TUGAS AKHIR KATUP AIR TERKENDALI MUSIK PADA TIRAI AIR (Berbasis Mikrokontroler ATMega32)

  

TUGAS AKHIR

KATUP AIR TERKENDALI MUSIK PADA TIRAI AIR

(Berbasis Mikrokontroler ATMega32)

  

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi

  

Disusun oleh :

Khiong Hin

045114050

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2009

  

FINAL PROJECT

MUSIC CONTROLLED WATER VALVE ON

WATER SCREEN

(Based on ATMega32 Microcontroller)

  

Presented For Fulfilling One Of The Requirement To Obtain Engineer Degree

In Electrical Engineering Of Science And Technology Faculty

Sanata Dharma University

by :

  

Khiong Hin

045114050

ELECTRICAL ENGINEERING

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2009

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

  Motto :

“Do not set any limit for your success, aim

high… aim for the stars! ”

  Kupersembahkan Tugas Akhir Ini Untuk : Tuhan yang Maha Mulia Ayah dan Ibuku tercinta

  Saudara-saudaraku yang terbaik Dosen-dosen yang membimbingku Dan teman-teman yang selalu mendukungku

  

INTISARI

  Tirai air merupakan air terjun buatan yang dapat memberikan kesan sejuk dan segar pada ruangan dimana tirai air tersebut terletak. Tirai air banyak juga digunakan pada ruang pertemuan dan tempat-tempat umum untuk menarik pengunjung. Tirai air konvesional terdiri dari beberapa bagian, yaitu pompa, pipa air, serta lubang pada pipa air untuk menyemburkan air sehingga membentuk suatu tirai air.

  Pada perancangan tugas akhir ini, penulis merancang suatu tirai air yang dapat dikontrol dengan menggunakan mikrokontroler ATMEL. Pada perancangan ini, pengontrol terdiri atas mp3 player sebagai input,mikrokontroler ATMega32 dengan ADC internal, solid state relay, katup air, serta pompa air. Fast Walsh Transform 16 titik diimplementasikan untuk menganalisis frekuensi sinyal masukan. Frekuensi masukan pada perancangan ini sekitar 1KHz.

  Dari hasil pegujian dan analisa alat ini dapat bekerja dengan baik ketika musik diberikan sebagai input melalui mp3 player, katup air dapat bekerja bergantian ketika frekuensi masukan juga berubah.

  Kata kunci : tirai air, katup air, mikrokontroler ATMega32, fast walsh transform

  

ABSTRACT

Water screen is artificial water fall and give cool and fresh effect for the room

environment. Water Fountain also install at exhibition hall and public rest to attract the

people. Conventional water fountain consists of water pump, pipe and hole at pipe to

way of water fall.

  This paper discusses about designing a controller for water fountain using

ATMEL AVR microcontroller. Water Fountain is an artificial water fall. This controller

consists of mp3 player as input, microcontroller ATmega32 with internal ADC, solid

state relays, water valves, LEDs, water pump and pipe with holes. The 16 points Fast

Walsh Transform implemented to analyze audio frequency input. Maximum frequency

response of this Walsh Transform about 1 kHz, with 8 channel frequency.

  From the test result, this device can work properly when the music from mp3

palyer was gave as input, the work of water valves can be change automaticly when the

frequncy of input was change.

Keywords: water screen, water valves, microcontroller ATMega32, fast walsh transform.

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : KHIONG HIN Nomor Mahasiswa : 045114050

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

KATUP AIR TERKENDALI MUSIK PADA TIRAI AIR

  Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

  Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

  Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 8 Februari 2009

  Yang menyatakan ( KHIONG HIN)

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis berjudul “Katup Air Terkendali Musik pada Tirai Air (Berbasis Mikrokontroler ATMega32)”.

  Karya tulis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

  Penulisan skripsi ini didasarkan pada hasil-hasil yang penulis dapatkan selama tahap perancangan, pembuatan dan pengujian alat.

  Penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan semangat dan doa yang tak pernah putus sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

  2. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T., selaku dosen pembimbing I karya tulis yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.

  3. Bapak Pius Yozy Merucahyo, S.T, M.T., selaku dosen pembimbing II karya tulis yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya untuk membimbing penulis.

  4. Rekan-rekan yang telah memberikan bantuan kepada penulis dalam pengerjaan karya tulis ini: Hendri Paulus (TE’04), Tri Joko Purnomo (TE’04), Willi (TE’04), Sevriady (TE’04), Suci Apsari (TE’04).

