APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN RTC DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI ALAT BANTU TUNA NETRA TUGAS AKHIR - Aplikasi Sensor Ultrasonik dan RTC Dengan Menggunakan Mikrokontroller Atmega535 Sebagai Alat Bantu Tunanetra
APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN RTC DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI
ALAT BANTU TUNA NETRA
TUGAS AKHIR JUNITA M SINAMBELA 112408014 PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2014
APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN RTC DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI
ALAT BANTU TUNA NETRA
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
JUNITA M SINAMBELA 112408014 PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
PERNYATAAN
APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN RTC DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI ALAT BANTU TUNA NETRA TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2014 Junita M Sinambela 112408014
PERSETUJUAN
Judul : APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN RTC DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI ALAT BANTU TUNA NETRA
Kategori : TUGAS AKHIR Nama : JUNITA M SINAMBELA Nomor Induk Mahasiswa : 112408014 Program Studi : DIPLOMA TIGA (III) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Disetujui di
Medan, Juni 2014 Diketahui Ketua Program Studi D3 Fisika Pebimbing, Dr. Susilawati, MSi Junedi Ginting, SSi, M.Si NIP : 197412072000122001 NIP : 197306222003121001
PERSETUJUAN
Judul : APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN RTC DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI ALAT BANTU TUNA NETRA
Kategori : TUGAS AKHIR Nama : JUNITA M SINAMBELA Nomor Induk Mahasiswa : 112408014 Program Studi : DIPLOMA TIGA (III) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Disetujui di
Medan, Juli 2014 Diketahui Ketua Program Studi D3 Fisika Pebimbing, Dr. Susilawati, MSi Junedi Ginting, SSi, M.Si NIP : 197412072000122001 NIP : 197306222003121001
PERNYATAAN
APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN RTC DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI ALAT BANTU TUNA NETRA TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2014 Junita M Sinambela 112408014
PENGHARGAAN
Puji dan syukur Penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas limpahan berkat dan karunia-Nya memberikan pengetahuan, kesehatan, dan kesempatan kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini guna memenuhi syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya Program Studi Diploma III Fisika. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah “APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN RTC DENGAN
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI ALAT BANTU TUNA NETRA”.
Terimakasih penulis sampaikan kepada Bapak Junedi Ginting, SSi, M.Si, selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktunya selama penyusunan tugas akhir ini.
Terimakasih kepada Bapak Dr. Sutarman, M.Sc dan Ibu Dr. Marpongahtun, M.Sc selaku Dekan dan Pembantu Dekan I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Terimakasih juga kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, Ibu Dr. Susilawati, M.Si dan Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS selaku Ketua dan Sekretaris Program Studi DIII Fisika FMIPA USU, seluruh Staff dan dosen Fisika FMIPA USU, pegawai FMIPA USU dan rekan-rekan kuliah di FIN 2011.
Akhirnya tidak terlupakan kepada kedua orangtua dan keluarga penulis yang selalu mendoakan, mendidik, dan memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis tanpa ada hentinya. Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
ABSTRAK
Informasi waktu yang terdapat pada jam digital konvensional dapat dikembangkan dengan menambahkan informasi waktu audible yang bermanfaat bagi para penyandang cacat tunanetra. Hal ini diwujudkan dengan mengintegrasikan unit penyimpan suara dan unit real time clock (RTC) pada jam digital tunanetra berbasis mikrokontroler MCS-51 serta menggunakan sensor yang dapat mengukur hingga berjarak 3 m ke depan. Kompatibilitas
ISD25120 dengan mikrokontroler memberikan kemudahan dalam pemutaran ulang data suara yang tersimpan pada unit penyimpanan suara dengan kendali mikrokontroler. Demikian pula dengan unit RTC yang dapat menjaga ketepatan data jam secara real time, sangan kompatibel dengan unit mikrokontroler. Unit mikrokontroler mendeteksi interupsi permintaan informasi waktu disusun terlebih dahulu dengan mengambil data jam pada unit RTC. Ada unit penyimpan suara, setiap angka, nama hari, bulan, dering dan frase kata disimpan pada alamat tersendiri. Unit mikrokontroler kemudian berperan mencocokkan data jam pada RTC dengan data suara pada unit penyimpan suara yang sesuai. Sehingga, terciptalah vokalisasi data jam dan kalender sebagai informasi waktu.
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan ..................................................................................................... i Pernyataan ..................................................................................................... ii Penghargaan .................................................................................................... iii Abstrak ............................................................................................................ iv Daftar Isi ......................................................................................................... v Daftar Tabel ............................................................................................. viii Daftar Gambar ............................................................................................. ix
Bab 1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang ...............................................................................
1 1.2 Rumusan Masalah ..........................................................................
2 1.3 Tujuan Penulisan ............................................................................
3 1.4 Batasan Masalah ............................................................................
3 1.5 Manfaat Penulisan ..........................................................................
3 1.6 Teknik Pengumpulan Data .............................................................
4 1.7 Sistematika Penulisan ....................................................................
5 Bab 2. Dasar Teori
2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 ……………………………………
6 2.1.1 Deskripsi Mikrokontroler ATMega 8535 …………………..
6 2.1.2 Konfigurasi PIN ATMega 8535 ...........................................
11
2.1.3 Peta Memori ATMega 8535 .................................................
22 2.5.2 Sistem dan Gerakan Getaran ................................................
38 3.1.3 Rangkaian Sensor Ultrasonik ...............................................
37 3.1.2 Perancangan Rangkaian Catu Daya .....................................
