SISTEM LAMPU LALU LINTAS PERTIGAAN BERBASIS AT89s51 DENGAN SENSOR INFRAMERAH

Sistem Lampu Lalu Lintas Pertigaan Berbasis AT89s51 dengan  Sensor Inframerah

Kelompok 2 - RE 2D

Alaric Ridho Putranto 1 , Fara Andara Sativa 2 , Hizkia Quartian Sutedja 3  , Muhammad Irfan Budi W 4

E-mail :  1 alaric.43424303@mhs.polines.ac.id ,  2  fara.43424308@mhs.polines.ac.id  ,
3  hizkia.43424312@mhs.polines.ac.id  ,  4  irfan.43424313@mhs.polines.ac.id

 

Program Studi Teknologi Rekayasa Elektronika Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof.Sudarto,Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275

Telp.  (024) 7472396 , Situs web:  www.polines.ac.id , Email:  sekretariat@polines.ac.id

Abstract

Traffic congestion at intersections is generally caused by signal timing that does not adjust to real-time traffic volume variations. This study designed an infrared (IR) sensor-based adaptive traffic light system at intersections with three lanes (A, B, and C) that applies priority based on vehicle queue length. Each lane is equipped with an IR sensor to detect the number or density of vehicles, then a microcontroller processes the data to dynamically determine the duration of the green light. The lane with the longest vehicle queue is given a longer green time to allow more vehicles to pass and reduce potential congestion, while lanes with low volume receive shorter durations so that the cycle remains efficient. The traffic light settings are arranged sequentially from lane A, B, then C, with the duration of each phase continuously updated according to the actual queue conditions in each cycle. Test results reported in various similar studies show that the queue length-based approach can reduce average delay times and improve traffic flow at signalized intersections.

Keywords: Traffic light system, infrared sensor, vehicle volume, road junction.

Abstrak 

Kemacetan di pertigaan umumnya disebabkan oleh distribusi waktu sinyal yang tidak menyesuaikan dengan variasi volume lalu lintas secara real time . Penelitian ini merancang sistem traffic light adaptif berbasis sensor inframerah (IR) pada pertigaan dengan tiga jalur (A, B, dan C) yang menerapkan prioritas berdasarkan panjang antrian kendaraan. Setiap jalur dilengkapi sensor IR untuk mendeteksi jumlah atau kepadatan kendaraan, kemudian mikrokontroler mengolah data tersebut untuk menentukan durasi lampu hijau dinamis secara. Jalur dengan antrian kendaraan paling panjang diberi waktu hijau lebih lama agar dapat mengalirkan lebih banyak kendaraan dan mengurangi potensi kemacetan, sedangkan jalur dengan volume rendah memperoleh durasi lebih singkat sehingga siklus tetap efisien. Pengaturan nyala lampu dilakukan secara berurutan dari jalur A, B, kemudian C, dengan durasi setiap fase yang selalu diperbarui mengikuti kondisi antrian aktual pada setiap siklus. Hasil pengujian yang dilaporkan dalam berbagai penelitian serupa menunjukkan bahwa pendekatan berbasis panjang antrian mampu menurunkan waktu tunda rata-rata dan meningkatkan kelancaran arus lalu lintas pada persimpangan bersinyal.

Kata kunci: Sistem lampu lalu lintas, sensor inframerah (IR), volume kendaraan, pertigaan jalan.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertumbuhan jumlah kendaraan di kawasan perkotaan menyebabkan peningkatan kepadatan lalu lintas, terutama pada titik-titik persimpangan seperti pertigaan yang menjadi titik temu arus kendaraan dari tiga arah berbeda. Pengaturan traffic light yang masih menggunakan siklus waktu tetap (fixed time) sering kali tidak mampu menyesuaikan dengan perubahan volume kendaraan di setiap jalur, sehingga menimbulkan ke streaming aliran, antrian panjang di jalur tertentu, dan peningkatan waktu tunggu pengendara. Kondisi ini tidak hanya menurunkan efisiensi lalu lintas, tetapi juga berdampak pada pemborosan bahan bakar dan peningkatan emisi gas buang.