  5. Segenap dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

  6. Segenap karyawan sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.

  7. Teman-teman mahasiswa jurusan Teknik Elektro dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas setiap bantuannya.

  Penulis menyadari bahwa masih banyak kelemahan dan kekurangan dari penulisan karya tulis ini. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan.

  Akhir kata, semoga skripsi ini berguna bagi semua pihak dan dapat menjadi bahan kajian lebih lanjut.

  Yogyakarta, 8 Februari 2009 Penulis

  Khiong Hin

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL..................................................................................... i HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INGGRIS…………………….. ii LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING................................................ iii LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI......................................................... iv LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA...................................... v MOTTO DAN PERSEMBAHAN................................................................ vi

  INTISARI.................................................................................................... vii ABSTRACT………………………………………………………………. viii KATA PENGANTAR.................................................................................. ix DAFTAR ISI................................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR.................................................................................... xiv DAFTAR TABEL........................................................................................ xvi DAFTAR LAMPIRAN................................................................................ xvii BAB I. PENDAHULUAN.............................................................................

  1

  1.1 Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1 1.2 Tujuan dan Mamfaat ................................................................................

  2

  1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 3 1.4 Metodologi Penelitian ..............................................................................

  4

  BAB II. DASAR TEORI ...............................................................................

  6 2.1 Walsh Transform dan Fast Walsh Transform .........................................

  6

  2.1.1 Fungsi Walsh .................................................................................. 6

  2.1.2 Transformasi Walsh ........................................................................ 9

  2.1.3 Fast Walsh Transform ..................................................................... 11

  2.2 Katup Air Elektronis ................................................................................. 13

  2.3 Mikrokontroler ATMega32....................................................................... 15

  2.3.1 Gambaran Umum……………………………………………......... 15

  2.3.2 Memori……………………………………………………............ 17

  2.3.3 Port Input/Output…………………………………………............ 21

  2.3.4 ADC (Analog to Digital Converter)…………………....…........... 23

  

2.3.4.1 Inisialisasi ADC…………………………………….…... 24

  

2.3.4.2 Pembacaan ADC……………………………………....... 28

  2.4 Nada dan Ketukan Nada ……………………………………………… 29

  BAB III. RANCANGAN PENELITIAN ..................................................... 32

  3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ................................................ 33

  3.1.1 Low Pass Filter (LPF) ..................................................................... 33

  3.1.2 Penggerak Katup Air (Solid State Relay) ........................................ 36

  3.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ................................................ 37

  3.3 Perancangan Perangkat Keras Alat ........................................................... 41

  BAB IV. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN ............................ 43

  4.1 Pengujian Terhadap SSR ........................................................................... 46

  BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 52

  5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 52

  4.2 Saran .......................................................................................................... 52 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

  1. Gambar 2-1 Sequency – ordered Walsh Functions dengan N = 16 ......... 5

  2. Gambar 2-2 Simbol dan bagian-bagian pada katub air elektronis ............ 12

  3. Gambar 2-3 Katub air elektronis yang digunakan beserta bagian-bagiannya ...................................................................................... 12

  4. Gambar 2-4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega32 ........................ 14

  5. Gambar 2-5 Diagram Blok Mikrokontroler ATMega32 ........................... 15

  6. Gambar 2-6 Peta Memori Flash Mikrokontroler ATMega32 ................... 16

  7. Gambar 2-7 Peta Memori Data SRAM ..................................................... 17

  8. Gambar 2-8 Register – Register Pada EEPROM ...................................... 18

  9. Gambar 2-9 Register ADMUX ................................................................. 21

  10. Gambar 2-10 Format Data ADC dengan ADLAR = 0 ............................. 21

  11. Gambar 2-11 Format Data ADC dengan ADLAR = 1 ............................. 21

  12. Gambar 2-12 Register ADCSRA ............................................................. 22

  13. Gambar 2-13 Register SFIOR ................................................................... 24

  14. Gambar 3-1 Blok Diagram Rancangan Penelitian .................................... 26

  15. Gambar 3-2 Rangkaian Low Pass Filter dan Bias DC ............................. 28

  16. Gambar 3-3 Rangkaian Low Pass Filter dan Bias DC beserta nilai - komponennya ............................................................................................ 29

