Robot Penghindar Halangan Sensor Ultrasonic PING))) Versi AT Mega 16 dan AT Mega 8

Kelelawar hewan nocturnal, yang berkeliaran di malam hari...meski berada dikegelapan, kelelawar dapat terbang bebas tanpa menabrak penghalang didepannya,, kelelawar dapat menghindari penghalang didepannya karena kelelawar dapat mengeluarkan gelombang ultrasonic, yang jika ada penghalang maka gelombang tersebut akan dipantulkan kembali dan diterima oleh telinga kelelawar yang lebar, sehingga kelelawar dapat menghindar secara spontan ketika didepannya ada penghalang.

Gambar 1. Prinsip kerja pengukuran jarak benda

Karakteristik Sensor Ultrasonic PING Paralax

Ultrasonik, sebutan untuk jenis suara diatas batas suara yang bisa didengar manusia. Seperti diketahui, telinga manusia hanya bisa mendengar suara dengan frekuensi 20 Hz sampai 20KHz. Lebih dari itu hanya beberapa jenis binatang yang mampu mendengarnya, seperti kelelawar dan lumba-lumba. Lumba-lumba bahkan memanfaatkan ultrasonik untuk mengindera benda-benda di laut. Dengan cara mengirimkan sebuah suara dan mengitung lamanya pantulan suara tersebut maka dapat diketahui jarak kapal selam dengan benda tersebut. Mula-mula suara dibunyikan, kemudian dihitung lama waktu sampai terdengar suara pantulan. Jarak dapat dihitung dengan mengalikan kecepatan suara dengan waktu pantulan. Kemudian hasilnya dibagi 2. Misalnya lama waktu pantulan adalah 1 detik, maka jaraknya adalah (344,424m/detik x 1 detik)/2 = 172m.

Ping))) Ultrasonic Range Finder, adalah modul pengukur jarak dengan ultrasonic buatan Paralax Inc. yang didesain khusus untuk teknologi robotika. Dengan ukurannya yang cukup kecil (2,1cm x 4,5cm), sensor seharga 350 ribu rupiah ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm. Keluaran dari Ping))) berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Lebar pulsanya bervariasi dari 115 uS sampai 18,5 mS.

Gambar 2. Sensor ultrasonic PING))) Paralax

Pada dasanya, Ping))) terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Pada modul Ping))) terdapat 3 pin yang digunakan untuk jalur power supply (+5V), ground dan signal. Pin signal dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler tanpa tambahan komponen apapun.

Ping))) mendeteksi objek dengan cara mengirimkan suara ultrasonik dan kemudian “mendengarkan” pantulan suara tersebut. Ping))) hanya akan mengirimkan suara ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler (Pulsa high selama 5uS). Suara ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40KHz akan dipancarkan selama 200uS. Suara ini akan merambat di udara dengan kecepatan 344.424m/detik (atau 1cm setiap 29.034uS), mengenai objek untuk kemudian terpantul kembali ke Ping))). Selama menunggu pantulan, Ping))) akan menghasilkan sebuah pulsa. Pulsa ini akan berhenti (low) ketika suara pantulan terdeteksi oleh Ping))). Oleh karena itulah lebar pulsa tersebut dapat merepresentasikan jarak antara Ping))) dengan objek.

Berdasarkan Datasheet

Jarak = (Lebar Pulsa/29.034uS)/2 (dalam cm)

Jarak = (Lebar Pulsa x 0.034442)/2 (dalam cm)

Karena 1/29.034 = 0.34442

Berdasarkan Perhitungan Kalibrasi Bolabot Institute

Jarak = Lebar Pulsa * 0.020+0.252(dalam cm)

Nilai tersebut berbeda dengan nilai datasheet, sehingga penulis menyarankan untuk melakukan kalibrasi ulang jika akan menggunakan sensor ultrasonik PING))) agar lebih teliti.

Desain Robot Penghindar Halangan Sensor ultrasonik

Berikut adalah desain robot BOLABOT TECHNO ROBOTIC INSTITUTE (www.bolabot.com)menggunakan Proteus:

Gambar 3. Desain robot avoider ultrasonic dengan ATMega 16 dan LCD

Program CV AVR Robot Avoider Ultrasonic

Menggunakan Mikrokontroler ATMega 16 dan LCD 16x2

/*****************************************************

This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.05.0 Professional

Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Project :

Version :

Date    : 13/08/2013

Author  :

Company :

Comments:

Chip type               : ATmega16

Program type            : Application

AVR Core Clock frequency: 12,000000 MHz

Memory model            : Small

External RAM size       : 0

Data Stack size         : 256

*****************************************************/

#include <mega16.h>

// Alphanumeric LCD Module functions

#include <alcd.h>

#include <delay.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

unsigned int hitung;

float jarak;

unsigned char data[16];

void RF1(void)

{

    unsigned int i=0;

    hitung=0;                                                                                    

    DDRA.0=1;

    PORTA.0=1;

    delay_us(5);

    PORTA.0=0; 

    DDRA.0=0;

    PORTA.0=1;

    while(PINA.0==0){i++; if(i>=10000) break;}

    while(PINA.0==1){hitung++; if(hitung>=10000) break;}

    PORTA.0=0;

    delay_ms(10);