Salah satu solusi yang banyak dikembangkan adalah sistem lampu lalu lintas yang dapat menyesuaikan durasi waktu berdasarkan kondisi lalu lintas secara real time . Sensor inframerah (IR) dapat dimanfaatkan untuk mendeteksi keberadaan dan jumlah kendaraan pada setiap jalur di pertigaan, sehingga antrian panjang kendaraan dapat diestimasi dan dijadikan dasar penentuan prioritas. Dengan memberikan durasi lampu hijau yang lebih lama pada jalur dengan antrian paling panjang dan durasi lebih singkat pada jalur dengan volume rendah, diharapkan aliran lalu lintas menjadi lebih optimal. Pengaturan berurutan pada jalur A, B, dan C dengan durasi yang bersifat dinamis diharapkan mampu mengurangi kemacetan lokal, meminimalkan waktu tunggu, dan meningkatkan kelancaran arus di pertigaan.

1.2 Rumusan Masalah

       Berdasarkan latar belakang tersebut, rumusan masalah yang dapat disusun antara lain sebagai berikut:

1. Bagaimana merancang sistem lampu lalu lintas di pertigaan yang mampu menyesuaikan durasi lampu hijau berdasarkan panjang antrian kendaraan pada setiap jalur (A, B, dan C)?

2. Bagaimana penerapan sensor inframerah (IR) untuk mendeteksi jumlah atau kepadatan kendaraan sebagai dasar penentuan prioritas durasi lampu hijau?

3. Sejauh mana sistem traffic light berbasis prioritas volume kendaraan ini dapat mengurangi panjang antrian dan waktu tunggu dibandingkan sistem dengan waktu siklus tetap?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Merancang dan membangun prototype sistem traffic light pertigaan berbasis mikrokontroler ATmega328P dengan sensor inframerah (IR) sebagai pendeteksi kendaraan pada setiap jalur A, B, dan C.

2. Menguji kinerja sistem dalam membaca kondisi kepadatan (simulasi kendaraan) dan mengatur durasi lampu hijau secara otomatis berdasarkan prioritas volume kendaraan pada setiap jalur.

3. Mengidentifikasi kendala teknis yang muncul dalam proses perancangan dan implementasi prototipe sistem lampu lalu lintas adaptif berbasis mikrokontroler dan sensor IR.

4. Memberikan solusi yang efektif untuk mengatasi kendala-kendala tersebut guna meningkatkan konsistensi dan respon sistem traffic light adaptif pada prototype.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor Inframerah

Sensor Inframerah merupakan sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pemancaran dan penerimaan cahaya infra merah. Sensor ini umumnya terdiri dari IR Transmitter (LED Inframerah) dan IR Receiver (Fotodioda). Ketika cahaya infra merah mengenai suatu objek, cahaya yang dipancarkan akan dipantulkan oleh objek tersebut dan cahaya pantulannya akan diterima oleh penerima sehingga menghasilkan perubahan sinyal listrik.

Sensor Inframerah banyak digunakan dalam sistem pendeteksi objek, penghitung jumlah kendaraan, sistem otomasi, dan masih banyak kegunaan lainnya karena responnya cepat, konsumsi daya yang rendah, serta mudah diintegrasikan dengan mikrokontroler. Dalam pengaplikasian kali ini yakni Pertigaan dengan Lampu Lalu Lintas, sensor Inframerah berfungsi sebagai pendeteksi kendaraan jika terdapat kepadatan lalu lintas.

2.2 IC AT89S51

AT89S51 merupakan mikrokontroler 8-bit dari keluarga MCS-51 yang berfungsi sebagai kendali utama dalam sistem. Mikrokontroler ini memiliki port input dan output yang dapat diprogram sesuai kebutuhan penggunaan.

