Ayunan Bayi Otomatis Berbasis Mikrokontroler. ( Automatic Baby Swing with Microcontroller )

Transkripsi

1 Ayunan Bayi Otomatis Berbasis Mikrokontroler ( Automatic Baby Swing with Microcontroller ) Oleh Yohan Purwo Nugroho NIM : Skripsi Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijazah Sarjana Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Elektronika FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA 2012

2 Ayunan Bayi Otomatis Berbasis Mikrokontroler ( Automatic Baby Swing with Microcontroller ) Oleh Yohan Purwo Nugroho NIM : Skripsi ini telah diterima dan disahkan sebagai salah satu persyaratan guna mencapai gelar SARJANA TEKNIK ELEKTRO dalam Bidang Studi Teknik Elektronika FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA Disahkan oleh : Pembimbing I Pembimbing II Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc Ir. F. Dalu Setiaji, M.T. Tanggal : Tanggal :

3 INTISARI Skripsi ini bertujuan untuk merancang dan merealisasikan sebuah perangkat keras dan perangkat lunak berbasis mikrokontroler ARM CortexM0 LPC1114 yang diaplikasikan pada ayunan bayi otomatis yang bertujuan untuk meringankan beban orangtua dalam mengasuh bayi. Dengan ayunan yang dapat digerakkan secara otomatis maka orangtua bisa menghemat tenaga untuk melakukan aktivitas lainnya. Alat ini mampu menggerakkan ayunan secara otomatis dan memutarkan musik dengan menekan tombol pilihan atau dengan dengan memakai remote. Pengguna dapat menggerakkan ayunan dengan atau tanpa memainkan musik dan dapat mengontrol ayunan dari jauh dengan remote. Sebagai penggerak dari ayunan ini digunakan prinsip medan magnet sehingga ayunan tidak akan berisik dan pergerakan ayunannya akan mulus tanpa ada gangguan getaran seperti ayunan yang menggunakan penggerak dari motor maupun gear. Medan magnet yang dihasilkan berasal dari magnet permanen dan solenoid. Sedangkan sebagai media penyimpanan lagu digunakan SD Card yang bisa dilepas untuk menambah atau mengurangi file lagu. Mekanik ayunan terbuat dari kayu olahan jenis MDV dan sebagai pusat ayunan digunakan ball bearing agar memudahkan untuk mengayun. Untuk kenyamanan bayi, pada dasar ayunan diberi kasur bayi dan perlak. iii

4 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena begitu besar kasih dan karunianya yang diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagai syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknik Elektro Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga. Semua usaha yang penulis lakukan tentu tidak akan berarti tanpa doa, dorongan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu yang telah memberi semangat dan mendoakan setiap malam, serta selalu memaafkan jika aku melakukan kesalahan. Kasihnya tak pernah habis, dia selalu menjaga dan menyayangiku. 2. Bapak orang yang telah mengajarkanku tentang kedewasaan dan kehidupan, tentang bagaimana menghadapi dan menyelesaikan suatu masalah serta memenuhi semua kebutuhanku selama aku kuliah. 3. Bapak F. Dalu Setiaji dan Bapak Lukas B. Setyawan yang telah meluangkan waktu untuk membimbing dan memberi arahan pada waktu pengerjaan skripsi. 4. CayangQ Tyas Ikrar Ninggar yang selalu setia menemaniku, mendoakanku, memberi nasehat saat aku merasa putus asa, mendukung apa yang aku lakukan dan mengajariku tentang kesabaran. 5. Adik-adikku Yonathan Galih Anindita dan Yulian Dani Waskita yang selalu mempercayaiku sebagai teladannya dan yang selalu memberikan warna tersendiri dalam hidupku dengan tingkah lakunya yang menyenangkan. iv

5 6. Seluruh tenaga pengajar FTJE UKSW yang telah memberikan banyak ilmu agar kelak dapat bermanfaat saat aku terjun didunia kerja. 7. Pak Bambang, Pak Sentot, Pak Harto, Pak Budi, Mas Wicak, Mbak Tien, Ranto, Mbak Tenong dan segenap laboran yang telah membantu selama kuliah dan pengerjaan skripsi ini. 8. Teman-teman seperjuangan di Lab XT yaitu Dancuk, Ivan, Hansen, Mas Widhi, Ardi, Beha, Widji, Oong, Thomas, DK, Sitok, Sembir, Panjul, Luis dan teman-teman lain yang selalu siap membantu dalam pengerjaan skripsi ini. 9. Teman seperjuangan di Elektro Daniel, Noven, Surya, Iwan, Jiemy, PakDhe, PakChe, Aldo, Kumiz, Arie, Trek, Fonso dan teman-teman lain yang selalu membantu dan memberikan dukungan selama kuliah. Banyak pihak yang mungkin tidak disebutkan disini karena keterbatasan ruang, untuk itu penulis meminta maaf yang sebesar besarnya. Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam skripsi ini, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari para pembaca sangat diharapkan untuk perkembangan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang berkenan membacanya. Terima Kasih semoga Tuhan selalu memberkati kita semua. Salatiga, Januari 2012 Penulis v