  17. Gambar 3-4 Rangkaian Solid State Relay ................................................. 30

  18. Gambar 3-5 Rancangan Diagram Alir Program Utama ............................ 31

  19. Gambar 3-6 Katup Air dan Pipa Penyalur Air .......................................... 32

  20. Gambar 3-7 Rancangan Perangkat Keras Alat ........................................ 32

  21. Gambar 4-1 Tampilan Perangkat Keras Peralatan ................................... 35

  22. Gambar 4-2 Blok Diagram Pengujian SSR .............................................. 36

  23. Gambar 4-3 Blok Diagram Pengujian Mikrokontroler ............................. 37

  

DAFTAR TABEL

  1. Tabel 2-1 Fungsi Walsh 8 titik ............................................................... 6

  2. Tabel 2-2 Sequency, kode biner, kode Gray .......................................... 7

  3. Tabel 2-3 Perbandingan Operasi Penjumlahan pada Transformasi Walsh dan Transformasi Walsh Cepat ............................................................ 10

  4. Tabel 2-4 Perbandingan urutan hasil Transformasi Walsh Cepat dengan Transformasi Walsh secara langsung ...................................................... 11

  5. Tabel 2-5 Fungsi Alternatif Port A ........................................................ 19

  6. Tabel 2-6 Fungsi Alternatif Port B ........................................................ 19

  7. Table 2-7 Fungsi Alternatif Port C ........................................................ 19

  8. Tabel 2-8 Fungsi Alternatif Port D ....................................................... 20

  9. Tabel 2-9 Pemilihan Mode Tegangan Referensi ADC ........................... 21

  10. Tabel 2-10 Tabel Pemilihan Bit Saluran Pembacaan ADC .................... 22

  11. Tabel 2-11 Konfigurasi Clock ADC ....................................................... 23

  12. Tabel 2-12 Pemilihan Sumber Picu ADC ............................................... 24

  13. Tabel 2-13 Frekuensi Nada ……………………………………………...30

  14. Tabel 2-14 Perhitungan Ketukan dan Tempo …………………………. 30

  15. Tabel 4-1 Fungsi Bagian-Bagian pada Alat ............................................ 35

  16. Tabel 4-2 Hasil Percobaan SSR .............................................................. 37

  17. Tabel 4-3 Data Hasil Pengujian Fast Walsh Transform ......................... 39

  18. Tabel 4-4 Bandwitdh dan Galat Bandwitdh ........................................... 40

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Dalam kehidupan sehari - hari, manusia membutuhkan adanya suatu hiburan. Pada hari-hari libur banyak orang dan keluarga meluangkan waktu untuk berjalan-jalan di daerah rekreasi atau berkunjung ke suatu taman bermain.

  Tempat-tempat rekreasi dan taman bermain seringkali terdapat benda atau peralatan antara lain patung, air mancur, air terjun, mobil listrik, kiddy-kiddy (peralatan mekanik yang dapat melakukan gerakan tertentu diiringi dengan musik selama waktu tertentu), mesin permainan ketangkasan, dan masih banyak lagi.

  Pengunjung yang tertarik biasanya berusaha untuk mencoba peralatan tersebut.

  Untuk menarik perhatian maka peralatan atau benda dibuat dengan prinsip berikut : yang berwarna-warni lebih menarik dibandingkan dengan yang hitam putih, yang bersuara lebih menarik dibandingkan dengan yang tak bersuara, yang bergerak lebih menarik dibandingkan dengan yang diam. Dari ketiga prinsip untuk menarik perhatian pengunjung tersebut, suatu peralatan dibantu dengan peralatan elektronik. Dengan bantuan peralatan elektronik suatu peralatan dapat menghasilkan banyak warna melalui lampu yang berwarna, peralatan dapat menghasilkan suatu gerakan melalui suatu penggerak (motor, solenoid, pneumatik, dll) dan untuk peralatan yang dapat bersuara dilakukan melalui speaker.

  Dalam suatu taman, air terjun selalu melengkapi keberadaan taman. Air terjun dapat berupa air yang mengalir dari dari ketinggian sesuatu atau dapat pula mengalir dari pipa yang diberi lubang. Air terjun memberikan kesan yang menyejukkan dan memberikan kesan dinamis dengan mengalirnya air. Selama ini air yang mengalir belum diatur urutannya. Dengan diatur urutannya, mengalirnya air pada air terjun akan bertambah dinamis dan akan memberikan daya tarik tersendiri. Pada penelitian ini akan dibuat suatu model air terjun terkendali musik dalam taman pintar untuk menarik perhatian pengunjung. Peralatan yang akan dikembangkan yaitu suatu air terjun yang urutannya dapat diatur sesuai dengan musik yang dimainkan, serta dapat dikendalikan (dicoba) urutannya oleh pengunjung.

