Lalu Lintas

BAB III
METODOLOGI PERANCANGAN


3.1 Pengenalan Lampu Lalu Lintas
Lampu lalu lintas adalah perangkat yang digunakan untuk mengatur lalu lintas. Rangkaian LED Traffic Lights ini terdiri dari tiga macam keluaran, yaitu LED yang berwarna merah, kuning dan hijau pada masing-masing bagian. Rangkaian ini, memiliki input tegangan sekitar +9 Volt DC. Rangkaian lampu lalu lintas ini menggunakan IC ULN 2003 dan sisitim Minimum ( Mikrokontroler AT89S52) .Disini IC yang berperan penting adalah IC ULN 2003 karena IC ini mempunyai fungsi, yaitu sebagai penguat. Sedangkan pada IC Mikrokontroler AT89S52 berfungsi untuk menjalankan semua program dalam rangkaian Lampu Lalu Lintas atau dengan kata lain bahwa IC Mikrokontroler AT89S52 ini sebagai pokok utama dalam menjalankan rangkaian lampu lalu lintas ini .
Pada umumnya arah perpindahan lampu lalu lintas dapat diatur sesuai dengan arah jarum jam (clockwise) atau berlawanan arah jarum jam (counter clockwise). Proses pengaturan perpindahan lampu lalu lintas pada penelitian ini mengikuti arah seperti ditunjukkan pada Lampu lalu lintas bekerja secara bergantian pada tiap jalur sesuai dengan waktu yang sudah ditentukan dengan urutan menyala lampu hijau, lampu kuning dan lampu merah.

3.1.1 Mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler adalah central processing Unit (CPU) yang disertai memori sarta sarana input / output dan dibuat dalam bentuk chip. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler produksi ATMEL dengan nomor seri AT89S52. Kecepatan Mikrokontroler hingga 1 microsecond (μs) sehingga sangat mendukung kecepatan yang diperlukan untuk robot. Selain itu mikrokontroler ini dilengkapi dengan fitur In System Programmable (ISP), artinya dalam diprogram pada PCB robot tanpa harus melepas mikrokontroler tersebut dari PCB sehingga lebih mudah (praktis). Mikrokontroler AT89S52 ini harganya lebih murah dibanding dengan jenis mikrokontroler yang lain. Bahasa pemrograman menggunakan bahasa C dari Franklin software, sehingga lebih mudah dalam melakukan perhitungan secara matematika, hal ini akan membantu dalam pembuatan algoritma.
IC AT89S52 merupakan IC pemprograman yang dapat dapat kita isi dengan bahasa pemrograman (Assembly) sesuai dengan program yang akan kita buat. Dalam hal ini, program yang digunakan adalah Pinnacle-52. Program yang kita buat sesuai dengan lama lampu yang akan menyala. Pada IC ini terdapat port yang digunakan untuk menentukan program. Program yang dimaksud dapat dilihat sebagai berikut :

;***************************
;** program traffic light **
;***************************

ORG 0H
MULAI: MOV P0,#0FFH
MOV P2,#0FFH

;***************************
;****** PROGRAM UTAMA ******
;***************************

;***LAMPU HIJAU 15 DETIK***
S1: JB P1.0,S2 MOV P0,#0F3H ; UTARA HIJAU
MOV P2,#0F6H
CALL DELAY
MOV P0,#0F5H ; UTARA KUNING
CALL DLY
MOV P0,#0DEH ; BARAT HIJAU
MOV P2,#0F6H
CALL DELAY
MOV P0,#0EEH ; BARAT KUNING
CALL DLY
MOV P2,#0F3H ; SELATAN HIJAU
MOV P0,#0F6H
CALL DELAY
MOV P2,#0F5H ; SELATAN KUNING
CALL DLY
MOV P2,#0DEH ; TIMUR HIJAU
MOV P0,#0F6H
CALL DELAY
MOV P2,#0EEH ; TIMUR KUNING
CALL DLY
LJMP MULAI

;***LAMPU HIJAU 30 DETIK***
S2: JB P1.1,S3
MOV P0,#0F3H ; UTARA HIJAU
MOV P2,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P0,#0F5H ; UTARA KUNING
CALL DLY
MOV P0,#0DEH ; BARAT HIJAU
MOV P2,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P0,#0EEH ; BARAT KUNING
CALL DLY
MOV P2,#0F3H ; SELATAN HIJAU
MOV P0,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P2,#0F5H ; SELATAN KUNING
CALL DLY
MOV P2,#0DEH ; TIMUR HIJAU
MOV P0,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P2,#0EEH ; TIMUR KUNING
CALL DLY
LJMP MULAI
BALIK: LJMP MULAI