Dalam pengaplikasiannya ini AT89S51 menerima data dari sensor inframerah melalui port input. Data tersebut yang akan diolah oleh mikrokontroler berdasarkan dari logika program yang telah ditentukan yang jika terdeteksi kepadatan lalu lintas, maka delay lampu hijau di jalur tersebut akan lebih lama dari delay jika lalu lintas normal 

2.3 Modul Lampu Lalu Lintas

Modul Traffic Light merupakan modul untuk output yang terdiri dari lampu merah, kuning, dan hijau yang berfungsi sebagai indikator kondisi lalu lintas. Modul ini dikendalikan oleh Mikrokontroler melalui pin output yang mengatur kondisi ON dan OFF lampu sesuai urutan yang telah diprogram.

Pada sistem ini, modul traffic light menampilkan hasil keputusan dari mikrokontroler mengenai perubahan durasi dari lampu hijau dilakukan berdasarkan kondisi lalu lintas yang terdeteksi oleh sensor inframerah, sehingga sistem dapat menyesuaikan waktu nyala secara otomatis 

2.4 Kabel JST

    Kabel JST digunakan sebagai media penghubung antar komponen dalam sistem seperti sensor inframerah, modul traffic light . Kabel ini dipilih karena memiliki koneksi yang kuat, rapi, serta mudah dalam proses perakitan dan perawatan rangkaian. Penggunaan kabel JST membantu menjaga kestabilan koneksi dan meminimalkan kesalahan pemasangan sehingga sistem dapat bekerja lebih andal.

2.5 Minimum System

    

Sistem minimum adalah konfigurasi rangkaian paling sederhana yang diperlukan agar mikrokontroler 8051 dapat bekerja mandiri dan mengeksekusi program dari memori internal. Dalam banyak literatur, sistem minimum didefinisikan sebagai kombinasi rangkaian catu daya, osilator , dan reset yang mengaktifkan inti CPU serta memori sehingga chip tidak lagi pasif di papan rangkaian. Pada keluarga AT89S51 atau AT89C51, sistem minimum ini cukup untuk menjalankan berbagai aplikasi kontrol sederhana seperti sistem monitoring, dan aplikasi embedded lainnya.

2.6 Transistor BC547

Transistor BC547 termasuk keluarga transistor bipolar NPN yang banyak digunakan di rangkaian hobi maupun komersial. Komponen ini biasanya dikemas dalam paket TO‑92, sehingga ukurannya kecil, mudah dipasang di PCB maupun breadboard . BC547 memiliki tiga kaki diantaranya kolektor (C), basis (B), dan emitor (E), dengan urutan pin biasanya C‑B‑E jika dilihat dari sisi tulisan komponen menghadap ke depan. Sebagai transistor NPN, arus kolektor–emitor akan mengalir ketika basis diberi bias maju (tegangan basis sekitar 0,6–0,7 V di atas emitor), dan akan terputus jika basis tidak dibias.

BAB III

PERANCANGAN ALAT 

3.1 Daftar Komponen 

    Adapun komponen yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Minimum System

2. AT 89S51

3. Sensor Inframerah

4. Modul Lampu Lalu Lintas

5. Kabel JST 6. Transistor BC547

3.2 Cara Kerja 

Sistem dimulai dengan inisialisasi port mikrokontroler, sensor inframerah, dan modul lampu lalu lintas. Setelah itu dilakukan tes LED dengan menyalakan dan mematikan lampu selama 2 detik untuk memastikan semua komponen berfungsi dengan baik.

Sistem kemudian beroperasi dalam tiga fase berurutan yaitu Fase A, B, dan C. Pada Fase A, jalur A mendapat lampu hijau sementara jalur B dan C merah. Sensor inframerah di jalur A kemudian melakukan pengecekan kendaraan. Jika ada kendaraan terdeteksi, sistem memberikan delay 3 detik agar kendaraan bisa melintas, tetapi jika tidak ada kendaraan maka hanya delay 1 detik untuk segera berpindah. Setelah itu lampu A berubah menjadi kuning selama 1 detik sebagai masa transisi. H

Selanjutnya Fase B dimulai dengan jalur B mendapat hijau, A dan C merah. Proses yang sama terjadi dimana sensor B mengecek keberadaan kendaraan dan memberikan delay 3 detik jika ada atau 1 detik jika tidak ada. Fase ini diikuti dengan lampu kuning B selama 1 detik. Kemudian pergantian Fase C dengan jalur C hijau dan AB merah, mengikuti logika pengecekan sensor yang sama.    