  Tirai air konvensional (conventional) belum dikendalikan urutan jatuhnya dan hanya mengalirkan air secara terus – menerus. Melalui pengaturan urutan keluarnya air pada tirai air akan memberikan kesan dinamis dan menarik. Apabila tirai air dapat diatur urutannya berdasarkan musik yang digunakan sebagai masukan, maka tirai air tersebut akan menjadi menarik dan bernilai ekonomi yang tinggi.

1.2 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan yang akan dicapai yaitu membuat suatu peralatan yang berfungsi untuk mengontrol urutan katup air pada tirai air yang bekerja terhadap sinyal musik yang diberikan sebagai input, sehingga tirai air konvensional yang banyak dipakai dapat dibuat lebih menarik.

  Manfaat yang akan dicapai adalah :

  1. Untuk masyarakat umum Masyarakat dapat menikmati suatu peralatan yang sederhana, murah dan praktis tetapi memiliki unsur teknologi yang tinggi dan dapat memberikan rasa nyaman dan sejuk dimana saja, baik ditempat hiburan, rumah makan maupun dirumah sendiri.

  2. Untuk perkembangan ilmu pengetahuan

  a. Menambah literatur aplikasi bersama antara elektronika analog, elektronika digital dan mikrokontroler.

  b. Menambah literatur aplikasi mikrokontroler untuk dunia hiburan.

  c. Menambah literatur aplikasi yang menggabungkan unsur seni dengan unsur teknologi.

1.3 Batasan Masalah

  Pembahasan perancangan alat katup air terkendali musik pada tirai air ini lebih diarahkan dan difokuskan dalam batasan – batasan masalah sebagai berikut : a. Berbasis mikrokontroler ATMega32 sebagai ADC dan pembagi/pemisah frekuensi sinyal masukan menjadi beberapa frekuensi.

  b. Menggunakan rangkaian low pass filter dan bias DC sebagai pembatas frekuensi masukan dan mengeliminasi sinyal negatif dari sinyal masukan.

  c. Input berasal dari pemutar musik (mp3 player).

  d. Menggunakan rangkaian SSR (Solid State Relay) pada bagian keluaran untuk mengontrol katup. e. Keluaran berupa 8 buah katup air (water valve) yang bereaksi terhadap musik yang diberikan dan 8 buah LED yang berfungsi sebagai indikator katup air yang aktif.

  f. Mikrokontroler melakukan proses tranformasi Walsh pada data masukan

1.4 Metodologi Penelitian

  Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

  1. Mengumpulkan sejumlah referensi atau literatur dari perpustakaan, internet dan sebagainya.

  2. Menyusun perancangan dan melakukan serangkaian percobaan untuk merealisasikan perancangan yang telah dibuat.

  3. Tahap prosedur pengujian alat, akan dilakukan beberapa tahap (komponen) pengujian, yaitu :

  a. Pengujian terhadap SSR (Solid State Relay) dilakukan dengan memberikan tegangan masukan dc dengan tegangan terendah adalah 3 V, kemudian tegangan tersebut di naikkan secara bertahap untuk memperoleh tegangan aktif dari SSR tersebut.

  b. Pengujian terhadap mirkokontroler dilakukan dengan cara memberikan sinyal masukan sinus yang di peroleh dari AFG dengan amplitudo tetap, dengan frekuensi yang berubah-ubah. Sinyal masukan di lewatkan melalui LPF terlebih dahulu sebelum masuk ke dalam mikrokontroler.

  c. Pengujian dengan menggunakan masukan berupa nada lagu tertentu dilakukan dengan cara membangkitkan nada tertentu dengan menggunakan mikrokontroler, kemudian menggunakannya sebagai masukan sebagai pengganti AFG. Nada yang dipilih adalah nada dengan frekuensi yang masih masuk dalam jangkauan frekuensi LPF dalam peranangan, yaitu sebesar 1kHz.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Walsh Transform dan Fast Walsh Transform

  Untuk mengetahui komponen penyusun dari suatu sinyal dapat dilakukan dengan melakukan transformasi pada sinyal. Transformasi yang banyak dikenal yaitu transformasi Fourier. Menurut Transformasi Fourier, gelombang periodis tersusun dari berbagai harmonisa dengan bobot tertentu dari sekumpulan gelombang sinus dan cosinus. Transformasi lainnya yang dipakai untuk menguraikan suatu sinyal berdasarkan sinyal penyusunnya yaitu transformasi Walsh. Transformasi Walsh pertama kali dipresentasikan oleh J.L.Walsh pada tahun 1922 kepada American Mathematical Society.