6 DAFTAR ISI HALAMAN INTISARI. PRAKATA... DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL i ii iv vii ix BAB I. PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Spesifikasi Alat Sistematika Penilaian Tugas Akhir. 4 BAB II. LANDASAN TEORI Mikrokontroler ARM CortexM0 LPC GPIO TIMER SPI (Serial Peripheral Interface bus) Ayunan Sensor Photointerruptor Solenoid Driver Solenoid Secure Digital Card (SDC) Koneksi Hardware. 31 iv

7 Inisialisasi MMC Proses Pembacaan Data WAVE File Format. 33 BAB III. PERANCANGAN ALAT Deskripsi Alat Perancangan Elektronik Modul Mikrokontroler Modul Photointeruptor Modul Driver Solenoid Modul control Utama Modul Penerima dan Pemancar Remote Perancangan Perangkat Lunak (software) Perancangan Mekanik (Hardware) Perancangan Solenoid.. 50 BAB IV. PENGUJIAN ALAT Pengujian Tiap Modul Pengujian Sensor photointerruptor Pengujian Sensor photointerruptor Pengujian Modul Remote Pengujian Sudut Simpangan Ayunan berbanding dengan Perubahan Waktu (Δt) Pengujian Alat secara Keseluruhan.. 56 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan.. 60 v

8 5.2. Saran Pengembangan DAFTAR PUSTAKA 61 LAMPIRAN A ( Blok Diagram dan Untai Lengkap ).. 62 LAMPIRAN B ( Datasheet ). 65 LAMPIRAN C ( Petunjuk Penggunaan Alat ) 80 LAMPIRAN D ( Dokumentasi Alat ) 82 vi

9 DAFTAR GAMBAR HALAMAN Gambar 1. Gambaran Keseluruhan Sistem. 5 Gambar 2.1. Gambar Blok Diagram LPC Gambar 2.2. Pin ARM CORTEX M0 LPC Gambar 2.3. Write Operation. 15 Gambar 2.4. Read Operation.. 16 Gambar 2.5. Diagram blok dari Counter/Timer pada LPC Gambar 2.6. Pin Penghubung pada SPI. 20 Gambar 2.7. Prosedur Operasi SPI. 22 Gambar 2.8. Diagram Pewaktuan SDC.. 23 Gambar 2.9. Gerak harmonik pada bandul. 25 Gambar Sensor photointerruptor 26 Gambar Gambar kumparan berbentuk solenoid (a) dan arah masuk dan keluar lilitan (b). 27 Gambar Gambar arah medan magnet B (a) dan gaya magnet F1, F2. 29 Gambar Blok Diagram Driver Motor L Gambar Pinout SDC 31 Gambar SDC Command Frame. 32 Gambar Data Packet.. 33 Gambar WAVE file format. 34 Gambar 3.1. Rangkaian photointerruptor.. 37 Gambar 3.2. Rangkaian LED. 38 vii

10 Gambar 3.3. Rangkaian photointerruptor. 39 Gambar 3.4. Gambar Peletakkan Sensor Photointerruptor.. 39 Gambar 3.5. Rangkaian Driver Solenoid menggunakan IC L Gambar 3.6. Diagram Modul Kontrol Utama 41 Gambar 3.7. Koneksi MMC dengan mikrokontroler. 42 Gambar 3.8. Koneksi speaker dengan mikrokontroler.. 42 Gambar 3.9. Flowchart Kontrol Utama. 45 Gambar Flowchart Sensor B.. 46 Gambar Flowchart Sensor A(a) dan Sensor (c). 47 Gambar Flowchart WAV Playeri (1 lagu).. 48 Gambar Gambar Sketsa Perancangan Ayunan.. 50 Gambar Koker 51 Gambar Koker dengan lilitan.. 51 Gambar 4.1 Pengujian modul remote pada hyperterminal 54 Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Sudut dengan Perubahan waktu rata-rata 56 viii

11 DAFTAR TABEL HALAMAN Tabel 1.1. Tabel Perbandingan Ayunan. 2 Tabel 1.2. Perbandingan Ayunan Motor DC dengan Medan Magnet.. 2 Tabel 2.1. Pin ARM CORTEX M0 LPC Tabel 2.2. Perbandingan Jumlah GPIO 10 Tabel 2.3. Register-register yang terdapat pada GPIO. 11 Tabel 2.4. Bit pada GPIOnData 11 Tabel 2.5. Bit pada GPIOnDIR. 12 Tabel 2.6. Bit pada GPIO interrupt sense register 13 Tabel 2.7. Bit pada GPIO interrupt both edge sense register Tabel 2.8. Bit pada GPIO interrupt event register 14 Tabel 2.9. Bit pada GPIO interrupt mask register 14 Tabel Bit pada GPIO raw interrupt status register 14 Tabel Bit pada GPIO masked interrupt status register. 15 Tabel Bit pada interrupt register 19 Tabel Logic Input untuk Mengakses IC Driver Motor L Tabel SPI Command Set 32 Tabel 3.1. Tabel Konfigurasi Pin Mikrokontroler. 36 Tabel 3.2. Konfigurasi Pin PT2272 dengan LCP Tabel 4.1 Pengujian photointerupptor 53 Tabel 4.2 Pengujian pada modul remote 53 Tabel 4.3 Pengujian pada modul IC L ix

12 Tabel 4.4 Pengujian Sudut Ayunan terhadap perubahan waktu 56 Tabel 4.5 Pengujian secara keseluruhan 57 x