;***LAMPU HIJAU 45 DETIK***
S3: JB P1.2,S4
MOV P0,#0F3H ; UTARA HIJAU
MOV P2,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P0,#0F5H ; UTARA KUNING
CALL DLY
CALL DLY
MOV P0,#0DEH ; BARAT HIJAU
MOV P2,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P0,#0EEH ; BARAT KUNING
CALL DLY
CALL DLY
MOV P2,#0F3H ; SELATAN HIJAU
MOV P0,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P2,#0F5H ; SELATAN KUNING
CALL DLY
CALL DLY
MOV P2,#0DEH ; TIMUR HIJAU
MOV P0,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P2,#0EEH ; TIMUR KUNING
CALL DLY
CALL DLY
LJMP MULAI

;***LAMPU HIJAU 60 DETIK***
S4: JB P1.3,BALIK
MOV P0,#0F3H ; UTARA HIJAU
MOV P2,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P0,#0F5H ; UTARA KUNING
CALL DLY
CALL DLY
MOV P0,#0DEH ; BARAT HIJAU
MOV P2,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P0,#0EEH ; BARAT KUNING
CALL DLY
CALL DLY
MOV P2,#0F3H ; SELATAN HIJAU
MOV P0,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P2,#0F5H ; SELATAN KUNING
CALL DLY
CALL DLY
MOV P2,#0DEH ; TIMUR HIJAU
MOV P0,#0F6H
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
CALL DELAY
MOV P2,#0EEH ; TIMUR KUNING
CALL DLY
CALL DLY
LJMP BALIK

DELAY: MOV R0,#00H
DELAY1: MOV R1,#00H
DELAY2: MOV R2,#00H
DELAY3: INC R2
CJNE R2,#4DH,DELAY3
INC R1
CJNE R1,#0FFH,DELAY2
INC R0
CJNE R0,#0FFH,DELAY1 RET

DLY: MOV R3,#00H
DLY1: MOV R4,#00H
DLY2: MOV R5,#00H
DLY3: INC R5
CJNE R5,#10H,DLY3
INC R4
CJNE R4,#0FFH,DLY2
INC R3
CJNE R3,#0FFH,DLY1
RET
END

Dari program diatas dapat dilihat bahwa port yang digunakan untuk menyalakan LED adalah port 2 dan port 0 sedangkan port 1 digunakan sebagai switch yaitu untuk menentukan lama waktu menyala lampu hijau pada tiap simpang.
Dalam mikrokontroler diperlukan rangkaian system minimum untuk menghubungkan IC pada rangkaian yang ingin dijalankan. Sistem minimum adalah suatu rangkaian hardware yang digunakan untuk mengisi program dari komputer ke mikrokontroler. Komunikasi anatar computer dengan sistem minimum menggunakan DB25 atau port paralel. Selain itu system minimum juga membutuhkan kabel ISP yang terhubung ke DB25 atau port paralel. Jenis sistem minimum yang penulis gunakan adalah jenis MCS-52 keluarga ATMEL yaitu AT89S52. Berikut ini adalah gambar rangkaian system minimum yang digunakan :














Gambar 3.1 Rangkaian Sistem Minimum

Rangkaian ini hanya memerlukan 3 buah kapasitor, 1 resistor, dan 1 kristal serta catu daya 5 volt.








Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum di PCB




3.1.2 Catu Daya pada IC Mikrokontroler AT89S52
Dari Catu Daya sistim Minimum dengan menggunakan IC Mikrontroler AT89S52, pertama kali diberi tegangan sebesar 9 volt yang telah melewati diode bridge , capasitor 7805 dengan mengeluarkan tegangan 5 Volt / disearahkan dari Transistor 7805 ,kemudian dihubungkan kepositif dan negative dari Vin Sistim Minimum ICAT89S52 dengan Vin pada kaki 9 yang merupakan Vcc dan pada kaki 8 merupaka n ground / Vout , dimana pada masing – masing Vin dan Vout tersebut telah diisi program terlebih dahulu.
Disini dapat dijelaskan satu persatu bagian – bagian dari masing – masing port IC Mikrokontroler AT89S52 , diantaranya :
Port :
P1.0 – P1.7 merupakan program yang telah diisi
P2.0 – P2.5 merupakan program yang telah diisi
Dimana pada masing – masing port ( P1.0- P1.7 dan P2.0 – P2.5 ) ini merupakan sebagai keluran dari lampu merah .
P0.0 berfungsi sebagai switch yaitu selama 15 detik
P0.1 berfungsi sebagai switch yaitu selama 30 detik
P0.2 berfungsi sebagai switch yaitu selama 45 detik
P1.0 – P1.7 dihubungkan ke input IC ULN 2003