Setelah Fase C selesai dengan periode kuning 1 detik, sistem memberikan jeda 1 detik lalu kembali ke Fase A. Siklus ini berulang terus menerus dengan setiap fase selalu memeriksa sensor untuk menentukan durasi optimal, sehingga jalur yang banyak mendapat waktu lebih lama sedangkan jalur kosong tidak membuang waktu.

3.3 Diagram Blok 

3.4 Diagram Alur 

3.5 Gambar Rangkaian 

3.6 Pengawatan 

3.7 Assembly Program

; JALUR A: P0.0=Merah, P0.1=Kuning, P0.2=Hijau ; JALUR B: P0.3=Merah, P0.4=Kuning, P0.5=Hijau ; JALUR C: P1.0=Merah, P1.1=Kuning, P1.2=Hijau ; IR SENSOR A: P2.0 (untuk Jalur A) ; IR SENSOR B: P2.1 (untuk Jalur B) ; IR SENSOR C: P2.2 (untuk Jalur C) ; - P2.x = 0 → Kendaraan terdeteksi (delay normal) ; - P2.x = 1 → Tidak ada kendaraan (delay cepat) ; Delay Normal (Ada Kendaraan): Hijau 3s, Kuning 1s ; Delay Cepat (Tidak Ada Kendaraan): Hijau 0.5s, Kuning 0.5s ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN: ; Inisialisasi - matikan semua MOV P0, #00H MOV P1, #00H SETB P2.0 ; Set P2.0 sebagai input (IR sensor A) SETB P2.1 ; Set P2.1 sebagai input (IR sensor B) SETB P2.2 ; Set P2.2 sebagai input (IR sensor C) ; Test - kedip semua LED MOV P0, #3FH ; Nyalakan P0.0-P0.5 MOV P1, #07H ; Nyalakan P1.0-P1.2 ACALL DELAY_2S MOV P0, #00H MOV P1, #00H ACALL DELAY_2S LOOP: ; A: Hijau | B: Merah | C: Merah MOV P0, #0CH ; A=Hijau(P0.2), B=Merah(P0.3) MOV P1, #01H ; C=Merah(P1.0) ; Cek IR sensor A di P2.0 JB P2.0, A_NO_VEHICLE ; Jika P2.0=1, tidak ada kendaraan A_VEHICLE: ; Ada kendaraan → Delay NORMAL (3 detik) ACALL DELAY_3S SJMP A_KUNING A_NO_VEHICLE: ; Tidak ada kendaraan → Delay CEPAT (0.5 detik) ACALL DELAY_500MS A_KUNING: ; A: Kuning | B: Merah | C: Merah MOV P0, #0AH ; A=Kuning(P0.1), B=Merah(P0.3) MOV P1, #01H ; C=Merah(P1.0) ; Cek IR sensor A lagi untuk kuning JB P2.0, A_KUNING_FAST ACALL DELAY_1S ; Normal: 1 detik SJMP FASE_B A_KUNING_FAST: ACALL DELAY_500MS ; Cepat: 0.5 detik ; Cek sensor IR B untuk menentukan delay ; A: Merah | B: Hijau | C: Merah MOV P0, #21H ; A=Merah(P0.0), B=Hijau(P0.5) MOV P1, #01H ; C=Merah(P1.0) ; Cek IR sensor B di P2.1 JB P2.1, B_NO_VEHICLE ; Jika P2.1=1, tidak ada kendaraan B_VEHICLE: ; Ada kendaraan → Delay NORMAL (3 detik) ACALL DELAY_3S SJMP B_KUNING B_NO_VEHICLE: ; Tidak ada kendaraan → Delay CEPAT (0.5 detik) ACALL DELAY_500MS B_KUNING: ; A: Merah | B: Kuning | C: Merah MOV P0, #11H ; A=Merah(P0.0), B=Kuning(P0.4) MOV P1, #01H ; C=Merah(P1.0) ; Cek IR sensor B lagi untuk kuning JB P2.1, B_KUNING_FAST ACALL DELAY_1S ; Normal: 1 detik SJMP FASE_C B_KUNING_FAST: ACALL DELAY_500MS ; Cepat: 0.5 detik ; A: Merah | B: Merah | C: Hijau MOV P0, #09H ; A=Merah(P0.0), B=Merah(P0.3) MOV P1, #04H ; C=Hijau(P1.2) ; Cek IR sensor C di P2.2 JB P2.2, C_NO_VEHICLE ; Jika P2.2=1, tidak ada kendaraan C_VEHICLE: ; Ada kendaraan → Delay NORMAL (3 detik) ACALL DELAY_3S SJMP C_KUNING C_NO_VEHICLE: ; Tidak ada kendaraan → Delay CEPAT (0.5 detik) ACALL DELAY_500MS C_KUNING: ; A: Merah | B: Merah | C: Kuning MOV P0, #09H ; A=Merah(P0.0), B=Merah(P0.3) MOV P1, #02H ; C=Kuning(P1.1) ; Cek IR sensor C lagi untuk kuning JB P2.2, C_KUNING_FAST ACALL DELAY_1S ; Normal: 1 detik SJMP LOOP C_KUNING_FAST: ACALL DELAY_500MS ; Cepat: 0.5 detik SJMP LOOP ; Delay 3 detik (NORMAL - untuk hijau) DELAY_3S: MOV R7, #30 D3S_LOOP: ACALL DELAY_100MS DJNZ R7, D3S_LOOP RET ; Delay 2 detik (untuk test) DELAY_2S: MOV R7, #20 D2S_LOOP: ACALL DELAY_100MS DJNZ R7, D2S_LOOP RET ; Delay 1 detik (NORMAL untuk kuning) DELAY_1S: MOV R7, #10 D1S_LOOP: ACALL DELAY_100MS DJNZ R7, D1S_LOOP RET ; Delay 0.5 detik (CEPAT) DELAY_500MS: MOV R7, #5 D500MS_LOOP: ACALL DELAY_100MS DJNZ R7, D500MS_LOOP RET ; Delay dasar ~100ms (untuk kristal 12MHz) DELAY_100MS: MOV R5, #250 D100_OUTER: MOV R6, #250 D100_INNER: NOP NOP DJNZ R6, D100_INNER DJNZ R5, D100_OUTER RET END

