RANCANGAN TONGKAT PINTAR (SMART STICK) TUNA NETRA BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 SKRIPSI FATIMAH SRI HANDAYANI

Transkripsi

1 RANCANGAN TONGKAT PINTAR (SMART STICK) TUNA NETRA BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 SKRIPSI FATIMAH SRI HANDAYANI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2 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 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

3 PERSETUJUAN Judul : RANCANGAN TONGKAT PINTAR (SMART STICK ) TUNANETRA BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 Kategori : SKRIPSI Nama : FATIMAH SRI HANDAYANI Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA EKSTENSI Departemen Fakultas : FISIKA : 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 Nip

4 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

5 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.

6 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

7 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

8 ABSTRACT RANCANGAN TONGKAT PINTAR (SMART STICK) TUNANETRA BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 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

9 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran ii iii iv vi vii viii xi xii xiii BAB I Pendahuluan Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan 3 BAB II Landasan Teori Kompas Susunan Kompas Fungsi Kompas Arah Mata Angin Kompas Digital CMPS03 7.

10 2.1 I2C Interface Sensor Ultrasonik Spesifikasi Dari Sensor Ultrasonik Cara Kerja Sensor Ultrasonik Prinsip Kerja Sensor Ultrasonik Pengolah Sinyal Suara ISD Fitur Fitur ISD Diagram Blok ISD Konfigurasi Pin Fungsi Pin Pin ISD Mikrokontroller ATMega Fitur Fitur Mikrokontroller ATMega Keunggulan Mikrokontroller ATMega Diagram Blok ATMega Konfigurasi Pin Mikrokontroller AVR ATMega Karakteristik ADC Internal Mikrokontroller ATMega Buzzer Baterai 24 BAB III Rancangan Sistem Diagram Blok Dan Cara Kerja Rangkaian Perancangan Rangkaian Catu Daya Rangkaian Sensor Ultrasonik Perancangan Rangkaian Sensor Ultrasonik dengan Mikrokontroller ATMega Perancangan Rangkaian ISD

11 3.6 Rangkaian Input Push Button Perancangan Sistem Modul Kompas Flowchart 37 BAB IV Analisa Rangkaian Pengujian dan Analisa Rangkaian Sensor Ultrasonik Pengujian Rangkaian Power Supply Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega Pengujian Input Push Button Pengujian ISD Pengujian Resolusi Kompas 44 BAB V Kesimpulan dan Saran Kesimpulan 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 Lampiran E : CMPS03 Robot Compass Module 68

12 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

13 DAFTAR GAMBAR 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 ISD Gambar 2.7 Pin pin ISD Gambar 2.8 Blok Diagram ATMega Gambar 2.9 Pin Mikrokontroller ATMega Gambar 2.10 Buzzer 24 Gambar 2.11 Baterai Turnigy 25 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 26 Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya 28 Gambar 3.3 Rangkaian Receiver Ultrasonik 29 Gambar 3.4 Jarak Antara Tx Rx 29 Gambar 3.5 Keluaran Pulsa Ultrasonik 30 Gambar 3.6 Gambar Rangkaian Sensor Ultrasonik dengan Mikrokontroller ATMega Gambar 3.7 Rangkaian ISD Gambar 3.8 Rangkaian Input Push Button 34 Gambar 3.9 Rangkaian Aplikasi Modul Kompas 35 Gambar 3.10 Kuminikasi I2C Protocol 36 Gambar 3.11 Flow Chart 37 Gambar 4.1 Keypad Aktif Low 42

14 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A : Gambar Keseluruhan Rangkaian 50 LAMPIRAN B : Gambar Skematik Rangkaian 51 LAMPIRAN C : Listing Program 52 LAMPIRAN D : Datasheet ATMega LAMPIRAN E : CMPS03 Robot Compass Module 68