Gambar 3.3 Rangkaian Catu Daya dan IC MIkrokontroller
3.1.3 IC ULN 2003
ULN 2003 adalah monolitik tegangan tinggi dan arus tinggi Darlington transistor array. Ini terdiri dari tujuh Darlington NPN pasangan bahwa fitur output tegangan tinggi dengan biasa-katoda dioda penjepit untuk beralih beban induktif. Para kolektor-saat ini peringkat sepasang Darlington tunggal 500 mA. Pasangan Darlington mungkin parallel untuk kemampuan arus yang lebih tinggi. Aplikasi termasuk relay driver, driver palu, lampdrivers, driver display (LED gas debit), driver line, dan buffer logika. ULN 2003 memiliki dasar resistor seri 2.7K untuk masing-masing pasangan Darlington untuk operasi secara langsung dengan TTL atau CMOS 5 V perangkat
Adapun ketentuan dari IC ULN 2003, sebagai berikut:
 Kolektor arus 500 mA rate (output Single)
 High-tegangan output: 50V
 Masukan compatibale dengan berbagai jenis logika.
 Relay driver aplikasi

Mikrokontroler mendapat input tegangan 12 V dan mempunyai fungsi melakukan proses pengolahan data yang sudah di program dulu lewat IC downloader. Kemudian keluaran dari mikrokontroler pada port masuk ke IC ULN 2003 yang keluarannya berfungsi sebagai penguat darlington lampu LED pada 5 baris dalam setiap bloknya. IC ULN 2003 Display Matrik Menampilkan tulisan Setelah kedua keluaran dari IC ULN 2003 sebagai input tegangan pada 5 baris dalam setiap bloknya maka Display matrik bisa menyala. Tegangan output 12 V pada keluaran IC ULN 2003 dirangkai secara seri dengan menggunakan 5 buah LED maka tegangan output 12 V akan dibagi 5 dan 1 buah Led akan menerima tegangan kurang lebih dari 2 Volt .Output dari IC ULN 2003 pada percobaan bisa menampung LED sebanyak / kurang lebih 50 buah LED ,namun disetiap output dirangkai secara parallel. Seri dengan output = 5 led. Parallel dengan output = 50 led. Parallel bisa membagi tegangan. 1 kaki output led dihubungkan secara seri. Untuk menghubungkan antara semua kaki, led dipasang secara parallel.











Gambar 3.4 Data Sheet IC ULN 2003
Gambar diatas menjelaskan tentang data sheet IC ULN 2003. Kegunaan dari data sheet adalah untuk mengetahui fungsi dari masing-masing pin IC agar tidak terjadi kesalahan dalam merangkai.






Gambar 3.5 IC ULN 2003 pada Rangkaian

3.1.4 Catu Daya pada IC ULN 2003
Catu Daya pada IC ULN 2003 ini berfungsi untuk merubah tegangan AC menjadi DC. Komponen – komponen yang diperlukan dalam Catu Daya IC ULN 2003 ini yaitu : Dioda bridge , Capasitor sebesar 25 Volt , Transistor sebesar 78012 , Transistor ( Bipolar 220 mikro farad atau 25 Volt dan Non bipolar sebesar 47 Volt ) , Capasitor 35 Volt dan 47 Mikro Farad , dan resistor sebesar 33 ohm.
Pada penelitian ini proses pergantian lampu lalu lintas dimulai dengan kondisi awal lampu hijau menyala pada jalur utara dan lampu merah pada jalur barat, jalur selatan dan jalur timur. Lampu merah ditunjukkan dengan LED warna merah, lampu kuning ditunjukkan dengan LED warna kuning dan lampu hijau ditunjukkan dengan LED warna hijau. Berikut ini dapat dijelaskan satu persatu dalam masing – masing setiap lampu Lalu Lintas tersebut.


3.2 Perancangan Lampu Merah
Lampu lalu lintas yang berwarna merah mempunyai arti berhenti. Letak lampu merah berada paling atas maupun paling kanan. Jika letaknya berada paling atas, posisi dari lampu lalu lintas adalah horizontal/berdiri. Sedangkan lampu berwarna merah paling kanan, posisi lampu lalu lintas pada keadaan vertikal/ mendatar.
Dalam rancangan lampu lalu lintas ini setiap lampu memiliki rangkaian penguat. ULN 2003 yang digunakan untuk lampu yang berwarna merah tersebut sebanyak 4 buah. 1 buah IC ULN 2003 mewakili 35 buah LED.





















Gambar 3.6 Rangkaian Lampu Merah dengan ULN 2003 Dan
Lampu Merah Pada Saat Menyala

Dapat dilihat bahwa lampu merah ini lebih terang dibandingkan dengan nyala lampu yang lain seperti lampu kuning dan lampu hijau, hal ini dapat disebabkan karena pada tegangan lampu merah tersebut hanya menggunakan tegangan sebesar 1,8 Volt, berarti dapat dilihat bahwa semakin kecil tegangan semakin terang lampu yang menyala.


3.3 Perancangan Lampu Kuning
Lampu lalu lintas berwarna kuning berarti hati-hati. Lampu ini memberikan tanda kepada pengemudi agar berhati-hati. Lampu ini dapat menyala setelah lampu merah dan sebelum lampu hijau untuk memberikan isyarat. Lampu kuning terlatak ditengah antara lampu merah dan lampu hijau.


























Gambar 3.7 Rangkaian Lampu Kuning dengan ULN 2003 Dan
Lampu Kuning Pada Saat Menyala

Lamanya waktu lampu kuning menyala dibuat selama 4-5 detik sebelum lampu merah menyala dan lamanya waktu lampu merah menyala pada jalur tergantung dari jumlah dari jumlah lamanya waktu lampu hijau pada jalur lain. Pengujian yang dilakukan untuk rancang bangun dengan cara memastikan tiap jalur rangkaian terhubung dengan semestinya sesuai dengan datasheet menggunakan multimeter. Pengujian tidak hanya dilakukan dengan menggunakan ohmmeter untuk mengetahui jalur terhubung atau tidaknya tetapi juga dengan diberi tegangan pada tiap titik rangkaian untuk mengetahui dari setiap komponen bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian program yang ditanam ke dalam mikrokontroler dilakukan secara bertahap dari program yang sederhana sampai yang paling sulit dari peneletian ini. Program yang sederhana berupa memberikan logika1 pada setiap kaki IC mikrokontroler AT89S52 untuk membuktikan bahwa mikrokontroler bekerja dengan baik kemudian menghidupkan LED di tiap jalur secara bergantian untuk membuktikan bahwa LED bekerja dan mengaktifkan switch.

3.4. Perancangan Lampu Hijau
Lampu lalu lintas berwarna hijau berarti berjalan. Semua kendaraan boleh berjalan saat lampu ini menyala. Lampu ini biasanya terletak paling bawah atau sebelah kiri. Jika letaknya berada paling bawah, posisi dari lampu lalu lintas adalah horizontal/berdiri. Sedangkan lampu berwaran merah paling kiri, posisi lampu lalu lintas pada keadaan vertikal/ mendatar.
Pada penelitian ini proses pergantian lampu lalu lintas dimulai dengan kondisi awal lampu hijau menyala pada jalur utara dan lampu merah pada jalur barat, jalur selatan dan jalur timur. Lampu merah ditunjukkan dengan LED warna merah, lampu kuning ditunjukkan dengan LED warna kuningdan lampu hijau ditunjukkan dengan LED warna hijau.





















Gambar 3.8 Rangkaian Lampu Hijau dengan ULN 2003 Dan
Lampu Hijau Pada Saat Menyala

Lamanya waktu lampu hijau menyala di suatu jalur tergantung dari jumlah kepadatan di jalur tersebut. Semakin besar jumlah kepadatan di suatu jalur maka semakin lama lampu hijau di jalur tersebut begitu juga sebaliknya.


3.5 Perancangan Lampu Lalu Lintas
Pada Lampu Lalu Lintas di bawah ini, menunjukkan bagaimana lampu merah, kuning, hijau tersebut bekerja. Pada lampu merah lampu akan menyala selama 54 detik dari 3 arah yang berbeda, sedangkan lampu kuning 9 detik, dan lampu hijau 45 detik masing-masing bagian. Rangkaian ini, memiliki input tegangan sekitar +9 Volt DC. Dari rangkaian dibawah ini menunjukkan bahwa lampu lalu lintas menggunakan mikrokontroller, trafo, serta kabel penghubung., dari rangkaian ini terdapat 1 trafo menggunakan 1 catu daya kemudian menghubungkan ke salah satu lampu tesebut, sehingga ada 3 trafo dan 3 catu daya untuk di hubungkan dalam satu rangkaian lampu lalu lintas dengan menggunakan kabel penghubung. Input IC ULN 2003 menggunakan tegangan sebesar 12 volt.







































































Gambar 3.9 Keadaan Lampu Lalu lintas Pada Saat Menyala
Dengan Rangkaian Catu Daya