  Sama halnya seperti transformasi Fourier yang menyatakan bahwa gelombang periodis tersusun berdasarkan kepada harmonisa dari sekumpulan gelombang sinus dan cosinus, maka transformasi Walsh menyatakan bahwa gelombang periodis tersusun berdasarkan harmonisa dari sekumpulan gelombang kotak, hal ini dikenal dengan fungsi Walsh (Walsh Functions).

  Transformasi Walsh menguraikan suatu sinyal menjadi gelombang kotak dan harmonisanya[2]. Gelombang kotak terdiri dari nilai +1 dan -1 sehingga perhitungan transformasi Walsh menjadi lebih sederhana.

2.1.1 Fungsi Walsh (Walsh Function)

  Secara singkat, fungsi Walsh ditunjukkan oleh gambar 2-1. Gambar 2-1 menunjukkan fungsi WAL(0) sampai WAL(15). Fungsi Walsh terdiri dari deretan pulsa kotak [2] dengan amplitude  1 seperti yang terlihat pada gambar 2-1.

  

Gambar 2-1 Sequency – ordered Walsh Functions dengan N = 16

  Fungsi Walsh dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut : _{N  1 k m  N i i}

  1  _{i  i i k m}

  WAL [ k , m ] ( 1 ) ( 1 ) WAL [ m , k ] ( k , m , 1 , 2 ,...

  1 N 1 )         _i

  

  (1.1) Nilai WAL(0,t) selalu bernilai 1, WAL(1,t) merupakan gelombang kotak dengan siklus kerja (duty cycle) 50% dengan perioda T. WAL(3,t) berupa gelombang kotak dengan perioda T/2 dan WAL(7,t) berupa gelombang kotak dengan perioda T/4. Pada WAL(15,t) menghasilkan gelombang kotak dengan perioda T/8.

  Fungsi WAL genap dinamakan CAL(k) dan fungsi WAL ganjil dinamakan SAL(k). CAL dan SAL merupakan singkatan Cosine wALsh dan Sine wALsh, istilah ini mirip dengan koefisien Cos dan Sin pada deret Fourier.

  CAL(n,k) = WAL(2k,n) SAL(n,k) = WAL(2k+1,n)

  Transformasi Walsh terdiri dari fungsi Walsh yang membentuk matrix WALSH. Berikut disajikan tabel fungsi WALSH untuk 8 titik yang membentuk matrix WALSH.

  Tabel 2-1 Fungsi Walsh 8 titik

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7 WAL(0) +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 WAL(1) +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 WAL(2) +1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 +1 WAL(3) +1 +1 -1 +1 +1 -1 -1 -1 WAL(4) +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 WAL(5) +1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 -1 WAL(6) +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 +1 WAL(7) +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1

  Sifat – sifat fungsi Walsh 1. Memiliki nilai +1 dan -1.

  2. Perkalian antar fungsi Walsh menghasilkan fungsi Walsh yang lain.

  Contoh: WAL(2)

  1 1 -1 -1 -1 -1

  1

  1 WAL(4) 1 -1 -1

  1 1 -1 -1 1

  3.

  1 , ) ( ) (

  4 2 010 011 110 6 3 011 010 010 2 4 100 110 011 3 5 101 111 111 7 6 110 101 101 5 7 111 100 001

  Sequency biner Kode Gray Kode Gray tercermin K 000 000 000 1 001 001 100

  Tabel 2-2 Sequency, kode biner, kode Gray

  Tabel 2-2, berikut ini disajikan tabel sequency, kode biner, kode Gray serta kode Gray terbalik yang dipakai untuk melihat hubungan urutan pada matrix Walsh.

  5. Urutan fungsi Walsh dinamakan sequency yaitu berdasarkan banyaknya perubahan tanda pada satu baris. Perubahan tanda dapat dari +1 menjadi -1 atau dari -1 menjadi +1.

