Interfacing Mikrokontroler & Robotika www.widodo.com

Trend Industri Elektronika dengan TI Aplikasi berbasiskan controller/mikrokontroler Aplikasi harus mendukung antarmuka dengan USB Aplikasi dapat dikontrol/dipantau dengan software Visual Aplikasi harus kompak dan sekecil mungkin Daya yang dibutuhkan rendah Harga harus kompetitif Solusi ? Peluang besar bagi yang kompeten pada Embedded System

Kompetensi Nasional Programmer Embedded. SKKNI Programmer memiliki salah satu sub kompetensi yaitu : Programmer Embedded. (Orang yang mampu melakukan pemrograman dan pengisian program ke dalam sistem mikroprosesor/mikrokontroler untuk keperluan Industri)

Peluang Karir di bidang TI berbasiskan Elektronika Developer aplikasi embedded dan kontrol (Sistem kontrol, robotika, instrumentasi, Monitoring, PDA, Aplikasi SMS dll) Pengusaha Aplikasi Elektronika (Peluang besar !) (System minimum, kit-kit elektronika, produk industri dll). Peneliti aplikasi embedded dan kontrol (Robotika, Instrumentasi, sistem kontrol, Wireless application dll) Engineer /Teknisi profesional Menggunakan Software : Visual Basic .net, C++, Visual C#, Java, assembly dll.

Kunci Sukses Menguasai Elektronika Terapan dan TI Software : Assembly + C/C++/ Bascom AVR Pemrograman & Interfacing Mikrokontroler Visual Basic .Net 2005 Visual C# .Net 2005 atau Borland Delphi Java (J2SE, J2EE dan J2ME) Sql Server/Oracle 10g dan MySql Hardware: Pemrograman dan Interfacing mikrokontroler dan PLC Teknologi GSM dan CDMA

Bidang Elektronika Saat ini

Mengapa Mikrokontroler ? Chip teknologi terkini yang mampu melaksanakan tugas-tugas kontrol sistem, karena di dalamnya umumnya sudah mencakup: CPU RAM ROM EEPROM (Tidak semua) I/O (Serial /paralel) Timer Sehingga dimungkinkan membangun Aplikasi single chip(Aplikasi dengan hanya 1 buah chip)

Mikrokontroler Umum

Berbagai Mikrokontroler Mikrokontroler ATMEL contoh: 89C51,89S51,89S8252,AVR 89S8535, 90S2313 Mikrokontroler PIC contoh : 16F84A,16F628,16F877A,12F625 Mikrokontroler Basic Stamp contoh : BS1, BS2, BS2sx (menggunakan PIC) Mikrokontroler MAXIM contoh : 80c400,80C320 Mikrokontroler Motorolla contoh: 68HC11, 6800 Mikrokontroler Renesas contoh : M16C/60, R8C/10,R8C/11

Aplikasi Mikrokontroler Robotika Home remote system Industrial control Kontrol alat over SMS Aplikasi hiburan seperti Games dan DVD Player Antarmuka PC

Pertimbangan Memilih Mikrokontroler Ketersediaan IC dan programmer Harga Banyaknya pengguna di lingkungan Anda Mendukung ADC (Pengubah analog ke digital) dan fitur lainnya Bahasa pemrograman assembly/C/Basic

Mikrokontroler AVR Atmega 8535 Mikrokontroler terdiri dari : Port I/O untuk kirim-terima data ( umunya 8 bit dan serial) Port sumber detak Port serial Channel ADC Pin sumber detak

AVR Atmega 8535 Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit sebanyak 8 channel. SRAM sebesar 512 byte. Memori Flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write dan dapat ditulis ulang 10.000x EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi dan dapat ditulis ulang 100.000x

Arsitektur CPU AVR

Perbandingan Mikrokontroler ATMEL Type RAM Flash Memory EEPROM AT89C51/ AT89S51 8 X 128 Byte 4 KByte No AT89C52/ AT89S52 8 X 256 Byte 8 KByte AT89C55 20 KByte AT89S53 12 KByte AT89S8252 2 KByte Atmega 8535 512 8KByte 512B

Minsys. Mikrokontroler Kelip.bas ‘Konfigurasi port B sebagai output Config portb=output Do ’pengulangan Portb=255 ‘hidup semua Waitms 100 ’delay 100ms Portb=0 ’mati semua Loop

