PROTOTIPE SISTEM KONTROL LAMPU LALU LINTAS OTOMATIS MENGGUNAKAN LDR SEBAGAI SENSOR KEPADATAN KENDARAAN BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA16
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh
Rahmad Hidayat 12.21.0671
Kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMASI DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2014
2
PROTOTYPE AUTOMATIC TRAFFIC LIGHT CONTROL SYSTEM USING LDR AS a SENSOR OF VEHICLE DENSITY BASE ON MICROCONTROLLER ATMEGA16
PROTOTIPE SISTEM KONTROL LAMPU LALU LINTAS OTOMATIS MENGGUNAKAN LDR SEBAGAI SENSOR KEPADATAN KENDARAAN BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA16
Rahmad Hidayat Melwin Syafrizal Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM YOGYAKARTA
ABSTRACT ATCS (Automatic Traffic Light Control System) has been used in major cities to prevent congestion. But the increasing number of vehicles cause less than optimal functioning ATCS. Stacking of vehicles at traffic light intersection rife much lost time resulted street rider, wasted fuel and air pollution. Traffic light system which can detect the density of vehicles is one of the solutions to reduce vehicle congestion at a traffic light intersection, the system will prioritize the flow of solid vehicle with a longer path, so it can parse the density of vehicles. The system is governed by the ATMEGA16 microcontroller sensor LDR (Light Dependent Resistor) as a detector of vehicle density. LDR will it signals to the microcontroller output is then processed into a green flame becomes longer time to parse the density of vehicles. Keywords: Microcontroller,ATMEGA16, LDR
3
1.
Pendahuluan Kemacetan
merupakan
permasalahan
utama
yang
sering
kita
jumpai.
Penumpukan kendaraan di persimpangan lampu lalu lintas (traffic light) sering terjadi di jalan jalan utama. Sedangkan lampu lalu lintas itu sendiri adalah sebuah system yang dibuat untuk mengatur lewatnya arus kendaraan di sebuah persimpangan supaya tidak terjadi kemacetan dan
memberikan dampak
positif terhadap keamanan serta
keselamatan pengendara baik roda dua ataupun roda empat. Penumpukan kendaraan di persimpangan lampu lalu lintas dari satu arah yang cukup lama, sementara arah yang lain kosong, dapat menimbulkan pemborosan bahan bakar kendaraan. Bahan bakar kendaraan yang saat ini banyak digunakan berasal dari fosil yang cadangannya terbatas. Pencemaran udara melalui asap knalpot memberi dampak pencemaran udara dan sangat tidak ramah lingkungan. Lampu merah (berhenti) yang lama menyebabkan kemacetan panjang yang merugikan banyak orang dan lingkungan. Sistem lampu lalu lintas hanya membagi waktu antara kendaraan yang berhak jalan dan kendaraan yang wajib berhenti secara berulang ulang dengan waktu berhenti (merah) dan waktu jalan (hijau) yang sudah ditentukan. Lampu lalu lintas tidak dapat mendeteksi jumlah arus kendaraan dari arah mana yang
ramai dan sepi. Sehingga
kemacetan panjang di salah satu titik lampu lalu lintas diakibatkan oleh ramainya kendaraan yang akan melewati persimpangan lampu lalu lintas.
2.
Landasan Teori
2.1
Mikrokontroller ATmega16
2.1.1
Pengertian Mikrokontroller ATmega16 Atmel AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang
elektronika dan instrumentasi. Mikrokontroler AVR ini memiliki arsitektur Reduce Instruction Set Computing (RISC) delapan bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock. Nama AVR sendiri berasal dari Alf (Egil Bogen) and Vegard (Wollan)'s Risc processor, dimana Alf Egil Bogen dan Vegard Wollanadalah dua penemu berkebangsaan Norwegia yang menemukan mikrokontroller AVR yang kemudian diproduksi oleh Atmel.
4
2.1.2
Skema Mikrokontroller ATmega16
Gambar 2.1 Skema Mikrokontroller ATmega16
2.1.3
Spesifikasi Mikrokontroller ATmega16
Tabel 2.1 Spesifikasi Mikrokontroller ATmega16
Flash Seri
RAM (Bytes)
Pin I/O
UART
ADC 10-bit
(KBytes)
ATmega8
8
1024
23
1
6/8
ATmega8535
8
512
32
1
8
ATmega16
16
1024
32
1
8
2.2
Light Dependent Resistor ( LDR ) Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk
mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang
5
tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.(Sumisjokartono : 1985)
Gambar 2.2 LDR
3.