  (1.4)

  X k X k _c ^s

  

N

k k

   

    

      

  1

  ) tan (

  2 ,..., 2 ,

    

  1

  Komponen fase dihitung sebagai berikut :  , ) (  

  X P 

  2 _c

  (1.3) dengan ) ( ) (

  2 ) , ( ) , ( ) ( t k SAL t k CAL k P  

  2

  4. Spektrum frekuensi dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut :

  (1.2)

  WAL t n t m WAL

  { ) , ( ) , ( ^N _t ^{N m n untuk} _{m n untuk}

  1 , ,

  

   

  1

2.1.2 Transformasi Walsh [2],[3],[4]

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  7

  X X

  X X

  X X

  X X

  1 x x x x x x x x

  2

  3

  4

  5

  6

  1

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  Transformasi Walsh pada masukan x i menghasilkan X(k) disajikan pada persamaan berikut :

    

  X _i

              

              

      

         

          

          

              

              

   

   (1.7) contoh operasi perhitungan pada transformasi Walsh 8 titik

  Dalam bentuk matrix, persamaan (5) dituliskan sebagai berikut : ) , ( ) ( i k WAL x k

  1

  1xN X k merupakan hasil transformasi Walsh ukuran Nx1

  (1.6) dengan WAL(k,i) merupakan matrix Walsh x i merupakan deretan data masukan berupa vektorbaris ukuran

  X i x

  1 ) 1 , , ( ) ( 1 ,..., ^N _{k k} N i i k WAL

    

    

  (1.5) Persamaan transformasi Walsh balik sebagai berikut :

  X

  1 ) ( ^N _{i i} N k i k WAL x N k

  1 ) 1 , , ( 1 ,...,

  

  

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1

  1 Hasil operasi perkalian matrix sebagai berikut :

  7

  Operasi transformasi Walsh dikelompokkan berdasarkan suku-suku sebagai berikut : ) ( ) ( ) ( ) (

  6

  7

  ) ( ) ( ) ( ) (

  1 X         x x x x x x x x

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  Pada operasi transformasi Walsh terlihat beberapa operasi antar suku yang sama sehingga dimungkinkan untuk melakukan penghematan operasi perhitungan.

  4

  Pada operasi transformasi Walsh untuk 8 titik memerlukan operasi penjumlahan sebanyak 7 x 8 operasi penjumlahan. Operasi perkalian pada transformasi Walsh yaitu perkalian dengan +1 dan perkalian dengan -1 yang menghasilkan perubahan tanda pada data masukan, hal ini berarti pada transformasi Walsh tidak memerlukan operasi perkalian. Secara umum, transformasi Walsh untuk N titik memerlukan operasi penjumlahan sebanyak N(N-1).

  7 X         x x x x x x x x

  1

  2

  3

  4

  

5

  6

  7

  6 X         x x x x x x x x

  5

  3

  2

  ) ( ) ( ) ( ) (

  X         x x x x x x x x

  ) ( ) ( ) ( ) (

  3 X         x x x x x x x x

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  2 X         x x x x x x x x

  2

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  ) ( ) ( ) ( ) (

  1 X         x x x x x x x x

  1

  1

  3

  6

  1

  7

  2 X         x x x x x x x x

  1

  2

  3

  4

  

5

  6

  7

  1 X         x x x x x x x x

  2

  

5

  3

  4

  

5

  6

  7

  1 X         x x x x x x x x

  2

  3

  4

  

5

  6

  4

  4

  7

  

5

  6

  7

  5 X         x x x x x x x x

  1

  2

  3

  4

  

5

  6

  4 X         x x x x x x x x

  3

  1

  2

  3

  4

  

5

  6

  7

  3 X         x x x x x x x x

  1

  2

2.1.3 Transformasi Walsh Cepat (Fast Walsh Transform)

  ) ( ) ( ) ( ) (

  1

  X X

  4 X

  Tahap selanjutnya terjadi operasi :

  X X  

  7 X

  5

  7

  X X  

  6 X

  4

  6

  X X  

  3 X

  3

  5

  X X  

  2 X

  2

  dan

  X X  

  5 X

  5

  7

  X X  

  4 X

  4

  6

  X X  

  1 X

   

  1

  3

   

  7 X

  3

  7

   

  X X

  6 X

  2

  6

   

  X X

  5 X

  1

  5

  X X

  1 X

  4 X

  4

    dan

  X X

  3 X

  3

  7

   

  X X

  2 X

  2

  6

   