Pengubah Analog ke Digital ADC.bas Start Adc Dim W As Word Channel = 0 ‘Baca data di channel Do W = Getadc(channel) ‘kirim ke port serial Print "Channel " ; Channel ; " value " ; W Portb=w ‘keluarkan ke port B Loop End

Dasar Kendali kendali.bas: ’ Dasar kontrol Config PortD = Input Config Portb = Output Dim A As Byte   Do ‘lakukan operasi DO..LOOP A = PinD.7 ‘pinD.7 = A If A = 1 Then ‘ Jika saklar di PinD.7 aktif Portb = 0 ‘portb = Low End If ‘akhiran If If A = 0 Then Portb=255 End If ‘ Loop

Operasi Pulsa Pulsin.bas: Dim w As Byte ‘terima pulsa ‘misal dari rotary encoder motor DC pulsein w , PIND , 1 , 0 'detect time from 0 to 1 print w end Pulsout.bas: Dim A As Byte Config Portb = Output Portb = 0 'all pins 0 Do For A = 0 To 7 ‘Misal untuk menggerakkan servo Pulseout Portb , A , 60000 Waitms 250 'wait a bit Next Loop

Fungsi Fungsi.bas: Dim a As Byte, b1 As Byte, c As Byte Declare Sub Test(a As Byte) a = 1 : b1 = 2: c = 3 Print a ; b1 ; c Call Test(b1) End Sub Test(a as byte) End Sub

Display LCD Config lcd=20*4 Suhu=getadc(0) LCD “Digital Termometer” lowerline LCD “Suhu saat ini “; suhu

Desain Robot Sederhana

Desain Robot

Implementasi AVR pada Robot

Penerapan Pada Robot Robot.bas Config Portb = Output Dim W As Word Start ADC Do W = Getadc(0) ‘baca sensor jarak If W < 200 Then ‘jika tdk ada halangan Portb = 8 ‘maju Wait 2 ‘delay 2 detik Else ‘jika ada halangan Portb = 0 'belok kiri Wait 2 End If Loop

Sistem Minimum Mikro

Dasar Pemrograman ;Program menerima input, ditampilkan ke led $Mod51 ; file library Start: ; Label Start ; Port 3 ialah dgn input saklar Mov A,P3 ; Kirim Data pada Port 3 Ke Accumulator ; port 2 output ke lampu LED Mov P1,A ; Kirim Data pada Accumulator ke Port 1 Jmp Start ; Loncat Ke Label Start(looping) End Simpan sebagai io1.asm

Kompilasi

ISP Software

Mengisi Memori Mikrokontroler

Mengisi dengan file HEX

Mikrokontroler PIC loop: high 0              ' turn on Q1       pause delay         ' wait 25 ms       low 0               ' turn off Q1       high 1              ' turn on Q2       pause delay         ' wait 25 ms       low 1               ' turn off Q2

Mikrokontroler PIC

Basic Stamp

Prinsip Servo Motor ' {$STAMP BS2} ' {$PBASIC 2.5} DEBUG ' Servo Motor Berputar full speed clockwise' DO ‘650x2uS=1.3ms PULSOUT 13,650 ‘Putar arah Clock Wise PAUSE 20 LOOP

Implementasi Servo Motor

Kompilasi

Network Microcontroller DS 80C400

Mikrokontroler Renesas (16bit microcontroller with ADC 12 channel 10 bit) Mikro :R5F21134 ROM sebesar 16 KB RAM internal sebesar 1 KB 3 Timer 8 bit dan 1 Timer 16 bit dll

Interfacing PC Port Serial int main(void) { bioscom(0, SETTINGS, COM1);//3 parameter dari bioscom cprintf("Komunikasi serial menggunakan BIOSCOM, tekan [ESC] untuk keluar \n"); while (!DONE) status = bioscom(3, 0, COM1); Port Paralel/ISA outportb(0x378,data) ; Mengeluarkan data outportb(0x300,data); Meneluarkan data di port ISA alamat 300H inportb(PA); memasukkan data