Analisis Dan Perancangan Sistem
3.1
Analisis Kebutuhan Alat dan Bahan
3.1.1
Analisis Kebutuhan Hardware Perancangan prototipe sistem kontrol lampu lalu lintas otomatis ini terbagi atas
dua bagian, yaitu perancangan hardware dan perancangan software. Perancangan hardware menggunakan mikrokontroller ATMEGA16 yang sudah ada dan berbagai pelengkap hardware lainnya. Sedangkan perancangan software terdiri dari perancangan program mikrokontroller.
Tabel 3.1 Kebutuhan Hardware No. 1
Komponen Mikrokontroller
Jumlah
Harga (Rp)
Total (Rp)
2
80.000
160.000
ATMEGA16 2
LCD 16x2
1
50.000
50.000
3
LED
20
100
2000
4
LDR
8
2000
16.000
5
Relay
4
3.000
12.000
6
Seven Segmen
8
6000
48.000
8
Adaptor 5V
1
35.000
35.000
9
Resistor 500 ohm
10
100
1000
10
PCB @meter
1
35.000
35.000
11
Rangka alumunium
1
25.000
25.000
6
(40x40cm) 12
Papan acrylic
2
43.000
86.000
(40x40cm)
Total
3.1.2
470.000
Analisis Kebutuhan Software
Tabel 3.2 Kebutuhan Software No 1
2
Software
Fungsi
Cadsoft Eagle
Digunakan untuk menggambar diagram
Layout Editor
rangkaian elektronika (wired diagram)
Bascom AVR
Digunakan untuk menuliskan program arduino uno dengan bahasa pemograman basic
3
Khazama
Digunakan untuk mengunduh program dari BASCOM AVR ke Mikrokontroller
3.2
Perancangan Sistem
Gambar 3.1 Diagram Blok Input Output
7
Gambar 3.2 Flowchart Prototype Traffic Light Control
8
Keterangan Flowchart : Awal alat dinyalakan maka berlanjut ke proses inisiasi program, setelah itu lampu lalu lintas akan berjalan norma seperti biasa dengan kondisi kepadatan kendaraan sepi. Selanjutnya apabila ada penambahan jumlah kepadatan kendaraan yang terdeteksi oleh sensor LDR maka sensor akan memberikan informasi kepada mikrokontroller dan mikrokontroller akan mengatur waktu nyala lampu hijau untuk lebih lama supaya mengurai kemacetan.
3.2
Rangkaian Perangkat Keras Secara umum bagian perangkat keras yaitu elektronik.
3.2.1
Elektronik Dalam rangkaian elektronik terdapat mainboard, mainboard terdapat dalam
rangkaian mikrokontroller ATMEGA16. Di dalam mikrokontroller ATMEGA16 terdapat komponen-komponen elektronik lainnya yang mendukung rangkaian untuk dijadikan fungsi sebagai otak atau pengendali utama pada alat. Terdapat beberapa PIN mikrokontroller yang dijadikan input output. Rangkaian prototipe lampu lalu lintas otomatis ini dibagi menjadi beberapa blok, yaitu blok masukan (input), blok proses, dan blok keluaran (output).
3.2.1.1 Blok Masukan (input) Blok masukkan dari rangkaian ini adalah sensor LDR yang berfungsi mendeteksi kepadatan kendaraan. Terdapat 2 sensor LDR yang terpasang tiap sisi jalan pada prototipe.
9
Gambar 3.1 Blok Masukan Sensor LDR
LDR digunakan sebagai pendeteksi sensor kepadatan kendaraan. LDR berfungsi sebagai saklar atau switch apabila tidak ada benda yang menutupi antara LED dengan LDR dalam hal ini benda diartikan sebagai kendaraan maka relay LDR akan bernilai 0 (nol). Sehingga informasi yang diberikan kepada mikrokontroller yaitu kondisi jalan normal. Apabila satu LDR ada yang tertutup benda maka relay akan bernilai 1 dan memberikan informasi kepada mikrokontroller kondisi kendaraan sedang. Jika kedua LDR tertutup informasi yang didapat keadaan ramai.
