusi kepada masyarakat di dalam masalah mengukur sesuatu.

1.3 Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas, didapatkan rumusan masalah sebagai berikut :

1. Apa saja komponen sistem alat ukur meteran digital berbasis ATMega16?
2. Bagaimana cara kerja dari sistem alat ukur meteran digita berbasis ATMega16?

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mikrokontroler ATMega16

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) memiliki arsitektur RISC 8 Bit, sehingga semua intruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bit word) dan sebagian besar intruksi dieksekusi dalam satu siklus intruksi clock. Dan ini sangat membedakan sekali dengan intruksi MCS-51 (Berarsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12 clock. RISC adalah Reduced Instruction Set Computing sedangkan CISC adalah Complex xiii Instruction Set Computing. Secara umum, AVR dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan keluarga AT86RFxx.

Gambar 2.1 Mikrokontroler ATMega 16

2.2 Sensor Ultrasonik SR-04

Sensor ultrasonik dapat mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz dan kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm. keluaran dari sensor ini berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Lebar pulsanya bervariasi dari 115 uS sampai 18,5 mS. Pada dasarnya, Ping terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikrofon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara, sementara mikrofon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya.

Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik SR-04

2.3 LCD 16 x 2

Display LCD 16*2 merupakan salah satu media yang digunakan sebagai penampil pada sistem berbasis mikrokontroler. Selain LCD display sebenarnya ada banyak cara untuk menerjemahkan sebuah data menjadi informasi yang dapat dipahami manusia, seperti melalui led, seven segment, maupun PC. Display LCD 16*2 berfungsi sebagai penampil karakter yang di input melalui keyped. LCD yang digunakan pada alat ini mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Karakter 16*2, dengan 16 pin konektor. Display LCD 16*2 memberikan beberapa keuntungan dibandingkan dengan perangkat yang lain untuk menampilkan sebuah data, antara lain: hemat energi, ringan, proses perancangan yang relative xix lebih mudah, dan mampu menampilkan karakter berbasis kode ASCII, bahkan LCD display mampu menampilkan karakter sesuai dengan yang diinginkan.

Gambar 2.3 LCD 16 x 2

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini antar lain: Mikrokontroler ATMega 16, Komponen Elektronika, LCD, Sensor Ultrasonik dan Seperangkat Komputer.

3.2 Metode Penelitian

Perancangan alat ini terdiri dari beberapa bagian utama yaitu ATmega 16, sensor sebagai masukan ke mikrokontroler, LCD. Sensor yang dipakai sebagai masukan ke mikrokontroler adalah sensor ultrasonik HC-SR-04. Atmega 16 berfungsi sebagai pengatur dan pemproses masukan dari sensor ultrasonik sehingga dapat menghasilkan keluaran berupa tulisan digital. Sensor ultrasonik berperan sebagai pengukur jarak sebagai masukan ke mikrokontroler yang akan diolah dan menghasilkan keluaran angka melalui LCD.

1.       Pasang pin VCC sensor ultrasonic HC-SR04 ke pin 5V arduino uno.

2.       Pasang pin Trig sensor ultrasonic HC-SR04 ke pin 11 arduino uno.

3.       Pasang pin Echo sensor ultrasonic HC-SR04 ke pin 12 Arduino uno.

4.       Pasang pin GND sensor ultrasonic HC-SR04 ke pin GND arduino uno.

3.3 Diagram Block 

Gambar 3.1 Diagram Block

3.4 Diagram Alir

Gambar 3.2 Diagram Alir

3.5 Diagram Skematik

Gambar 3.3 Diagram Skematik

3.6 Diagram Pengawatan

Gambar 3.4 Diagram Pengawatan

3.7 Program Untuk Mikrokontroler ATMega16

#include <mega16a.h>

#include <delay.h>

#include <stdio.h>

// Alphanumeric LCD functions

#asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC

#endasm

#include <lcd.h>

// Declare your global variables here

unsigned int waktu;

unsigned char x;

unsigned char kata1[16];

unsigned char jrk_dpn;

int t;

unsigned char ukur_jarak(){

waktu=0;

PORTB.0=1;

delay_us(3);

PORTB.0=0;

for(t=0;t<6000;t++)

    if(PINB.1==1){waktu++;};

    delay_us(3);

x=(waktu*2000000/34400)+13;

return x;

}

void main(void)

{

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRA=(0<<DDA7) | (0<<DDA6) | (0<<DDA5) | (0<<DDA4) | (0<<DDA3) | (0<<DDA2) | (0<<DDA1) | (0<<DDA0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTA=(0<<PORTA7) | (0<<PORTA6) | (0<<PORTA5) | (0<<PORTA4) | (0<<PORTA3) | (0<<PORTA2) | (0<<PORTA1) | (0<<PORTA0);

// Port B initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=Out

DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) | (0<<DDB3) | (0<<DDB2) | (0<<DDB1) | (1<<DDB0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=0

PORTB=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) | (0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (0<<PORTB1) | (0<<PORTB0);

// Port C initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRC=(0<<DDC7) | (0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) | (0<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTC=(0<<PORTC7) | (0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) | (0<<PORTC4) | (0<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) | (0<<PORTC0);

// Port D initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) | (0<<PORTD0);

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=(0<<WGM00) | (0<<COM01) | (0<<COM00) | (0<<WGM01) | (0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00);

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer1 Stopped

// Mode: Normal top=0xFFFF

// OC1A output: Disconnected

// OC1B output: Disconnected

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=(0<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (0<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (0<<WGM11) | (0<<WGM10);

TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) | (0<<WGM12) | (0<<CS12) | (0<<CS11) | (0<<CS10);

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer2 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC2 output: Disconnected

ASSR=0<<AS2;

