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 SUMATERA

  UTARA 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 CMPS03

  9 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 Angin

  7 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