RANCANGAN PROTOTIPE SISTEM KENDALI LAMPU LALU LINTAS MENURUT BOBOT BEBAN JALUR BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
Skripsi. Sistem Komputer. Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Gunadarma. 2012 https://
[email protected] Oleh : Irfan Budiansyah (21108031)
ABSTRAK Lampu lalu lintas merupakan instrument elektronik, atau sebuah komponen yang digunakan untuk mengatur lalu lintas. Mengambil dari istilah tersebut penulis meran cang sebuah prototipe sistem kendali lalu lintas sederhana menggunakan mikrokontroler Atmega8535. Prinsip kerja dari lampu lalu lintas ini adalah dengan mengatur lampu lalu lintas berdasarkan bobot beban jalur. Penggunaan sensor proximity yaitu untuk mendeteksi kepadatan serta melakukan pencacahan terhadap suatu jalur. Hasil dari perhitungan kepadatan ini akan menentukan lamanya pewaktu (timer) untuk setiap eksekusi lampu hijau. Lampu yang digunakan memiliki spesifikasi yang sama dengan lampu lalu lintas pada umumnya, untuk mengaktifkannya digunakan oktal high voltage high current darlington transistor array IC ULN 2803 sebagai antarmuka dari mikrokontroler yang dihubungkan pada beberapa relay. Secara elektronis system sudah bekerja dengan baik, jika diuji dari suatu simpul ke simpul lainnya dengan mengukur tegangan keluaran ataupun respon dari sensor yang digunakan. Kata Kunci : Sensor Proximity, Atmega 8535, Timer-counter, oktal high voltage high current darlington transistor array. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Perkembangan teknologi yang sangat pesat khususnya kemajuan di dunia elektronika dan komputer menyebabkan banyak dihasilkannya suatu penemuan penemuan yang dianggap baru sehingga dapat berguna bagi kehidupan manusia. Salah satu aplikasi dalam dunia elektonika dan komputer adalah mikrokontroler. Salah satu aplikasi yang menggunakan mikrokontroler yaitu sistem kendali lalu lintas. Sistem kendali ini merupakan salah satu aplikasi dengan menggunakan mikrokontroler dan sensor proximity (sensor yang terdiri dari Infrared dan Fotodiode) yang
dipasang sejajar dimasing - masing bagian jalan. Objek yang dijadikan sebagai acuan kendali yaitu kendaraan bermotor terutama mobil, aplikasi ini diciptakan sebagai salah satu evolusi melihat sistem kendali yang digunakan saat ini di Indonesia masih bersifat konvensional. Dalam artian masih bersifat manual contohnya dalam hal penanggulangan kepadatan lalu lintas yang masih mengikutsertakan campur tangan manusia dalam hal ini polisi untuk mengatur kelancaran lalu lintas, adapun faktor lain terjadi kondisi traffic jam yaitu sering terjadi pelanggaran aturan pada daerah jaring kuning, yaitu area tepat tengah perempatan, ketidak seimbangan bobot beban jalur, karakter ego pengemudi yang menentukan kali jalur dan
ego pengemudi pelanggar jalur, kemudian penggunaan timer atau pewaktu pada masing – masing kendali lalu lintas yang dirasa kurang efisien, maka diciptakan suatu pengembangan metode baru dimana metode yang digunakan dalam pengaplikasian sistem kendali lalu lintas ini bersifat otomatisasi modern. Adapun cara kerjanya yaitu mendahulukan jalur lalu lintas yang padat terlebih dahulu. Dalam hal ini metode priority scheduling sangatlah tepat digunakan. Dari beberapa alasan tersebut sensor proximity digunakan sebagai pendeteksi dari pada objek yang dituju yaitu berupa kendaraan roda empat. Dengan menggunakan bahasa C yaitu bahasa yang mandukung sistem kendali pada mokrokontroler ATmega 8535, serta masukan dari sensor proximity berupa sinyal analog yang dikonversi menjadi sinyal digital yang secara otomatis akan dilakukan pencacahan sebanyak objek yang melintas. Hasil dari rancangan ini yaitu berupa lampu merah, kuning, hijau sebagai indikator pananda operasi lalulintas itu bekerja. Asumsi dari kondisi lampu disini yaitu ketika salah satu jalur mengalami kepadatan berlebih dan sensor mencacah lebih dari batasan, maka jalur tersebut akan dioperasikan terlebih dahulu dengan mendapat giliran lampu hijau yang kapasitas waktunya lebih lama dari waktu normal, sebaliknya jika dijalur lain jumlah cacah yang dicounter kurang dari batasan, maka akan dioperasikan lamanya waktu hijau secara normal.
3. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat suatu prototipe sistem kendali lampu lalulintas pada jalur persimpangan, kemudian mencegah terjadinya kekacauan akibat bobot jalur yang berbeda dalam suatu proses yang sulit dikendalikan atau sulit dimodelkan dengan metode konvensional serta sebagai bahan untuk mencari besar kemungkinan dan peluang arus mana yang harus lebih dulu berjalan. Selanjutnya yaitu menjelaskan cara kerja dan pemrograman dari mikrokontroler Atmega 8535 sebagai sistem pengendali dalam prototipe ini. TINJAUAN PUSTAKA
1. Algoritma Penjadwalan Jenis-jenis algoritma penjadwalan adalah sebagai berikut : 1. Nonpreemptive, menggunakan konsep : a. FIFO (First In First Out) atau FCFS (First Come First Serve) b. SJF (Shortest Job First) c. HRN (Highest Ratio Next) d. MFQ (Multiple Feedback Queues) 2. Preemptive, menggunakan konsep : a. RR (Round Robin) b. SRF (Shortest Remaining First) c. PS (Priority Schedulling) d. GS (Guaranteed Schedulling) Klasifikasi lain selain berdasarkan dapat/tidaknya suatu proses diambil secara paksa adalah klasifikasi berdasarkan adanya prioritas di proses-proses, yaitu : 1) Algoritma penjadwalan tanpa 2. Rumusan Masalah berprioritas. Rumusan masalah penulis 2) Algoritma penjadwalan berprioritas, mengembangkan dari latar belakang masalah terdiri dari : yang telah diutarakan di atas. Adapun yang a) Berprioritas static menjadi perumusan masalah tersebut yaitu b) Berprioritas dinamis bagaimana cara mengatasi bobot beban jalur yang berlebih pada setiap jalur yang akan Dalam kasus ini metode penjadwalan yang dieksekusi ? digunakan yaitu metode Priority Schedulling (PS) Setiap proses diberi prioritas dan proses yang berprioritas tertinggi mendapat jatah
waktu lebih dulu (running). Diasumsikan bahwa masing-masing proses memiliki prioritas tertentu, sehingga akan dilaksanakan berdasar prioritas yang dimilikinya. Priority scheduling juga dapat dijalankan secara preemptive maupun non-preemptive. Pada preemptive, jika ada suatu proses yang baru datang memiliki prioritas yang lebih tinggi daripada proses yang sedang dijalankan, maka proses yang sedang berjalan tersebut dihentikan, lalu istem kendali dialihkan untuk proses yang baru datang tersebut. Kelemahan pada priority scheduling adalah dapat terjadinya indefinite blocking( starvation). Suatu proses dengan prioritas yang rendah memiliki kemungkinan untuk tidak dieksekusi jika terdapat proses lain yang memiliki prioritas lebih tinggi darinya. Ilustrasi yang dapat memperjelas prioritas tersebut adalah dalam komputer militer, dimana proses dari jendral berprioritas 100, proses dari kolonel 90, mayor berprioritas 80, kapten berprioritas 70, letnan berprioritas 60 dan seterusnya. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI Untuk mengetahui sejauh mana alat ini dapat diaplikasikan sesuai konsepnya maka akan dijabarkan beberapa spesifikasi atau komposisi dari rancangan prototipe sistem kendali lalulintas ini, diantaranya : 1. Perancangan prototipe ini akan dilakukan pada simpang 4 dengan asumsi setiap jalur hanya dilewati satu arah saja (oneway) dan hanya berlaku pada kedua jalur saja.