TCCR2=(0<<PWM2) | (0<<COM21) | (0<<COM20) | (0<<CTC2) | (0<<CS22) | (0<<CS21) | (0<<CS20);

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=(0<<OCIE2) | (0<<TOIE2) | (0<<TICIE1) | (0<<OCIE1A) | (0<<OCIE1B) | (0<<TOIE1) | (0<<OCIE0) | (0<<TOIE0);

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

// INT2: Off

MCUCR=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00);

MCUCSR=(0<<ISC2);

// USART initialization

// USART disabled

UCSRB=(0<<RXCIE) | (0<<TXCIE) | (0<<UDRIE) | (0<<RXEN) | (0<<TXEN) | (0<<UCSZ2) | (0<<RXB8) | (0<<TXB8);

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// The Analog Comparator's positive input is

// connected to the AIN0 pin

// The Analog Comparator's negative input is

// connected to the AIN1 pin

ACSR=(1<<ACD) | (0<<ACBG) | (0<<ACO) | (0<<ACI) | (0<<ACIE) | (0<<ACIC) | (0<<ACIS1) | (0<<ACIS0);

SFIOR=(0<<ACME);

// ADC initialization

// ADC disabled

ADCSRA=(0<<ADEN) | (0<<ADSC) | (0<<ADATE) | (0<<ADIF) | (0<<ADIE) | (0<<ADPS2) | (0<<ADPS1) | (0<<ADPS0);

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=(0<<SPIE) | (0<<SPE) | (0<<DORD) | (0<<MSTR) | (0<<CPOL) | (0<<CPHA) | (0<<SPR1) | (0<<SPR0);

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) | (0<<TWIE);

//Alphanumeric LCD initialization

        

// Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:

// RS - PORTC Bit 0

// RD - PORTC Bit 1

// EN - PORTC Bit 2

// D4 - PORTC Bit 4

// D5 - PORTC Bit 5

// D6 - PORTC Bit 6

// D7 - PORTC Bit 7

// Characters/line: 16

lcd_init(40);

while (1)

      {

      // Place your code here

      jrk_dpn=ukur_jarak();

      sprintf(kata1,"jarak= %3d cm",x);

      lcd_gotoxy(0,0);

      lcd_putsf(kata1);

      delay_ms(500);

      lcd_gotoxy(0,1);

      lcd_putsf("ninuninu");

      delay_ms(500);

      }

}

IV. PERANCANGAN

Dalam pembuatan Alat Ukur Meteran Digital Berbasis ATMega16 ini perlu diuji untuk kesesuaian alat dengan prinsip kerjanya. Adapun langkah - langkah pengujian sebagai berikut :

1. Mengunggah program ke alat yang sudah dibuat , apakah sudah sesuai dengan fungsi logic yang dibuat atau tidak.
2. Menguji alat, apakah sudah sesuai dengan cara kerjanya atau tidak.

V. KESIMPULAN

Pada penelitian ini telah berhasil dirancang dan diimplementasikan sebuah alat ukur kapasitansi secara digital (Digital Capacitance Meter) berbasis mikrokontroler. Dari pembuatan alat ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut ;

1. Program yang teah dimasukkan ke Mikrokontroler ATMega16 telah bekerja dengan baik dan sesuai logic yang telah ditentukan.
2. Alat ukur ini mampu bekerja sesuai dengan fungsinya.

DAFTAR PUSTAKA

            Putra, A.E., “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55, Teori dan Aplikasi”, 2002, Penerbit Gava Media, Yogyakarta.

            Malik, M.I. dan Anistardi, “Bereksperimen dengan Mikrokontroler 8031”, 1997, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta.

            Parker, P.,”Capacitance Meter”, Gateway Projects & Technical Page, http://www.alphalink.com.

            Gendron, Laurier, “Digital Capacitance Meter”, 2000, http://members.shaw.ca/roma/dcm.htm.

LAMPIRAN

1. Power Point               (View)
2. Program                     (View)
3. Simulasi Proteus       (View)
4. Simulasi Alat             (View)
5. Video Presentasi       (View)
6. Jurnal                         (View)

BIODATA PENULIS

1. Amri Puji Hidayatul Muslikhin

Amri Puji Hidayatul Muslikhin. Penulis dilahirkan di Boyolali, 08 Maret pada Tahun 2002. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Gembor 4, SMP Negeri 2 Pasarkemis, dan SMK Penerbangan Dirghantara. Pada tahun 2020 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru Diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.20.0.04. Apabila terdapat kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghibungi melalui E-mail amrip2205@gmail.com.

2. Dhika Ardiyasa

Dhika Ardiyasa. Penulis dilahirkan di Kab. Pemalang , 21 Februari pada Tahun 2002. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 06 Petarukan, SMP Negeri 1 Petarukan, dan SMKN 1 Ampelgading. Pada tahun 2020 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru Diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.20.0.21. Apabila terdapat kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghibungi melalui E-mail dhikaardiyasa09@gmail.com 

3. Mahadita Pratiwi

Mahadita Pratiwi. Penulis dilahirkan di Pematangsiantar, 27 Maret pada Tahun 2002. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 095551 Siantar, SMP Negeri 1 Pematangsiantar, dan SMA Swasta Sultan Agung Pematangsiantar. Pada tahun 2020 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru Diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.20.0.16. Apabila terdapat kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghibungi melalui E-mail mahadita27@gmail.com

4. Octavia Rejika Wulandari

Octavia Rejika Wulandari. Penulis dilahirkan di Kab. Semarang , 03 Oktober pada Tahun 2002. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 02 Kalirejo, SMP Negeri 2 Ungaran, dan SMA N 2 Ungaran. Pada tahun 2020 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru Diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.20.0.21Apabila terdapat kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghibungi melalui E-mail octaviarejika06@gmail.com