3.2.1.2 Blok Proses Blok proses terdapar pada mikrokontroller ATMEGA16. Didalam mikrokontroller ATMEGA16 terdapat 28 PIN yang masing masing mempunyai fungsi. Terdapat beberapa PIN yang berfungsi sebagai input-output. PIN input yaitu berfungsi sebagai masukkan informasi dari LDR yang kemudian diproses dan menghasilkan output.
10
Gambar 3.2 Blok Proses Mikrokontroller ATMEGA16
3.2.1.3 Blok Keluaran (Output) Blok keluaran terdiri dari LED sebagai traffic light, Seven Segmen sebagai informasi waktu nyala lampu merah, kuning, hijau (countdown timer) dan LCD sebagai informasi kondisi keramaian kendaraan pada setiap sisi jalan.
11
Gambar 3.3 Blok Keluaran LED, Seven Segmen, LCD
3.3
Rangkaian Keseluruhan Pada bagian ini menampilkan keseluruhan dari rancangan rangkaian yang
dibuat. Dari rangkaian ATMEGA16
input, process, output. Pada rangkaian mikrokontroller
membutuhkan
aliran
tegangan
sebesar
9
volt.
Pada
rangkaian
mikrokontroller ATMEGA16 terdiri dari beberapa modul yang digunakan sebagai input dan
output
sebagai pengendali utama atau proses yang akan digunakan untuk
mengendalikan alat. Sebagai pengendali input mikrokontroller ATMEGA16 dihubungkan dengan sensor LDR. Sedangkan pada output, mikrokontroller ATMEGA16 dihubungkan dengan LED, Seven Segmen dan LCD.
12
Gambar 3.4 Prototipe Rangkaian Keseluruhan
3.4
Perancangan Software Software yang digunakan dalam pembuatan alat ini adalah Software BASCOM
AVR. Perancangan program diawali dari alur flowchart yang sudah dibuat, kemudian menuliskan program pada software Bascom-AVR. Kemudian program di compile dalam ekstensi *.HEX. Selanjutnya, dengan
software Khazama AVR Programmer, program
didownload (dimasukan) ke Atmega16.
4
Implementasi Dan Pembahasan
4.4
Hasil Pengujian Prototipe Prototipe ini adalah simulasi sistem lampu lalu lintas otomatis. Sistem ini
menggunakan sensor LDR sebagai pendeteksi kepadatan kendaraan. Ketika sensor mendeteksi jumlah arus kendaraan dalam kondisi sedang atau ramai maka akan menghasilkan output nyala lampu hijau menjadi lebih lama, sedangkan untuk nyala lampu merah yang terdeteksi jumlah arus kendaraan sepi maka akan menyala lebih lama dan hijau lebih cepat.
13
Kategori kepadatan kendaraan dilihat dari panjang penumpukan kendaraan yang ada pada perempatan lampu merah. Diasumsikan data panjang kendaraan sebagai berikut : Tabel 4.1 Data Kendaraan Kendaraan
Jenis
Panjang
Mobil besar
Minibus
4 meter
Mobil kecil
City car
3 meter
Kendaraan panjang dan lebar
Truk dan bis
10 eter
Kendaraan yang akan melewati lampu lalu lintas yaitu bervariasi dengan bentuk dan panjang kendaraan yang berbeda beda. Berdasarkan data panjang kendaraan pada table 4.1 dapat dikategorikan kondisi kepadatan kendaraan pada sebuah perempatan lampu merah pada tabel berikut :
Tabel 4.2 Kondisi Kepadatan Lalu Lintas Kondisi
Panjang Penumpukan Kendaraan
Sepi
Kurang dari 100 meter
Sedang
100 sampai 200 meter
Ramai
Lebih dari 200 meter
Dari kondisi kepadatan kendaraan di lapangan maka peletakan sensor sebagai pendeteksi kepadatan kendaraan berjarak tiap 100 meter. Sensor 1 dipasang 100 meter dari lampu lalu lintas dan sensor 2 dipasang berjarak 200 meter dari lampu lalu lintas. Ilustrasi skema dapat dilihat pada berikut :
14
Gambar 4.1 Skema Prototipe
Hasil uji coba prototipe dibuat dengan hitungan nyala waktu dalam kondisi sepi adalah hijau 5 detik dan merah 10 detik. Sehingga untuk nilai waktu nyala lampu hijau dan merah dalam kondisi sedang atau ramai dapat dilihat pada gambar dan tabel hasil uji coba berikut ini :
