BAB II

ANALISA HARDWARE

2.1 Analisa Blok Diagram

Light Detector Robot dapat dianalisis menjadi 3 blok seperti

pada diagram, di atas. Pada blok input disini diterangkan ada pada

sensor cahaya dan comparator, inputan ini di kendalikan dan

diproses oleh mikrokontroler AT89S51, kemudian driver adalah

rangkaian penggerak motor DC untuk menggerakkan output motor

DC tersebut. Semua blok dialiri oleh catu daya dalam pemrosesan

nya.

2.1.1 Blok Input

Sensor Komparator

11

12

Pada sensor, komponen utama yang dipakai adalah LDR

(Light Depend Resistance) dimana berfungsi sebagai sensor

cahaya yang menentukan nilai suatu input yg masuk untuk

diproses pada mikrokontroler. Jika LDR tidak terkena cahaya

maka nilai resistansinya akan high (bernilai 1) dan akan

menjadi tegangan hambatan yang akan masuk ke

komparator, kondisi lainnya ketika terkena cahaya

resistansinya akan low (bernilai 0) sehingga tidak ada

tegangan ke komparator.

Untuk komparator ini sebagai rangkaian pembanding

keluaran pembagi tegangan akan dibandingkan dengan

tegangan referensi (V+) untuk menetukan kondisi high atau

low pada keluarannya, sesuai dengan inputan pada cahaya

yang masuk. Pada kondisi robot mobil ini jauh dengan sumber

cahaya maka resistansi LDR sangat besar sehingga tegangan

masuk (V-) lebih positif daripada tegangan referensi, hal ini

mengakibatkan keluaran dari pembanding mendekati atau

sama dengan 0. Untuk kondisi sebaliknya yaitu saat dekat

dengan cahaya maka resitansi akan kecil sehingga tegangan

(V-) lebih negative daripada tegangan referensi, hal ini

mengakibatkan keluaran dari komparator akan mendekati

atau sama dengan +5 volt/.

Pada Light Detector Robot, terdapat dua buah sensor

yang digunakan, sehingga terdapat dua buah output dari

comparator yang akan dijadikan input pada blok proses

selanjutnya.

2.1.2 Blok Proses

13

Microcontroller

Microkontroler merupakan tempat untuk proses yang

mengolah 2 output dari komparator. Disini mikrokontroler

aktif dengan tegangan 5 volt dari port 4.0 dan ground pada

port 2.0 , input ada pada dua sensor yang berada pada port

2.1 untuk sensor 1 dan port 2.3 untuk sensor 2. Output ada

pada 4 port untuk 2 motor driver, untuk motor pertama ada di

port 1.4 dan 1.5 untuk motor kedua di port 5.6 dimana port-

port ini akan disambung pada IC L293D untuk proses driver

motor pada penjelasan selanjutnya.

Input reset pada pin 9 adalah reset master untuk

AT89S51. Pulsa transisi dari tinggi selama 2 siklus ke rendah

akan mereset mikrokontroler. Oscillator yang disediakan pada

chip dikemudikan dengan XTAL yang dihubungkan pada pin

18 dan pin 19. Diperlukan kapasitor penstabil sebesar 30 pF.

Besar nilai XTAL sekitar 3 MHz sampai 33 MHz. XTAL1 adalah

input ke pembalikan penguat osilator (inverting oscillator

14

amplifier) dan input ke clock internal pengoperasian

rangkaian. Sedangkan XTAL2 adalah output dari pembalikan

penguat osilator. Jika kita membuat table akan seperti berikut

:

Port Input Port Output2.1 2.2 1.4 1.5 1.6 1.70 0 0 0 0 00 1 0 1 1 01 0 1 0 0 11 1 0 0 0 0

Logika ‘1’ pada output akan memberikan tegangan 5 volt,

sedangkan ‘0’ tidak akan mengeluarkan tegangan (0 volt)

pada pin tersebut.