Gambar 1. Rancangan Prototipe Sistem Kendali Lampu Lalu lintas 2. Sistem yang akan dikendalikan dalam perancangan ini yaitu lampu lalu lintas yang mengindikasikan kondisi jalur pada saat normal atau tidak terjadi kepadatan dan pada saat tidak normal atau ketika batasan jumlah kendaraan pada suatu jalur melebihi batasan yang telah ditetukan. Apabila salah satu jalur mengalami kepadatan, maka akan dioperasikan terlebih dahulu. 3. Untuk mendeteksi objek, kepadatan dan pancacahan digunakan sensor proximity. Sensor ini akan dipasang pada badan jalan dengan jarak sekitar 500m (real life) dari simpul simpang. 4. Sistem kendali yang digunakan pada rancangan ini yaitu mikrokontroler Atmega 8535 yang bersifat programable dalam artian dapat diprogram ulang apabila terjadi kesalahan logika pemrograman. 5. Lampu yang digunakan adalah lampu pijar dengan spesifikasi yang hampir mendekati lampu lalulintas. Untuk pengaktifan lampu pijar tersebut digunakan oktal high voltage high current darlington transistor array IC ULN 2803 sebagai antarmuaka dari mikrokontroler yang dihubungkan pada
beberapa relay. Untuk lebih jelasnya digambarkan dalam bentuk diagram alur seperti gambar 3.2 di bawah ini.
juga untuk mencacah sebagai mengetahui kepadatan disuatu jalur.
asumsi
b. Komparator
Gambar 2. alur rancangan prototipe sistem kendali lalullintas 6. Masing – masing blok pada gambar 3.2 mempunyai sumber tegangan yang berbeda – beda. Seperti sensor proximity yang digunakan sebagai interrupt sensor beserta komparator dan mikroprosesor Atmega 8535 yang berasal dari sumber tegangan DC +5V, kemudian oktal high voltage high current darlington transistor array IC ULN 2803 dan relay berasal dari sumber tegangan DC +12V serta trafficlight yang membutuhkan tegangan AC sebesar +220V.
Gambar 4. Rangkaian Komparator Rangkaian komparator ini digunakan untuk membandingkan dua inputan antara kaki inverting dan kaki non inverting dengan inputan yang terhubung dari inframerah dan fotodiode. Output dari komparator berupa logika 0 atau 1. 2. Analisa Blok Proses a. Mikrokontroler
ANALISA DAN PEMBAHASAN 1. Analisa Blok Input a. Sensor Proximity
Gambar 5. Rangakaian Mikroprosesor
Gambar 3. Sensor Proximity Fungsi interrupt sensor atau sering dikenal dengan nama sensor proximity ini digunakan untuk mendeteksi objek berupa mobil atau kendaraan roda empat kemudian digunakan
Pada mikrokontroler ATmega 8535 port yang digunakan bersifat bidirectional yaitu setiap portnya dapat dijadikan sebakai input maupun output. Untuk penggunan port itu sendiri dapat di tentukan sesuai kebutuhan, tergantung fungsi dan fasilitas yang akan digunakan. Misalkan jika digunakan proses timer maka set
PORT input harus diletakan pada PORT yang Tabel 1. Perhitungan rata-rata arithmetic mean mempunya fungsi sebagai Timer contohnya dan geometri mean PORTB.1 kemudian jika ingin menggunkan interrupt maka gunakan PORTD.2 tau PORTD.3. untuk logika masukan dari % % komparator pada port input bernilai 0 dan NO KONDISI arith (kes.relatif) geo (kes.relatif) untuk keluaran karena menggunakan matrik tidak 0.9256 relay maka harus berlogika high atau 1. 1 padat 0.133 0.941 0.136 3. Analisa Blok Output a. Lampu Pijar Lampu tersebut akan aktif bila diberi tegangan sebesar AC 220V. Dan untuk mengaktifkannya digunakan oktal high voltage high current darlington transistor array sebagai antarmuka yang dihubungkan pada beberapa relay.