\
15
Tabel 4.3 Pengujian Sistem Kerja Prototipe
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Sisi
Sensor yang
Kondisi
Waktu Nyala
Waktu Nyala Lampu
Jalan
menyala
(Tampil Di LCD)
Lampu Hijau
Merah
A
0
Sepi
5
B
0
Sepi
5
5
C
0
Sepi
5
10
D
0
Sepi
5
15
A
1
Sedang
10
B
0
Sepi
5
10
C
0
Sepi
5
15
D
0
Sepi
5
20
A
1
Sedang
10
B
1
Sedang
10
10
C
0
Sepi
5
20
D
0
Sepi
5
25
A
1
Sedang
10
B
1
Sedang
10
10
C
0
Sepi
5
20
D
1
Sedang
10
25
A
1
Sedang
10
B
2
Ramai
15
10
C
2
Ramai
15
25
D
1
Sedang
10
40
A
2
Ramai
15
B
2
Ramai
15
15
C
2
Ramai
15
30
D
2
Ramai
15
45
16
5
Kesimpulan
5.4
Kesimpulan Dari hasil perancangan “ PROTOTIPE SISTEM KONTROL LAMPU LALU
LINTAS
OTOMATIS
MENGGUNAKAN
LDR
SEBAGAI
SENSOR
KEPADATAN
KENDARAAN BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA16 “, dapat ditarik kesimpulan yaitu : 1. Perancangan prototipe lampu lalu lintas otomatis memanfaatkan sensor LDR berbasis mikrokontroller ATMEGA16 terbagi atas dua bagian yaitu perancangan hardware dan software. Perancangan hardware terbagi atas dua buah Mikrokontroller ATMEGA16, LDR, LED, Seven Segmen dan LCD. Sedangkan perancangan software terdiri dari perancangan program basic (BASCOM). 2. Alat ini merupakan prototipe sebagai simulasi dimana sistem lampu rambu lalu lintas biasa pada sebuah perempatan dibuat menjadi sistem lampu rambu lalu lintas yang pintar dengan adanya sensor yang dapat mendeteksi kepadatan kendaraan. Sehingga ketika jumlah kendaraan pada lampu lalu lintas terdeteksi ramai maka sistem akan bekerja dengan memprioritaskan lampu hijau (jalan) untuk lebih lama dan merah (berhenti) untuk lebih cepat. 3. Alat ini dapat diimplementasikan pada perempatan lampu lalu lintas sebagai sistem yang dapat mengurangi kemacetan atau penumpukan kendaraan pada lampu lalu lintas.
5.5
Saran Dari perancangan sistem yang telah direalisasikan pada skripsi ini, diharapkan
dapat menjadi dasar penelitian lebih lanjut, mengingat banyaknya kekurangan maka perlu pengembangan lebih lanjut pada waktu yang akan datang. Adapun saran-saran untuk skripsi ini adalah :
1. Sistem dibuat lebih pintar, misalnya dapat mendeteksi kendaraan penting seperti mobil ambulance, sehingga ketika kendaraan ambulance melintas lampu lalu lintas akan memprioritaskan arus kendaraan yag akan dilalui mobil ambulance tersebut. 2. Sistem dibuat menggunakan sensor yang lebih optimal untuk mendeteksi kepadatan kendaraan agar dapat diketahui jumlah kendaraan yang melintas setiap harinya. 3. Kedepannya
agar
sistem
ini
dapat
dikembangkan
diimplementasikan pada perempatan lampu lalu lintas.
17
dan
benar
benar
DAFTAR PUSTAKA
Budiharto, Widodo . 2010 . Elektronika Digital dan Mikroprosessor . Jogja : Andi EP, Agfianto . 2010 . Tip dan Trik Mikrokontroler AT89 dan AVR . Jogja : Gava Media Rahman, Achmad . 2003 . Keterampilan Elektronika 3 . Bandung : Ganeca Exact Rika
Mayasari,2009,ANALISIS
EFEKTIVITAS
LAMPU
LALU
LINTAS
http://eprints.uns.ac.id/4660/1/134810908201008121.pdf Sumisjokartono . 1985 . Elektronika Praktis . Jakarta : Gramedia Steven F. Barrett University of Wyoming.Arduino Microcontroller Processing for Everyone! Part I.Laramie,WY Winot, Ardi . 2010 . Mikrokontroler AVR Atmega8/32/16/8535 dan Pemogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR . Bandung : Informatika
18