2.1.4 Blok Output

Motor Driver

Blok ouput pada rangkaian Light Detector Robot ini

adalah sebuah motor DC beserta driver nya pada IC L293D

sebagai penghubung mikrokontroler dan motor DC. IC ini

15

dapat dibagi menjadi dua bagian yang masing-masing

mendapat bagian yang berfungsi untuk menggerakkan satu

buah motor. Input pada blok ini merupakan output logika dari

microcontroller, dimana berupa cahaya yang masuk melalui

LDR dan akan mengirimkan dua keadaan pada dua sensor.

Motor akan bergerak jika salah satu sensor mendapat

tegangan 1 dan sensor lain dapet tegangan 0, jika sensor 1 =

sensor 2 maka motor akan tidak jalan. Pada IC L293D

terdapat dua VCC yaitu pada pin 7 12 volt dan pada pin 14

dapat tegangan 5 volt yang berfungsi menggerakkan motor

dengan dua kondisi, yaitu CW (clockwise/searah jarum jam)

dan CCW (counter clockwise/berkebalik arah jarum jam).

2.2 Komponen Elektronika yang Digunakan

Dalam penyusunan rangkaian Light Detector Robot, terdapat

berbagai jenis komponen elektronika. Berikut akan dijelaskan fungsi

komponen-komponen tersebut :

2.2.1 Resistor

a. Resistor (tetap)

Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang

memiliki fungsi menghambat arus listrik dengan

memproduksi penurunan tegangan diantara kedua

salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya, Resistor

digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit

16

elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling

sering digunakan.

b. Trimpot

Trimpot atau Trimmer potensiometer merupakan

komponen resistor 3 terminal seperti potensiometer biasa.

Jika ketiga terminal digunakan, trimpot berfungsi sebagai

rangkaian pembagi tegangan. Namun jika hanya 2 terminal

(terminal bagian tengah dan salah satu terminal bagian tepi)

yang digunakan, trimpot berfungsi sebagai variable resistor.

Nilai resitansi trimpot dapat diubah-ubah dengan

menggunakan obeng.

c. LDR (Light Dependent Resistor)

Light Dependent Resistor (LDR) atau disebut juga

fotokonduktor merupakan salah satu jenis sensor optic yang

digunakan dalam rangkaian elektronika. Seperti foto diode

LDR juga memanfaatkan itensitas cahaya. LDR disusun

menggunakan 2 buah pin yang bias dipasang secara bolak-

balik. LDR berfungsi mengubah intensitas cahaya menjadi

17

tahanan listrik (resistansi) pada rangkaian elektronika.

Resistansi yang dihasilkan LDR berubah sesuai perubahan

intensitas cahaya yang masuk. Semakin gelap atau semakin

sedikit intensitas cahaya yang masuk, resistansi keluaran LDR

semakin besar dan semakin terang atau semakin banyak

intensitas cahaya yang masuk, resistansi keluaran LDR

semakin kecil.

2.2.2 MinSys

MinSys adalah suatu desain microcontroller yang dapat

mempermudah pemakaian IC mikon. MinSys merupakan

produk yang diproduksi oleh berbagai macam perusahaan,

bentuk dan desainnya pun berbeda-beda namun memiliki

fungsi yang sama. MinSys terdiri dari beberapa komponen

seperti LED, Resistor, Kapasitor, Crystal Oscillator, dan IC

Mikon (AT89S51).

a. LED

LED (Light Emitting Diode) digunakan untuk mengubah

energy cahaya jika dikenal tegangan maju (forward bias).

Pada saat ini, LED tersedia dalam beberapa arna cahaya,

seperti merah, kuning, dan hijuan. LED berwarna biru sangat

langka. Pada dasarnya, semua warna dapat dihasilkan,

teteapi harga LED menjadi sangat mahal dan tidak efisien.

18

Pada MinSys, LED berfungsi sebagai penunjuk tegangan

activator MinSys.

b. Kapasitor

Kapasitor  adalah suatu alat yang dapat menyimpan

energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara

mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan

listrik.