  X X

  1

  X X  

  7

  6 X         x x x x x x x x

    ) (

  X

  1 x x

  Operasi antar suku pada tahap ini adalah ) (

  7 X         x x x x x x x x

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  ) ( ) ( ) ( ) (

  1

  2

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  ) ( ) ( ) ( ) (

  5 X         x x x x x x x x

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  3

  1 x x

  2 X

  3

    Pada tahap berikutnya terjadi operasi

  X

  7 x x

  6

  7

    ) (

  X

  6 x x

  4

  5

    ) (

  X

  5 x x

  2

    ) (

  X

  X

  4 x x

  1

    dan ) (

  X

  3 x x

  6

  7

    ) (

  X

  2 x x

  4

  5

    ) (

  X X   Penghematan terhadap operasi Walsh 8 titik memerlukan 8 x 3 operasi penjumlahan. Tabel 2-3, berikut ini disajikan operasi Walsh dan penghematan operasi transformasi Walsh.

  Tabel 2-3 Perbandingan Operasi Penjumlahan pada Transformasi Walsh

  (langsung) Kode

  X6 X2 110 010 101 101

  X5 X6 101 110 111 111

  X4 X1 100 001 110 011

  X3 X4 011 100 010 010

  X2 X3 010 011 011 110

  X1 X7 001 111 001 100

  X0 X0 000 000 000 000

  Terbalik

  Walsh Kode Gray Kode Gray

  Kode Keluaran Transformasi

  Keluaran (TWC)

  Transformasi Walsh

  dan Transformasi Walsh Cepat N Operasi Penjumlahan pada Transformasi Walsh

  Walsh Cepat (TWC)

  Transformasi Walsh secara langsung Transformasi

  Tabel 2-4 Perbandingan urutan hasil Transformasi Walsh Cepat dengan

  Perbandingan urutan keluaran dari transformasi Walsh dan transformasi Walsh cepat disajikan pada tabel 2-4.

  (N) dibandingkan dengan operasi transforamsi Walsh secara langsung memerlukan N*(N-1) operasi penjumlahan.

  2

  256 256 x 255 256 x 8 Dari tabel 2-3 terlihat bahwa transformasi Walsh cepat menghemat operasi penjumlahan sebesar N*log

  4 4 x 3 4 x 2 8 8 x 7 8 x 3 16 16 x15 16 x 4 32 32 x 31 32 x 5 64 64 x 63 64 x 6 128 128 x 127 128 x 7

  2 N

  (Penghematan) N*log

  N*(N-1) Operasi Penjumlahan pada Transformasi Walsh Cepat

  X7 X5 111 101 100 001

  Berdasarkan pada tabel 2-2 dan tabel 2-4, data masukan terurut secara

  

sequency akan menghasilkan keluaran dengan urutan kode gray terbalik. Agar

  urutan menjadi sama dengan masukan, maka perlu dilakukan penataan kembali (reorder) terhadap hasil transformasi Walsh cepat.

  Berikut disajikan urutan kembali (reorder) pada transformasi Walsh cepat untuk beberapa titik. reorder8 = {0,7,3,4,1,6,2,5}; reorder16 = {0,15,7,8,3,12,4,11,1,14,6,9,2,13,5,10}; reorder32 = {0,31,15,16,7,24,8,23,3,28,12,19,4,27,11,

  20,1,30,14,17,6,25,9,22,2,29,13,18,5,26,10,21}; reorder64 = {0,63,31,32,15,48,16,47,7,56,24,39,8,55,23,40, 3,60,28,35,12,51,19,44,4,59,27,36,11,52,20,43, 1,62,30,33,14,49,17,46,6,57,25,38,9,54,22,41,2, 61,29,34,13,50,18,45,5,58,26,37,10,53,21,42}; reorder128 = {0,127,63,64,31,96,32,95,15,112,48,79,16,111, 47,80,7,120,56,71,24,103,39,88,8,119,55,72, 23,104,40,87,3,124,60,67,28,99,35,92,12,115, 51,76,19,108,44,83,4,123,59,68,27,100,36,91, 11,116,52,75,20,107,43,84,1,126,62,65,30,97, 33,94,14,113,49,78,17,110,46,81,6,121,57,70, 25,102,38,89,9,118,54,73,22,105,41,86,2,125, 61,66,29,98,34,93,13,114,50,77,18,109,45,82,5, 122,58,69,26,101,37,90,10,117,53,74,21,106,42,85};