2
sedikit padat
0.4044
3
padat
0.071
0.415
0.073
0.4456
0.144
0.454
0.454
= 1.775
0.348 %
= 1.81
0.663 %
4. Hasil Pengamatan Perhitungan Rata-rata Waktu yang Dibutuhkan Kedua jenis metode perhitungan rata-rata yang digunakan menghasilkan nilai kesalahan relatif yang sangat kecil, artinya hampir tidak ada kesalahan relatif untuk setiap rata-rata waktu yang dieksekusi. Tapi dari kedua metode tersebut, metode arithmetic mean menghasilkan nilai yang rata-rata lebih kecil di banding metode geometric mean. Perbandingannya hanya terletak pada nilai dibelakang koma. Berikut tabel perbandingan nilai rata-rata antara arithmetic mean dan geometric mean.
KESIMPULAN Alat bekerja sesuai dengan rancangan dimana sensor bekerja sebagai pencacah untuk menentukan lamanya waktu hijau pada setiap jalur. Pencacahan dilakukan unutk mengidentifikasikan besar kemungkinan jalur mana yang harus dieksekusi terlebih dahulu. Diasumsikan dalam tiga kondisi dengan waktu eksekusi yang berbeda, jika cacahan pertama bernilai 5 maka waktu eksekusi yaitu sebesar 10 s untuk lampu hijau berikutnya dan diasumsikan tidak padat. Jika cacahan berikutnya jumlah counter sebesar 10 maka waktu eksekusi yaitu 20 s dan jika cacahan terus bertambah sebanyak 15 maka waktu eksekusi sebesar 30 s dan diasumsikan bahwa jalur tersebut mengalami kepadatan. Waktu tanggap untuk setiap eksekusi dilakukan dengan menggunakan dua metode perhitungan rata-rata yaitu arithmetic mean (1.77 S) dan geometric mean (1.81 S). Dari perbandingan kedua metode tersebut, metode arithmetic mean lebih tepat digunakan untuk mencara rata-rata waktu tanggap karena memiliki nilai kesalahan relatif yang sangat kecil (0.348 %).
atau hampir 0% dibanding menggunakan metode geometric mean (0.663 %.). DAFTAR PUSTAKA Andrianto, Heri, Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA16 Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR), Informatika, Bandung, 2008. Anonim, Modul Panduan Mikroprosessor, Laboratorium Elektronika dan Komputer Universitas Gunadarma, Depok, 2005. Anonim, Modul Panduan Elektronika Dasar , Laboratorium Elektronika dan Komputer Universitas Gunadarma, Depok, 2005. Bejo Agus, C & AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C Dalam Mikrokontroler ATMega8535, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2008. Green, DC, Komunikasi Data, Yogyakarta, Yogyakarta, 1996.
ANDI
Hayt, Jr, William H, Kemmerly, Jack E, Rangkaian Listrik Edisi Keempat, Erlangga Jakarta, 1993. Heryanto M. Ary.Std & Ir.Wisnu Adi P, Pemrograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler ATMega8535, ANDI Yogyakarta, Yogyakarta, 2008. Rusmadi, Dedy, Mengenal Telnik Elektronika Seri Elektronika, Pionir Jaya, Bandung, 2009. Sasongko, Bagus Hari, Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C, ANDI Yogyakarta, 2012.
