Rancangan Tongkat Pintar (Smart Stick) Tunanetra Berbasis Mikrokontroller Atmega8535
RANCANGAN TONGKAT PINTAR (SMART STICK)
TUNA NETRA BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA8535
SKRIPSI
FATIMAH SRI HANDAYANI
110821002
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
RANCANGAN TONGKAT PINTAR ( SMART STICK )
TUNA NETRA BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA8535
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
FATIMAH SRI HANDAYANI
110821002
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
PERSETUJUAN
Judul : RANCANGAN TONGKAT PINTAR (SMART STICK ) TUNANETRA BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 Kategori : SKRIPSI Nama : FATIMAH SRI HANDAYANI Nomor Induk Mahasiswa : 110821002 Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA EKSTENSI Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERAUTARA Diluluskan di Medan, Agustus 2013 Diketahui : Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing Dr. Marhaposan Situmorang Dr. Marhaposan Situmorang Nip. 1955103019800310003 Nip. 1955103019800310003
PERNYATAAN
RANCANGAN TONGKAT PINTAR (SMART STICK) TUNANETRA BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2013 Fatimah Sri Handayani 110821002
PENGHARGAAN
Segala puji bagi Allah SWT atas rahmat dan hidayah yang telah dilimpahkan kepada penulis sehinggan penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat dan salam kepada junjungan nabi besar Muhammad SAW, yang penulis harapkan syafaatnya di hari kelak, Amin.
Terima kasih yang tidak terhingga penulis sampaikan kepada ayahanda tercinta Abdul Manaf Pospos dan Ibunda tersayang Rahmawita, yang telah setia, sabar dan tulus mendidik penulis. Terima kasih atas doa, pengetian dan kasih sayang yang tak terhingga serta dukungan baik moril maupun materil yang tidak mungkin terbalas, hanya skripsi ini yang penulis persembahkan sebagai awal dari keberhasilan penulis di masa mendatang, Amin.
Dalam penulisan skripsi ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dukungan dan nasehat-nasehat dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.
Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua jurusan dan selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberi bimbingan, motivasi dan masukannya demi sempurnanya skripsi ini.
2. Bapak/ Ibu Staff pengajar dan Pegawai di Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Saudara kandung saya kak Novri Yanti Pospos, AMKeb, Desy Handayani Pospos, A.Md, serta adik-adik saya semua Maya, Dana, Suci dan Anggi yang telah memberikan dukungan, jangan nakal-nakal yaa.
4. Nang2Q (Novita, Jenny, Dila dan Riska) terima kasih ya atas dukungan dan doanya serta rekan-rekan layanan lainnya yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
5. Kepada teman-teman seperjuangan di Fisika Ekstensi FMIPA USU Stambuk 2011 dan sahabat-sahabat saya di D-III Fisika Instrumentasi FMIPA USU yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
6. Kepada semua yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Terima kasih buat motivasi dan dukungannya. Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna dan masih banyak kekurangan. Untuk itu penulis memohon maaf atas kesalahan dan kekurangan yang terdapat di dalamnya dan semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada semua pembacanya. Amin.
Medan, Agustus 2013 Penulis
ABSTRAK
RANCANGAN TONGKAT PINTAR (SMART STICK) TUNANETRA
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535
Perkembangan teknologi di Indonesia semakin lama semakin berkembang. Begitu juga dengan perkembangan teknologi elektronika yang semakin canggih dan semakin efisien. Dengan semakin berkembangnya teknologi elektronika maka dapat dibuat suatu alat yang dapat digunakan untuk membantu para penyandang tuna netra sebagai alat pemandu jalan. Alat ini dapat digunakan sebagai alat penunjuk arah dan mendeteksi adanya penghalang di depan penggunanya.
Pembuatan alat ini akan mendeteksi 4 arah mata angin yaitu utara, timur, selatan dan barat yang akan diset sebagai arah tujuan oleh penggunanya. Sebagai pendeteksi adanya penghalang maka digunakan sensor ultrasonik. Outputnya berupa suara yang akan diolah dalam rangkaian pengolah suara ISD 2560 menggunakan sistem mikrokontroler ATMega8535. Dengan adanya alat ini dapat membantu penyandang tunanetra untuk berjalan kearah yang dituju. Selain itu, output yang berupa suara asli/natural dapat membantu penyandang tunanetra mengetahui arah hadapnya dan meningkatkan kemandirian bagi tunanetra dalam melakukan aktivitasnya sendiri tanpa bantuan orang lain.
Kata Kunci: Arah Mata Angin, Kompas Digital CMPS03, Sensor Ultrasonik, Mikrokontroler ATMega8535, ISD 2560
ABSTRACT
RANCANGAN TONGKAT PINTAR (SMART STICK) TUNANETRA
Technological developments in Indonesia are increasingly growing. So also with the development of increasingly sophisticated electronic technology and more efficient. With the development of electronic technology, it can be made a tool that can be used to help people with visual impairment as a guide tool. This tool can be used as a signpost and detect the barrier in front of users. Making this tool will detect the 4 cardinal directions are north, east, south and west which will be set as a goal by its direction. As a detector of the barrier then used ultrasonic sensors. The output is the sound that will be processed in ISD 2560 and processing circuit using a microcontroller ATMega8535.