Kontrol VB .NET

Private Declare Function inp Lib "inpout32 Private Declare Function inp Lib "inpout32.dll" Alias "Inp32" (ByVal portaddress As Integer) As Integer Private Declare Sub out Lib "inpout32.dll" Alias "Out32" (ByVal portaddress As Integer, ByVal value As Integer) Private Sub RadioButton1_CheckedChanged(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles RadioButton1.CheckedChanged out(&H378, 1)’hidupkan alat 1 End Sub Dim data As Integer data = inp(&H378) ‘terima data TextBox1.Text = data

Penerapan pada Industri Pengontrol mesin penutup botol Pengontrol pemanas tunggu Pengontrol gerak robot Pengontrol mesin bordir Pengontrol utama Modem Digital dll

Industrial Control Case 1: Autodrill machine

Industrial Control Case 2 : Mixing machine

Berbagai Mobile Robot

Robot Berkaki

Robot Dynamics Just by knowing your wheel diameter and motor torque, you can determine the force your robot is capable of. Torque = Distance * Force Distance = Wheel Radius Force = Torque / Wheel Radius Force = Mass * Acceleration

Arm Robot

EyeCon 5MHz 32bit Controller (Motorola 68332) - 1MB RAM, extendible to 2MB - 512KB ROM (for system + user programs!) - 1 parallel port - 3 serial ports - 8 digital inputs - 8 digital outputs - 8 analog inputs - 2 motor drivers - Interface untuk color camera

Sensor pada robot Sensor Internal Sensor posisi Sensor kecepatan Sensor percepatan Sensor Eksternal Sensor taktil/berbasis sentuhan : limit switch pada bember robot Sensor torsi /gaya Sensor proksimity Sensor jarak (sonar, PSD, dll) Sensor vision (kamera) Sensor gyro, kompas digital, detektor api

Low and High Level Control Low level control Lingkungan robot Perintah gerak Aktuator Sensor internal Sensor eksternal High Level control

Sensor CMUcam SRF04/8 Range Finder Photoreflector P5887 Thermal Array Sensor Sensor Compas Sharp GP2D12 Sensor jarak UVtron detector/ Sensor Api Photoreflector P5887 HS 15 Sensor kelembaban

Robot for Human

Networking & Wireless GSM Module Serial to ethernet adapter EG-SR 7150MJ

Wireless

Kontrol Over SMS

Konsep-Konsep Penting Pemrograman Robot Cerdas Artificial Intelligent Algoritma Genetics Neural Network

Perangkat minimal untuk belajar Mikrokontroler Kit Sistem Minimum Mikrokontroler + Kabel ISP dengan tipe 89S52 atau AVR 89S8535 (cukup murah) Software ATMEL ISP Software atau Kit Sistem Minimum Mikrokontroler PIC dengan PIC Progammer + Software (Lebih mahal) Kit Sistem Minimum Mikrokontroler Renesas + Software (Lebih murah) Beberapa buku mikrokontroler serta komponen pendukung.

Topik – topik Riset/Bisnis Pengembangan robot pemilih barang(buah, ikan, daging dll) Perancangan Robot berkaki dengan mikrokontroler PIC Perancangan Running Text berbasis Mikrokontroler ATMEL 89S8252 Perancangan Home Remote System dengan Network Microcontroller 80C400 Kontrol alat berbasis SMS HP Pengembanfan Kursi roda elektronik Pengembangan lengan dan kaki elektronik untuk disable person. Home Remote System berbasis TCP/IP Sistem Akuisisi Data Wireless berbasis AVR Atmega8535 Pengembangan Robot Pemain Catur Pengembangan Humanoid Robot dll

Sumber informasi tambahan www.parallax.com www.joker-robotics.com www.atmel.com www.avrprojects.net www.mcselec.com Buku Referensi: Widodo Budiharto, 12 Proyek mikro untuk Pemula, Elex Media Komputindo, 2007 Widodo Budiharto, 12 Proyek Sistem Akuisisi Data, Elex Media Komputindo, 2007 Widodo Budiharto, Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler, Elexmedia Komputindo, 2005. Widodo Budiharto. Panduan Lengkap Pemrogrman J2EE, Andi Offset Widodo Budiharto, Pemrograman Vb .Net 2005 Kontak: B2PLKLN Cevest Jl. Guntur Raya no.1 Bekasi