BAB IV

KESIMPULAN

   Berdasarkan hasil proyek yang telah dibuat ada beberapa kendala yang menghadang yakni redupnya modul traffic light pada Jalur C, sehingga kami menambahkan transistor BC547 atau sejenisnya yakni transistor NPN pada Jalur C. Pengujian atau pemadatan juga perlu dilakukan pada tempat dengan intensitas cahaya yang tidak terlalu terang agar sensor inframerah dapat bekerja secara maksimal. Hasil akhir proyek dapat bekerja secara menyeluruh dan dapat disimulasikan dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA​

Iswanto. 2007. Belajar Mikrokontroler AT89S51 dengan Bahasa C. Yogyakarta: Andi Offset.​

Junaedi. 2011. Aplikasi Pengendali Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Fakultas Teknik, Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.​

Sistem Lampu Lalu Lintas Pintar untuk Kendaraan Prioritas. 2023. Prosiding Seminar Teknik,Universitas Nusantara PGRI Kediri.​

Lampiran

- PPT

https://www.canva.com/design/DAG6Px1Fs1Q/YWJc1kKuqtAwGO3ox3mNQw/edit?utm_content=DAG6Px1Fs1Q&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=sharebutton

- Video

https://youtu.be/_mnsjVTvkck?si=trdjAImmcWNW8uEd