With this tool can help blind people to walk towards the destination. In addition, the output in the form of the original sound / natural can help blind people know him have been the direction and increase independence for the blind in conducting its own activities without the help of others.
Keywords: Cardinal, Digital Compass CMPS03, Ultrasonic Sensors, Microcontroller ATMega8535, ISD 2560
DAFTAR ISI
Persetujuan ii
Pernyataan iii
Penghargaan iv
Abstrak vi
Abstract vii
Daftar Isi viii
Daftar Tabel xi
Daftar Gambar xii
Daftar Lampiran xiii
BAB I Pendahuluan
1
1.1
1 Latar Belakang
1.2
2 Rumusan Masalah
1.3
2 Batasan Masalah
1.4
2 Tujuan Penelitian
1.5
3 Manfaat Penelitian
1.6
3 Sistematika Penulisan
BAB II Landasan Teori
5
2.1 Kompas
5
2.1.1 Susunan Kompas
5
2.1.2 Fungsi Kompas
6
2.1.3 Arah Mata Angin
6
2.2 Kompas Digital CMPS03 7.
2.1 I2C Interface
8
2.3 Sensor Ultrasonik
10
2.3.1 Spesifikasi Dari Sensor Ultrasonik
10
2.3.2 Cara Kerja Sensor Ultrasonik
11
2.3.3 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik
11
2.4 Pengolah Sinyal Suara ISD2560
13
2.4.1 Fitur
13
- – Fitur ISD2560
2.4.2 Diagram Blok ISD2560
14
2.4.3 Konfigurasi Pin
15
2.4.4 Fungsi Pin
15
- – Pin ISD2560
2.5 Mikrokontroller ATMega 8535
17
2.5.1 Fitur
19
- – Fitur Mikrokontroller ATMega 8535
2.5.2 Keunggulan Mikrokontroller ATMega 8535
20
2.5.3 Diagram Blok ATMega 8535
21
2.5.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroller AVR ATMega 8535
22
2.5.5 Karakteristik ADC Internal Mikrokontroller ATMega 8535
23
2.6 Buzzer
23
2.7 Baterai
24 BAB III Rancangan Sistem
26
3.1 Diagram Blok Dan Cara Kerja Rangkaian
26
3.2 Perancangan Rangkaian Catu Daya
28
3.3 Rangkaian Sensor Ultrasonik
29
3.4 Perancangan Rangkaian Sensor Ultrasonik dengan Mikrokontroller ATMega 8535
31
3.5 Perancangan Rangkaian ISD2560
32
3.6 Rangkaian Input Push Button
34
3.7 Perancangan Sistem Modul Kompas
34
3.8 Flowchart
37 BAB IV Analisa Rangkaian
39
4.1 Pengujian dan Analisa Rangkaian Sensor Ultrasonik
39
4.2 Pengujian Rangkaian Power Supply
41
4.3 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega8535
41
4.4 Pengujian Input Push Button
42
4.5 Pengujian ISD2560
43
4.6 Pengujian Resolusi Kompas
44 BAB V Kesimpulan dan Saran
47
5.1 Kesimpulan
47
5.2 Saran
47 Daftar Pustaka
48 Lampiran
50 Lampiran A : Gambar Keseluruhan Rangkaian
50 Lampiran B : Gambar Skematik Rangkaian
51 Lampiran C : Listing Program
52 Lampiran D : Datasheet ATMega 8535
63 Lampiran E : CMPS03 Robot Compass Module
68
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Register CMPS039 Tabel 2.2 Perbandingan Beberapa Seri Mikrokontroller AVR Buatan ATMEL
18 Tabel 4.1 Data Jarak Deteksi Berbagai Halangan
39 Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Pada Pengujian Keypad
43 Tabel 4.3 Pengujian Arah Kompas
44
DAFTAR GAMBAR
15 Gambar 2.8 Blok Diagram ATMega8535
Gambar 2.1 Arah Mata Angin7 Gambar 2.2 Kompas Digital CMPS03
8 Gambar 2.3 Sensor Ultrasonik
10 Gambar 2.4 Ilustrasi Cara Kerja Sensor Ultrasonik
11 Gambar 2.5 Pulsa Yang Dihasilkan Gelombang Elektronik
12 Gambar 2.6 Diagram Blok ISD2560
14 Gambar 2.7 Pin
- – pin ISD2560
21 Gambar 2.9 Pin Mikrokontroller ATMega8535
- – Rx
32 Gambar 3.8 Rangkaian Input Push Button
42
37 Gambar 4.1 Keypad Aktif Low
36 Gambar 3.11 Flow Chart
35 Gambar 3.10 Kuminikasi I2C Protocol
34 Gambar 3.9 Rangkaian Aplikasi Modul Kompas
30 Gambar 3.6 Gambar Rangkaian Sensor Ultrasonik dengan Mikrokontroller ATMega 8535
31 Gambar 3.7 Rangkaian ISD2560
22 Gambar 2.10 Buzzer
29 Gambar 3.5 Keluaran Pulsa Ultrasonik
29 Gambar 3.4 Jarak Antara Tx
28 Gambar 3.3 Rangkaian Receiver Ultrasonik
26 Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya
24 Gambar 2.11 Baterai Turnigy
25 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian