BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Penelitian sebelumnya Pada penelitian [1] diusulkan sistem alat bantu yang berbasis sensor ultrasonik, sensor air, modul Bluetooth, buzzer. pada penelitian [2] diusulkan sistem alat yang basis Android Smart Phone. Sistem navigasi menggunakan TTS ( Text - to- Speech ) dan Juga, menggunakan Google Map API untuk menerapkan informasi peta. pada penelitian [3] diusulkan sistem alat bantu yang berbasis GPS untuk mengidentifikasi lokasi orang buta. Selain itu, memberikan peringatan suara untuk menghindari rintangan berdasarkan sensor ultrasonik. Tombol darurat juga ditambahkan ke sistem. Sebuah RFID. pada penelitian [4] diusulkan sistem alat bantu yang berbasis sensor ultrasonik, darduino dan LDR (Light Dependent Resistor). pada penelitian [5] diusulkan alat bantu GPS dan GSM sistem navigasi berbasis untuk orang buta dengan keypad sentuh kapasitif Braille. Alasan di balik memilih keypad Braille adalah bahwa orang buta tidak bisa melihat angka kunci, untuk itu mereka membutuhkan antarmuka terjamah, dengan beberapa simbol mereka akan mengingat petunjuk masukan dari keypad sentuh kapasitif. Sistem navigasi terdiri dari GPS untuk lokasi menemukan bersama dengan node sensor nirkabel seperti sensor suhu, sensor ultrasonik dan sensor accelerometer. Mengacuh pada penelitian penelitian terdahulu, maka pada Tugas Akhir ini dirancang alat bantu tuna netra berbasis Arduino nano dengan output ISD

2 Pengertian Arduino Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif [6] Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input output sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik yang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespons situasi dan kondisi. kelebihan arduino dari platform hardware mikrokontroler lain adalah: IDE Arduino merupakan multiplatform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Macintosh dan Linux.IDE Arduino dibuat berdasarkan pada IDE Processing, yang sederhana sehingga mudah digunakan. Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB, bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak komputer yang sekarang ini tidak memiliki port serial Arduino Nano Arduino Nano adalah salah satu varian dari produk board mikrokontroller keluaran arduino. Arduino Nano adalah board Arduino Nano 3.x dan Atmega168 untuk Arduino Nano 2.x. Varian ini mempunyai

3 7 rangkaian yang sama dengan jenis Arduino Duemilanove, tetapi dengan ukuran dan desain PCB yang berbeda. Arduino Nano tidak dilengkapi dengan soket catudaya, tetapi terdapat pin untuk catu daya luar atau dapat menggunakan catu daya dari mini USB port. Arduino Nano didesain dan diproduksi oleh Gravitech. Skema dan desain board Arduino Nano Skema rangkaian Arduino Nano dapat dilihat pada gambar berikut ini. Gambar 2.1 skema rangkaian Arduino Nano

4 8 Gambar 2 berikut ini menunjukan lay-out board Arduino Nano serta keterangan pin-pin yang terdapat pada board Arduino Nano. Gambar 2.2 konfigurasi pin pada board Arduino Nano Spesifikasi Arduino Nano Arduino Nano memiliki spesifikasi sebagai berikut : Mikrokontroller : Atmel ATmega168 untuk Arduino Nano 2.x Atmer Atmega328 untuk Arduino Nano 3.x Tegangan kerja Tegangan input Minimum Maksimum Digital pin I/O : 5 Volt : Optimal : 7 12 Volt : 6 Volt : 20 Volt : 14 pin yaitu pin D 0 sampai pin D 13 Dilengkapi dengan 6 pin PWM Analog pin : 8 pin yaitu pin A 0 sampai pin A 7

5 9 Arus listrik maksimum Flash memori : 40 ma : 32 Mbyte untuk Arduino Nano 3.x 16 Mbyte untuk Arduino Nano 2.x Besar flash memori ini dikurangi 2 kbyte yang digunakan untuk menyimpan file boatloader. SRAM : 1 kbyte (ATmega168) dan 2 kbyte (ATmega328) EEPROM : 512 byte (Atmega168) dan 1 kbyte (Atmega328) Kecepatan clock Ukuran board Berat : 16 MHz : 4,5 mm x 18 mm : 5 gram Daya Arduino Nano dapat menggunakan catudaya langsung dari mini-usb port atau menggunakan catudaya luar yang dapat diberikan pada pin30 (+) dan pin29 (-) untuk tegangan kerja 7 12 V atau pin 28(+) dan pin 29(-) untuk tegangan 5V Memori Atmega 168 dilengkapi dengan flash memori sebesar 16 kbyte yang dapat digunakan untuk menyimpan kode program utama. Flash memori ini sudah terpakai 2 kbyte untuk program boatloader sedangkan Atmega328 dilengkapi dengan flash memori sebesar 32 kbyte dan dikurangi sebesar 2 kbyte untuk boatloader.

6 10 Selain dilengkapi dengan flash memori, mikrokontroller ATmega168 dan ATmega328 juga dilengkapi dengan SRAM dan EEPROM. SRAM dan EEPROM dapat digunakan untuk menyimpan data selama program utama bekerja. Besar SRAM untuk ATmega168 adalah 1 kb dan untuk ATmega328 adalah 2 kb sedangkan besar EEPROM untuk ATmega168 adalah 512 b dan untuk ATmega328 adalah 1 kb Input dan Output Arduino Nano mempunyai 14 pin digital yang dapat digunakan sebagai pin input atau output. Pin ini akan mengeluarkan tegangan 5V untuk mode HIGH (logika 1) dan 0V untuk mode LOW (logika 0) jika dikonfigurasikan sebagai pin output. Jika di konfigurasikan sebagai pin input, maka ke 14 pin ini dapat menerima tegangan 5V untuk mode HIGH (logika1) dan 0V untuk mode LOW (logika 0). Besar arus listrik yang diijinkan untuk melewati pin digital I/O adalah 40 ma. Pin digital I/O ini juga sudah dilengkapi dengan resistor pull-up sebesar kω. Ke 14 pin digital I/O ini selain berfungsi sebagai pin I/O juga mempunyai fungsi khusus yaitu : Pin D 0 dan pin D 1 juga berfungsi sebagai pin TX dan RX untuk komunikasi data serial. Kedua pin ini terhubung langsung ke pin IC FTDI USB-TTL. Pin D 2 dan pin D 3 juga berfungsi sebagai pin untuk interupsi eksternal. Kedua pin ini dapat dikonfigurasikan untuk pemicu interupsi dari sumber eksternal. Interupsi dapat terjadi ketika timbul kenaikan atau penurunan tegangan pada pin D 2 atau pin D 3. Pin D 4, pin D 5, pin D 6, pin D 9,

7 11 pin D 10 dan pin D 11 dapat digunakan sebagai pin PWM (pulse width modulator). Pin D 10, pin D 11, pin D 12 dan pin D 13, ke empat pin ini dapat digunakan untuk komunikasi mode SPI. Pin D 13 terhubung ke sebuah LED. Arduino Nano juga dilengkapi dengan 8 buah pin analog, yaitu pin A 0, A 1, A 2, A 3, A 4, A 5, A 6 dan A 7. Pin analog ini terhubung ke ADC (analog to digital converter) internal yang terdapat di dalam mikrokontroller. Pada kondisi awal, pin analog ini dapat mengukur variasi tegangan dari 0V sampai 5 V pada arus searah dengan besar arus maksimum 40 ma. Lebar range ini dapat diubah dengan memberikan sebuah tegangan referensi dari luar melalui pin V ref. Pin analog selain dapat digunakan untuk input data analog, juga dapat digunakan sebagai pin digital I/O, kecuali pin A 6 dan A 7- yang hanya dpat digunakan untuk input data analog saja. Fungsi khusus untuk pin analog antara lain : Pin A 4 untuk pin SDA, pin A 5 untuk pin SCL, pin ini dapat digunakan untuk komunikasi I2C. Pin A ref digunakan sebagai pin tegangan referensi dari luar untuk mengubah range ADC. Pin reset, pin ini digunakan untuk mereset board Arduino Nano, yaitu dengan menghubungkan pin ini ke ground selama beberapa milidetik. Board Arduino Nano selain dapat direset melalui pin reset, juga dapat direset dengan menggunakan tombol reset yang terpasang pada board Arduino Nano Komunikasi Arduino Nano sudah dilengkapi dengan beberapa fasilitas untuk komunikasi yang dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan komputer

8 12 (PC atau Laptop), atau dengan board mikrokontroller lainnya. ATmega168 dan ATmega328 dilengkapi dengan komunikasi serial UART TTL (5V), yang terdapat pada pin D 0 dan pin D 1. Board juga dilengkapi dengan sebuah IC FTDI 232 Rl yang dapat dihubungkan langsung ke komputer untuk menghasilkan sebuah virtual com-port pada operating sistem. Software Arduino (sketch) yang digunakan sebagai IDE Arduino juga dilengkapi dengan serial monitor yang memungkinkan programmer untuk menampilkan data serial sederhana yang dapat dikirim atau diterima dari board Arduino Nano. Led RX dan TX yang terpasang pada board Arduino Nano akan berkedip jika terjadi komunikasi data serial antara PC dengan Arduino Nano. Selain dapat berkomunikasi dengan menggunakan data serial melalui virtual com-port, Arduino Nano juga dilengkapi dengan mode komunikasi I2C (TWI) dan SPI untuk komunikasi antar hardware Pemograman Arduino Nano Arduino Nano dapat dengan mudah diprogram dengan menggunakan software Arduino (sketch). Pada menu program, pilih tool board kemudian pilih jenis board yang akan diprogram. Untuk memprogram board Arduino dapat memilih tipe board Arduino diecimila atau duemilanove atau langsung memilih Nano W/atmega168 atau Nano W/atmega328. Arduino Nano sudah dilengkapi dengan program boatloader, sehingga programmer dapat langsung meng-up-load kode program langsung ke board

9 13 Arduino Nano tanpa melalui board perantara atau hardware lain. Komunikasi ini menggunakan protokol STK500 keluaran ATMEL. Programmer juga dapat mem-up-load program ke board Arduino Nano tanpa menggunakan boatloader, tetapi melalui ICSP (in-circuit serial programming) header yang sudah tersedia di board Arduino Nano. Pemograman melalui ICSP tidak akan dibahas pada buku ini ISD1820 Modul ini adalah dasar dari ISD1820, yang perangkat rekor multiplepesan / playback. Hal ini dapat menawarkan benar chip tunggal rekaman suara, penyimpanan tidak-volatile, dan kemampuan playback selama 8 sampai 20 detik. sampel adalah 3.2k dan total 20-an untuk Perekam. Penggunaan modul ini sangat mudah yang Anda bisa mengarahkan kontrol dengan tombol push on board atau dengan Microcontroller seperti Arduino, STM32, ChipKit dll Frome ini, Anda dapat merekam kontrol yang mudah, pemutaran dan ulangi dan sebagainya Ciri Ciri ISD1820 Tombol push antarmuka, pemutaran dapat tepi atau tingkat akan mengaktifkan mode power-dwon otomatis On-chip driver 8Ω speaker Sinyal 3V Power Supply

10 14 Dapat dikendalikan baik secara manual atau dengan MCU sample rate dan durasi Perwajahan dengan mengganti satu resistor Merekam hingga 20 detik audio Dimensi: 37 x 54 mm Gambar 2.3 ISD Spesifikasi

11 15 Jika Anda ingin mengubah durasi rekaman, resistor eksternal perlu untuk memilih durasi rekaman dan frekuensi sampling, yang bisa berkisar 8-20 detik (4-12kHz frekuensi sampling). Suara Rekam Modul menyediakan default kita menghubungkan 100k resistor melalui P2 oleh cap singkat. Jadi durasi rekam default adalah 10-an Deskripsi Jumlah deskripsi 1 Playe - Playback, Ujung-diaktifkan: Ketika transisi HIGH-akan terdeteksi pada berlanjut sampai Akhir-of-Pesan (EOM) penanda ditemui atau akhir ruang memori tercapai. Setelah menyelesaikan siklus pemutaran, perangkat secara otomatis mematikan dalam modus siaga Ambil MAINKAN LOW selama siklus pemutaran tidak akan mengakhiri siklus saat.pin ini memiliki perangkat pull-down internal. Memegang pin TINGGI ini akan meningkatkan konsumsi saat standby. 2 REC - Input REC adalah rekaman aktif-tinggi signal.the catatan perangkat setiap kali REC TINGGI. Pin ini harus tetap TINGGI selama rekaman. REC diutamakan atas baik pemutaran (PLAYL atau playe) sinyal. Jika REC ditarik TINGGI selama siklus pemutaran, pemutaran segera berhenti dan perekaman dimulai. Sebuah siklus record selesai ketika REC ditarik RENDAH. Akhir-of-Pesan (EOM) penanda dicatat secara internal, memungkinkan siklus pemutaran berikutnya untuk mengakhiri tepat. Perangkat secara otomatis mematikan ke modus siaga bila REC pergi RENDAH. Pin ini memiliki perangkat pull-down internal. Memegang pin TINGGI ini akan meningkatkan konsumsi saat standby.

12 16 3 Speaker Output - The SP + dan pin SP memberikan dorongan langsung untuk pengeras suara dengan impedansi serendah 8Ω. Sebuah keluaran tunggal dapat digunakan, tetapi untuk langsung-drive keras-speaker, dua output yang berlawanan-polaritas memberikan peningkatan daya output hingga empat kali melalui sambungan tunggal berakhir akan memerlukan kapasitor AC-coupling antara pin SP dan pembicara. SP + pin dan pin SP terhubung secara internal melalui 50KΩ resistance.when tidak dalam modus pemutaran, mereka mengambang. 4 MIC - Mikrofon Input, input mikrofon transfer sinyal kepada preamplifier on-chip. Sebuah Gain Control (AGC) sirkuit otomatis onchip mengontrol gain dari preamplifier. Mikrofon eksternal harus AC ditambah pin ini melalui kapasitor seri. Nilai kapasitor, bersama-sama dengan 10KΩ resistensi internal pada pin ini, menentukan cutoff frekuensi rendah untuk 1800 passband. 5 REPLAY - lingkaran bermain catatan. 6 FT - Pakan Melalui: Mode ini memungkinkan penggunaan driver speaker untuk sinyal eksternal. Sinyal antara pin MIC dan MIC_REF akan melewati AGC, filter dan driver speaker ke output speaker SP + dan SP. Input FT mengontrol umpan melalui modus. UNTUK mengoperasikan mode ini, pin kontrol REC, playe dan PLAYL diadakan RENDAH di VSS.Pin FT diadakan TINGGI ke Vcc. Untuk operasi normal catatan, bermain dan mematikan aliran listrik, pin FT diadakan di VSS. FT pin memiliki lemah pull-down untuk VSS. 7 ISD Chip IC 8 Memimpin Out IO - VCC LED NC FT GND / VCC REC playe PLAYL GND 9 P2 - default koneksi singkat ROSC ke 100kΩ perlawanan, itu berarti durasi rekaman adalah 10s 10 PLAYL - Playback, Level-diaktifkan, ketika input ini transit tingkat pin untuk LOW untuk TINGGI, siklus pemutaran dimulai. Pemutaran berlanjut sampai BERMAIN ditarik LOW atau End-of-Pesan (EOM)

13 17 marker terdeteksi, atau akhir dari ruang memori tercapai. Perangkat secara otomatis kekuatan ke modus siaga setelah selesai siklus pemutaran. Pin ini memiliki perangkat pull-down internal. Memegang pin TINGGI ini akan meningkatkan konsumsi saat standby Sensor Jarak Ultrasonik HC-SR04 Sensor ultrasonik digunakan dalam pekerjaan ini adalah sensor PING dan HC - SR04 sensor ultrasonik. Ping Ultrasonic Sensor : Sensor PING memiliki header 3 -pin laki-laki digunakan untuk memasok listrik ( 5 VDC ), tanah, dan sinyal Sensor ultrasonik mendeteksi objek dengan memancarkan ledakan ultrasonik singkat dan kemudian " mendengarkan" echo. Di bawah kendali mikrokontroler host ( trigger pulsa ), sensor ini memancarkan singkat 40 khz ( ultrasonik ) meledak. Ledakan ini perjalanan melalui udara di sekitar kaki per detik, hits obyek dan kemudian memantul kembali ke sensor. Sensor ini menyediakan output pulsa ke host yang akan berakhir pada saat gema terdeteksi dan karenanya lebar pulsa ini sesuai dengan jarak ke target Sensor jarak ultrasonik adalah sensor 40 KHz produksi ITead Studio yang banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot cerdas untuk mendeteksi jarak suatu objek. Tampilan sensor jarak ultrasonik HC-SR04 pada Gambar 2.4

14 18 Gambar 2.4 Sensor Jarak Ultrasonik HC-SR04 Sensor ultrasonic mulai modul HC - SR04 memberikan 2cm - fungsi pengukuran 400cm non - kontak dan akurasi mulai dapat mencapai hingga 3mm. Modul ini mencakup pemancar ultrasonik, penerima dan sirkuit kontrol. Pemrosesan sinyal yang terlibat menggunakan HC - SR04 Sensor HC-SR04 mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik ( 40 KHz ) selama t = 200 us kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor HC-SR04 memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroller pengendali ( pulsa trigger dengan tout min 2us ). Spesifikasi sensor ini : 1. Kisaran pengukuran 1cm-3m. 2. Input trigger positive TTL pulse, 2uS min and 5uS tipikal.

15 19 Gambar 2.5 Diagram Waktu Sensor Jarak Ultrasonik HC-SR Prinsip Kerja Sensor Jarak HC-SR04 Pada dasanya, sensor HC-SR04 terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40kHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Sensor HC-SR04 mendeteksi jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40 khz) selama tburst (200uS) kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor HC-SR04 memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger dengan tout min. 2uS). Prinsip kerja sensor HC-SR04 ditunjukan pada Gambar 2.6 Gambar 2.6 Prinsip Kerja Sensor HC-SR04