37 3.1.1 Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian ............................
31 Bab 3. Perancangan dan Pembuatan 3.1 Rangkaian Perangkat Keras (Hardware) ........................................
25 2.7.3 Ekspresi ................................................................................
24 2.7.2 Syntax Dalam C ....................................................................
24 2.7.1 Deskripsi Bahasa C ..............................................................
23 2.7 Bahasa Pemrograman C .................................................................
23 2.6 Buzzer .............................................................................................
22 2.5.1 Sifat Dasar Getaran ..............................................................
12 2.1.4 Program Memori ..................................................................
20 2.5 Getar HP (Vibrator) .......................................................................
19 2.4 WTV – 020SD ( Modul Audio ) ....................................................
18 2.3.3 Pemrograman RTC DS 1307 dengan Codevision ................
17 2.3.2 Cara Pembacaan DS1307 .....................................................
16 2.3.1 Fitur-fitur DS1307 ................................................................
16 2.3 RTC DS 1307 (Time Digital) ........................................................
14 2.2.1 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik ...........................................
14 2.2 Sensor Jarak Ultrasonik HC-SR04 .................................................
13 2.1.6 EPROM Data Memory .........................................................
12 2.1.5 Data Memori .........................................................................
39
3.1.4 Perancangan Rangkaian Sensor Ultrasonik dengan Mikrokontroler AVR ATMega 8535 ...................................
54 4.4 Pengujian Input Push Button .........................................................
5.2 Saran ............................................................................................. 63 DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
63
60 Bab 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan ....................................................................................
58 4.8 Pengujian Buzzer dan Vibrator ......................................................
56 4.7 Pengujian Rangkaian RTC DS-1307 .............................................
56 4.6 Pengujian Buzzer ...........................................................................
55 4.5 Pengujian Modul Suara WTV – 020SD .........................................
54 4.3 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 ...................
42 3.1.5 Perancangan Rangkaian WTV – 020SD ..............................
51 4.2 Pengujian Rangkaian Power Supply ..............................................
49 Bab 4. Pengujian Rangkaian 4.1 Pengujian dan Analisa Rangkaian Sensor Ultrasonik ....................
49 3.2.1 Flowchart Sistem ..................................................................
48 3.2 Rangkaian Perangkat Lunak (Software) ........................................
47 3.1.9 Rangkaian Keseluruhan Tongkat .........................................
45 3.1.8 Rangkaian Buzzer dan Vibrator ...........................................
44 3.1.7 Perancangan Sistem RTC DS 1307 ......................................
43 3.1.6 Rangkaian Input Push Button ...............................................
64
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Macam-macam Tipe Data Dasar dalam C ………………..…..……............
27 Tabel 2.2 Operator Aritmetika ………………………………………………………...
31 Tabel 2.3 Operator Relasi …………………………………………………..…………
33 Tabel 2.4 Operator Manipulasi Bit ………………………….………………………...
34 Tabel 2.5 Operator Manipulasi Bit ……………………………...………………….....
34 Tabel 2.6 Operator Logika ……………………………………...……………………..
35 Tabel 2.7 Operator Penugasan …………………………………………………………
36 Tabel 4.1 Data Jarak Deteksi Berbagai Halangan ……………………………………..
51 Tabel 4.2 Data Buzzer ………………………………………………………………....
58
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok Diagram Fungsional ATmega8535 ………………………………….. 9Gambar 2.2 Konfigurasi IC Mikrokontroller ATmega 8535 ……………………..…….. 11Gambar 2.3 Peta Memori Program ……………………………………………………... 13Gambar 2.4 EEPROM Data Memori …………………………………………………... 14Gambar 2.5 Sensor Ultrasonik HC-SR04 ……………………………………………..... 15Gambar 2.6 Pin- Pin RTC DS1307 ………………………………………...………….... 17Gambar 2.7 Komunikasi Serial I2C ………………………………………………..….... 18 Gambar 2.8 DS1307 Address ………………………………………………….………..18 Gambar 2.9 CodevisionWizardAVR untuk RTC …………………………………….....
19 Gambar 2.10 Simbol dan Bentuk Buzzer …………………………………...…………..
24 Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian ………………………………………………....
37 Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya ………………………………………………...….. 39 Gambar 3.3 Rangkaian Transmitter …………………………………………………..
40 Gambar 3.4 Rangkaian Receiver ………………………………………………..…........ 40 Gambar 3.5 Jarak antara Tx – Rx ………………………..…………………..……......
40 Gambar 3.6 Keluaran Pulsa Ultrasonik …………………………………………..…....
41 Gambar 3.7 Rangkaian sensor ultrasonik dengan Mikrokontrolller AVR ATmega8535 …………………………………………….…………...…... 42 Gambar 3.8 Rangkaian WTV-020SD ………………………...…………………..…....
43 utton ……………………………………..…..…....
45 Gambar 3.9 Rangkaian Input Push B Antarmuka Bagian RTC DS1307 ………….………………………..….... 45
Gambar 3.10 Register Time Keeper …………………………………………….…..….46 Gambar 3.11
Gambar 3.12 Rangkaian aplikasi modul RTC DS1307 yang dihubungkan ke mikrokontroller ATMega 8535 ………………………………..……….... 47Gambar R ………………………………………….... 48
3.13 angkaian Buzzer dan Vibrator
………………………………………………..….... 48
Gambar 3.14 Rangkaian KeseluruhanGambar 3.15 Flowchart Program ………………………………………………..……..... 50Keypad aktif low ……………………………………………………....….... 55