Fungsi kapasitor adalah untuk menyimpan arus/tegangan

listrik. Untuk arus DC kapasitor berfungsi sebagai

isulator/penahan arus listrik, sedangkan untuk arus AC

berfungsi sebagai konduktor/melewatkan arus listrik.

c. Crystal Oscillator

Oscillator kristal adalah sebuah sirkuit elektronik yang

menggunakan resonansi mekanis dari getaran kristal

berbahan piezoelektrik untuk menciptakan sebuah sinyal

elektrik dengan frekuensi yang tertentu. Frekuensi ini

biasanya digunakan untuk mengidentifikasikan waktu atau

untuk memberikan sinyal clock yang stabil untuk sebuah

sirkuit digital gabungan, dan untuk menstabilkan frekuensi

19

transmitter dan receiver pada radio (sistem modulasi). Jenis

yang paling umum bahan piezoelektrik yang digunakan

adalah kristal kuarsa, karena sifatnya lebih stabil. Pada

MinSys, Oscillator kristal ini berfungsi untuk memberikan

clock tiap pengiriman sinyal data pada pin-pin IC mikon.

2.2.3 IC

Pada rangkaian Light Detector Robot, digunakan 3 jenis

IC, yaitu :

a. LM324

IC LM324 merupakan IC yang memiliki 14 pin dan

memiliki rangkaian 4 komparator dengan masing-masing 2

input dan 1 buah output. Letak kaki input dan output dapat

dilihat pada gambar IC di atas. Simbol comparator yang

terdapat di dalam IC tersebut adalah sebagai berikut :

dengan rumus comparator ialah :

Vout = [Vin(+) – Vin(-)] * 90% VCC

20

Hasil yang didapat dari operasi dalam […] merupakan

penunjuk tanda bagi nilai 90% VCC. Bila tegangan pada (+)

lebih positif dibandingkan tegangan pada (-) maka output

akan bersifat positif, sedangkan bila terjadi sebaliknya, maka

output akan bernilai negatif.

b. AT89s51

Mikrontroler AT89S51 memiliki pin berjumlah 40 dan

umumnya dikemas dalam DIP (Dual Inline Package). Masing-

masing pin pada mikrokontroler AT89S51 mempunyai

kegunaan sebagai berikut

Port 0

Port 0 merupakan port dua fungsi yang berada pada pin

32-39 dari AT89S51. Dalam rancangan sistem sederhana port

ini sebagai port I/O serbaguna. Untuk rancangan yang lebih

komplek dengan melibatkan memori eksternal jalur ini

dimultiplek untuk bus data dan bus alamat.

21

Port 1

Port 1 disediakan sebagai port I/O dan berada pada pin

1-8. Beberapa pin pada port ini memiliki fungsi khusus yaitu

P1.5 (MOSI), P1.6 (MISO), P1.7 (SCK) yang digunakan untuk

jalur download program.

Port 2

Port 2 ( pin 21-28 ) merupakan port dua fungsi yaitu

sebagai I/O serbaguna, atau sebagai bus alamat byte tinggi

untuk rancangan yang melibatkan memori eksternal.

Port 3

Port 3 adalah port dua fungsi yang berada pada pin 10-

17, port ini memiliki multi fungsi, seperti yang terdapat pada

tabel 1.1 berikut

BIT NAME BIT ADDRESS ALTERNATE FUNCTION

P3.0 RXD B0h Receive data for serial port

P3.1 TXD B1h Transmit data for serial port

P3.2 INT0 B2h External interrupt 0

P3.3 INT1 B3h External interrupt 1

P3.4 T0 B4h Timer/counter 0 external input

P3.5 T1 B5h Timer/counter 1 external input

P3.6 WR B6hExternal data memory write

strobe

p3.7 Rd B7hExternal data memory read

strobe

PSEN (Program Store Enable)

22

PSEN adalah sebuah sinyal keluaran yang terdapat

pada pin 29. Fungsinya adalah sebagai sinyal kontrol untuk

memungkinkan mikrokontroler membaca program (code) dari

memori eksternal. Biasanya pin ini dihubungkan ke pin OE

EPROM. Jika eksekusi program dari ROM internal atau dari

flash memori (ATMEL AT89SXX), maka PSEN berada pada

kondisi tidak aktif (high).