}

// Timer 0 overflow interrupt service routine

interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)

{

// Place your code here

}

// Declare your global variables here

void main(void)

{

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=Out Func4=Out Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=0 State4=0 State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTD=0x00;

DDRD=0x30;

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: 11,719 kHz

// Mode: Fast PWM top=0x00FF

// OC1A output: Inverted

// OC1B output: Inverted

// 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=0xF1;

TCCR1B=0x0D;

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=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

// INT2: Off

MCUCR=0x00;

MCUCSR=0x00;

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

TIMSK=0x01;

// USART initialization

// USART disabled

UCSRB=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC disabled

ADCSRA=0x00;

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=0x00;

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=0x00;

// Alphanumeric LCD initialization

// Connections 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(16);

// Global enable interrupts

#asm("sei")

lcd_gotoxy (2,0) ;

lcd_putsf ("== welcome ==") ;

lcd_gotoxy(2,1);

lcd_putsf("==To Bolabot==");          

delay_ms(1000);

DDRD.2=1;   // OUTPUT MOTOR KIRI

DDRD.3=1;   // OUTPUT MOTOR KIRI

DDRD.6=1;   // OUTPUT MOTOR KANAN

DDRD.7=1;   // OUTPUT MOTOR KANAN

PORTD.2=1;

PORTD.3=1;

PORTD.6=1;

PORTD.7=1;

//kecepatan motor kiri

OCR1A=250;

//kecepatan motor kiri

OCR1B=250;

while (1)

      {

        RF1();

        // Persamaan konversi jarak hasil kalibrasi

        jarak = hitung*0.020+0.252;

        sprintf(data,"%0.001f cm", jarak);

        lcd_clear();

        lcd_gotoxy (0,0) ;

        lcd_putsf ("==JARAK==") ;

        lcd_gotoxy(0,1);

        lcd_puts(data);

        delay_ms(100);

        if (jarak<=20)

        {

        PORTD.2=0;

        PORTD.3=1;

        PORTD.6=0;

        PORTD.7=0;

        delay_ms(1000);

        PORTD.2=1;

        PORTD.3=0;

        PORTD.6=1;

        PORTD.7=0;

        }

        else

        {

        PORTD.2=1;

        PORTD.3=0;

        PORTD.6=1;

        PORTD.7=0;

        }

       

      }

}

Menggunakan Mikrokontroler ATMega 8 tanpa LCD

/*****************************************************

This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.05.0 Professional

Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Project : Robot Avoider Ultrasonic

Version : I

Date    : 2/18/2013

Author  : Mada Sanjaya WS, Ph.D

Company : Bolabot Techno Robotic Institute

Comments: -

Chip type               : ATmega8

Program type            : Application

AVR Core Clock frequency: 12.000000 MHz

Memory model            : Small

External RAM size       : 0

Data Stack size         : 256

*****************************************************/

#include <mega8.h>

#include <delay.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

unsigned int hitung;

float dutu;

void RF1(void)

{

    unsigned int i=0;

    hitung=0;

    DDRC.5=1;

    PORTC.5=1;

    delay_us(5);

    PORTC.5=0; 

    DDRC.5=0;

    PORTC.5=1;

    while(PINC.5==0){i++; if(i>=10000) break;}

    while(PINC.5==1){hitung++; if(hitung>=10000) break;}

    PORTC.5=0;

    delay_ms(10);

}

interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)

{

    

}

// Declare your global variables here

void main(void)

{

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=Out Func1=Out Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=0 State1=0 State0=T

PORTB=0x00;

DDRB=0x06;

// Port C initialization

// Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: 11.719 kHz

// Mode: Fast PWM top=0x00FF

// OC1A output: Non-Inv.

// OC1B output: Non-Inv.

// 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=0xA1;

TCCR1B=0x0D;

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=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

MCUCR=0x00;

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

TIMSK=0x00;

// USART initialization

// USART disabled

UCSRB=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC disabled

ADCSRA=0x00;

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=0x00;

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=0x00;

DDRD.5=1; // definisi output ke motor kiri

DDRD.6=1; // definisi output ke motor kiri

DDRD.7=1; // definisi output ke motor kanan

DDRB.0=1; // definisi output ke motor kanan

PORTD.5=1;

PORTD.6=1;

PORTD.7=1;

PORTB.0=1;

while (1)

{

RF1();

dutu = hitung*0.020+0.252; // rumus jarak berdasarkan kalibrasi sensor

if (dutu<=20) //jika jarak terhadap penghalang kurang dari sama dengan 20 cm

{

OCR1A=100;

OCR1B=100;

PORTD.5=0;

PORTD.6=1;

PORTD.7=0;

PORTB.0=0;

delay_ms(1000);

OCR1A=100;

OCR1B=100;

PORTD.5=1;

PORTD.6=0;

PORTD.7=1;

PORTB.0=0;}

else{

OCR1A=100;

OCR1B=100;

PORTD.5=1;

PORTD.6=0;

PORTD.7=1;

PORTB.0=0;}

      }

}

Realisasi Hardware Robot Avoider Ultrasonik PING)))

Berikut adalah video yang telah diunggah di youtube

Copyright 2013© Profesor Bolabot