  Pada Transformasi Walsh Cepat, sinyal masukan berupa sinyal dengan runtun waktu, sedangkan keluaran pada transformasi Walsh Cepat berupa koefisien sinyal penyusun yang merupakan fungsi Walsh dasar. Koefisien sinyal penyusun setara dengan frekuensi dari sinyal penyusun sehingga operasi transformasi Wlash Cepat dapat dipakai untuk menunjukkan komponen frekuensi dari suatu sinyal seperti terlihat pada persamaan dibawah ini. _N

  ( ) ( ) ( ) X t  A  A SAL i  B CAL i

   i i   _i 

¹

  2.2 Katup Air Elektronis

  Katub air elektronis terdiri dari bagian solenoid (kumparan), inti kumparan dan katub air seperti pada gambar 2-2 dibawah ini. Solenoid bekerja berdasarkan prinsip elektromagnetis, bila pada kumparan diberi arus maka akan menarik inti kumparan menuju ke tengah kumparan, dan bila arus diputus dari kumparan maka inti kumparan akan kembali seperti semula. Inti kumparan berfungsi sebagai sumbat pada saluran air.

  kumparan inti kumparan saluran simbol katub air elektronik

  Gambar 2-2 Simbol dan bagian-bagian pada katub air elektronis Gambar 2-3 Katub air elektronis yang digunakan beserta bagian-bagiannya

  2.3 Mikrokontroler ATMega32

  2.3.1 Gambaran Umum

  ATMEGA32 termasuk dalam microcontroller unit (MCU) 8 – bit keluarga AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) ATMega yang berdaya guna tinggi dan berdaya rendah. ATMega32 dirancang berdasarkan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing), dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 – bit (16 – bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus. Fitur : a. Mikrokontroler AVR berkemampuan tinggi.

  b. Didesain berdaya rendah dan semua operasi bersifat statis.

  c. Memory flash sebesar 32K – bytes.

  d. EEPROM sebesar 1024 bytes.

  e. SRAM internal sebesar 2K – bytes.

  f. Antarmuka (interface) JTAG (memenuhi standard IEEE 1149.1).

  g. Dua buah timer / counter 8 – bit.

  h. Satu buah timer / counter 16 – bit. i. PWM (Pulse Width Modulation) sebanyak 4 (empat) kanal (channels). j. ADC (Analog – to – Digital Converter) internal dengan fidelitas 10 – bit sebanyak 8 channels. k. Portal komunikasi serial (USART) l. Analog comparator internal. m. Enam pilihan mode sleep penghemat penggunaan daya listrik. n. Tegangan operasi 2.7 – 5.5V (untuk ATMega32L) dan 4.5 – 5.5V (untuk ATMega32). o. Kecepatan maksimal 16 MHz. p. Antarmuka SPI. q. Unit interupsi internal dan eksternal. r. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. s. ATMega32 terdiri dari 40-pin PDIP, 44-lead TQFP dan 44-pad MLF.

  Konfigurasi pin dan diagram blok dari mikrokontroler ATMega32 ditunjukkan pada gambar 2-4 dan 2-5.

  Gambar 2-4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega32

  

Gambar 2-5 Diagram Blok Mikrokontroler ATMega32

2.1.2 Memori

  a. Memori Flash (Program Memory)

  Mikrokontroler ATMega32 memiliki memori flash sebesar 32K bytes yang dapat diprogram berulang – ulang (reprogrammable).

  Demi keamanan software, memori flash dibagi menjadi 2 (dua) bagian, yaitu bagian boot program dan bagian application

  program. Memori flash terletak pada alamat $0000 - $3FFF. Peta memori flash ditunjukkan oleh gambar 2-6.

  Gambar 2-6 Peta Memori Flash Mikrokontroler ATMega32

  b. Memori Data SRAM (Static Random – Access Memory) Mikrokontroler ATMega32 memiliki SRAM internal sebesar 2K

  bytes. Oraganisasi memori data SRAM pada mikrokontroler

  ATMega32 dapat dilihat pada peta memori data seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2-7 dibawah ini.

  Gambar 2-7 Peta Memori Data SRAM

  c. EEPROM EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only

  Memory) adalah salah satu dari tiga tipe memori pada ATMega32

  (dua yang lain adalah flash dan SRAM – sudah dijelaskan pada subbab sebelumnya). EEPROM tetap dapat menyimpan data saat tidak dicatu daya dan juga dapat diubah saat program berjalan. Oleh karena itu, EEPROM sangat berguna untuk menyimpan informasi, seperti nilai kalibrasi, nomor ID dan juga password.