ALE (Address Latch Enable)

Sinyal output ALE yang berada pada pin 30 fungsinya

sama dengan ALE pada microprocessor INTEL 8085, 8088

atau 8086. Sinyal ALE dipergunakan untuk demultiplek bus

alamat dan bus data. Sinyal ALE membangkitkan pulsa

sebesar 1/6 frekuensi oscillator dan dapat dipakai sebagai

clock yang dapat dipergunakan secara umum.

EA (External Access)

Masukan sinyal EA terdapat pada pin 31 yang dapat

diberikan logika rendah (ground) atau logika tinggi (+5V). Jika

diberikan logika tinggi maka mikrokontroler akan mengakses

program dari ROM internal (EPROM/flash memori). Jika diberi

logika rendah maka mikrokontroler akan mengakses program

dari memori eksternal.

23

RST (Reset)

Input reset pada pin 9 adalah reset master untuk

AT89S51. Pulsa transisi dari tinggi selama 2 siklus ke rendah

akan mereset mikrokontroler.

Oscillator

Oscillator yang disediakan pada chip dikemudikan

dengan XTAL yang dihubungkan pada pin 18 dan pin 19.

Diperlukan kapasitor penstabil sebesar 30 pF. Besar nilai XTAL

sekitar 3 MHz sampai 33 MHz. XTAL1 adalah input ke

pembalikan penguat osilator (inverting oscillator amplifier)

dan input ke clock internal pengoperasian rangkaian.

Sedangkan XTAL2 adalah output dari pembalikan penguat

osilator

c. L293D

24

IC L293D merupakan IC yang memiliki 4

bridge/penghubung input dan output logika 0 dan 1. Untuk

penyederhanaan input kedua bridge, tiap sisi terdapat pin

enable input. Pada rangkaian Light Detector Robot, IC ini

menghubungkan logika yang dikirimkan oleh IC mikon

(sebagai input) dengan motor DC. Oleh karena tegangan

input maksimum hanya 5 volt, maka pada IC ini juga

ditambahkan Vs yang dapat dihubungkan dengan tegangan

yang lebih tinggi, sehingga output dari IC ini akan

mengeluarkan tegangan senilai dengan Vs. Tiap sisi memiliki

2 bridge yaitu pada input 1 terdapat pada pin 2 lalu ke output

1 pada pin 3, kemudian input 2 pada pin 6 ke output 2 pada

pin 5, pada bridge lainnya input 3 pada pin 10 ke output 3

pada pin 11, dan input 4 pada pin 15 ke output 4 pada pin 14.

2.2.4 Motor DC

25

Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya,

menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-

unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus

dimana diperlukan penyalaan torsi yang tinggi atau

percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. 

Motor DC yang memiliki tiga komponen utama:

• Kutub medan. Secara sederhada digambarkan bahwa

interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran

pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang

stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang

diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua

kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik

energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari

utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih

komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.

Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar

sebagai penyedia struktur medan.

• Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini

akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk

silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan

beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar

dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub,

sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika

hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub

utara dan selatan dinamo. 

26

• Kommutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam

motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus

listrik dalam dinamo. Kommutator juga membantu dalam

transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. 

Keuntungan utama motor DC adalah kecepatannya mudah

dikendalikan dan tidak mempengaruhi kualitas pasokan

daya. Motor DC ini dapat dikendalikan dengan mengatur :

• Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan

meningkatkan kecepatan.

• Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan

kecepatan.