PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENDETEKSI TINGKAT KEBISINGAN BUNYI BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN FEEDBACK SUARA OPERATOR SKRIPSI

Transkripsi

1 1 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENDETEKSI TINGKAT KEBISINGAN BUNYI BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN FEEDBACK SUARA OPERATOR SKRIPSI ESNARIA TAMBUNAN DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2

3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENDETEKSI TINGKAT KEBISINGAN BUNYI BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN FEEDBACK SUARA OPERATOR SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains ESNARIA TAMBUNAN DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014 i

4 PERSETUJUAN Judul : Perancangan dan Pembuatan AlatPendeteksi Tingkat Kebisingan Bunyi Berbasis Mikrokontroler Dengan Feedback SuaraOperator Kategori : Skripsi Nama : Esnaria Tambunan Nim : Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Diluluskankan di : Medan, 12 Agustus 2014 Diketahui/ Disetujui oleh Pembimbing II Pembimbing I Drs. Takdir Tamba, M.Eng,Sc Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng,Sc NIP : NIP : Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Dr. Marhaposan Situmorang NIP : ii

5 PERNYATAAN PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENDETEKSI TINGKAT KEBISINGAN BUNYI BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN FEEDBACK SUARA OPERATOR SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, 12 Agustus 2014 ESNARIA TAMBUNAN iii

6 PENGHARGAAN Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan, karena kasih dan karunia-nya skripsi ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan. Dalam penyusunan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, mulai dari persiapan hingga skripsi ini berhasil diselesaikan, untuk itu dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng,Sc dan Bapak Drs. Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku dosen pembimbing yang telah memberikan waktu, arahan, dan panduan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Ucapan terimakasih juga penulis tujukan kepada Ketua Departemen Fisika FMIPA USU, Dr. Marhaposan Situmorang, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU serta seluruh staf dosen juga para pegawai. Kepada Ayah dan Ibunda tercinta yang senantiasa percaya, bersabar dan juga mendukungku dengan penuh ketulusan serta senantiasa mendoakan anak-anaknya agar kelak menjadi orang sukses. Kepada seluruh keluargaku, Bang Edu, Bang Edison, Kak Eliana, Kak Erika, dan Bang Erwin yang memberikan dukungan dan doa, sehingga penulis terus bersemangat dalam menyelesaikan skripsi ini. Kepada Ito M. Situmorang yang terus memasok energi dalam hidupku dengan menjadi mitra yang senantiasa menyadarkan saya bahwa saya tidak sendiri dalam setiap langkah perjuangan. Terimakasih juga kepada teman-teman seperjuangan angkatan 2010 Physics Inside, senior dan adikadik serta seluruh Ikatan Mahasiswa Fisika USU. Dengan segala keterbatasan penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Untuk itu saran dan kritik yang konstruktif dari semua pihak sangat penulis harapkan demi perbaikan dan peningkatan skripsi ini.akhir kata, penulis hanya bisa mendoakan semoga Tuhan membalas kebaikan kita. Medan, 12 Agustus 2014 Penulis iv

7 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENDETEKSI TINGKAT KEBISINGAN BUNYI BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN FEEDBACK SUARA OPERATOR ABSTRAK Telah berhasil dirancang dan dibuat sebuah sistem deteksi kebisingan yang memiliki fungsi mendeteksi kebisingan bunyi, menampilkan informasi kebisingan pada layar LCD dan PC, serta memberikan peringatan melalui bunyi yang dihasilkan oleh buzzer dan suara operator yang direkam dengan menggunakan IC WTV020 SD. Jenis sensor yang digunakan pada sistem ini adalah mikrofon kondensor yang berfungsi untuk menangkap sinyal masukan berupa tekanan suara dan mengubahnya ke dalam bentuk tegangan. Jangkauan tegangan yang dimiliki sensor adalah 0-3,3V. Sinyal masukan analog akan masuk ke mikrokontroler ATmega8535 dan diubah menjadi sinyal digital. Sistem ini membagi keadaan kebisingan dalam tiga level, yakni level I (level aman atau < db), level II (level sedang atau > db), dan level III (level tinggi atau > 90dB). Kata kunci:desibel, Mikrofon, ATmega8535, LCD, PC, Buzzer, WTV020 SD, Speaker v

8 DESIGNING AND MAKING DEVICE OF NOISE DETECTOR BASED OF MICROCONTROLLER ATMEGA8535 USING SOUND OPERATOR AS FEEDBACK ABSTRACT Has been successfully designed and made a system of noise detection which has function of detecting sound, showing information of noise on LCD and PC screen, and giving warning by sound which is produced from buzzer and operator that is recorded using IC WTV020 SD. Sensor that used in this system is microphone condenser that has function to capture the input signal of the sound pressure and to convert it into a voltage. Range voltage from sensor is 0-3,3V. The analog input signal will go into microcontroller ATmega8535 and will be changed to digital signal. The system divide a noise situation in three level, that is level I (safe level or < db), level II (middle level or >70-90 db), and level III (high level or >90dB). Keywords: Decibel, Microphone, ATmega8535,LCD, PC, Buzzer, WTV020 SD, Speaker vi

9 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran Halaman ii iii iv v vi vii ix x xi Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan 3 Bab II Tinjauan Pustaka 2.1 Bunyi Persepsi Gelombang Bunyi Skala Desibel Efek Doppler Pendengar yang Bergerak Sumber yang bergerak dan Pendengar yang bergerak Kebisingan Bunyi Alat Pengukur Kebisingan Bunyi Analog Sound Sensor Mikrokontroler AVR ATmega Arsitektur ATmega Konfigurasi Pin Peta Memori Stack Pointer Komunikasi Serial dengan Uart Timer ATmega Interupsi Fitur Analog to Digital Converter (ADC) Pulse Width Modulation (PWM) LCD (Liquid Crystal Display) PC (Personal Computer) Buzzer 26 vii

10 2.7 Speaker IC WTV020 SD Komunikasi Serial RS Bab III Perancangan Sistem 3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Konfigurasi Sistem Rangkaian Power Supply Rangkaian Mikrokontroler ATmega Display LCD 2x16 Karakter Perancangan Rangkaian WTV020 SD Perancangan Analog Sound Sensor Rangkaian Buzzer Rangkaian Mikrokontroler ke Max Perancangan Perangkat Lunak (software) Perancangan Program Flowchart Program 48 Bab IV Pengujian dan Analisa 4.1 Pengujian Rangkaian Power Supply Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATmega Interfacing LCD 2x Interfacing PC (Personal Computer) Pengujian Modul Suara WTV020SD Pengujian Buzzer Pengujian Sensor Suara 54 Bab V Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran 57 Daftar Pustaka 58 Lampiran viii

11 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tingkat Intensitas Bunyi dari Berbagai Sumber 9 Tabel 2.2 Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup 12 Tabel 2.3 Jenis-jenis dari Akibat Kebisingan 14 Tabel 2.4 Deskripsi Pin ATmega Tabel 2.5 Vektor Interupsi ATmega Tabel 2.6 Keterangan PIN WTV020 SD 29 Tabel 2.7 Deskripsi Pin IC MAX Tabel 2.8 Fungsi Pin DB9 32 Tabel 3.1 Fungsi Pin LCD Karakter 2x16 37 Tabel 3.2 Komponen pada Rangkaian Analog Sound sensor 40 Tabel 4.1 Perbandingan Pembacaan Level Suara 55 ix

12 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Sound Level Meter 14 Gambar 2.2 Aplikasi Sound Meter pada Android 15 Gambar 2.3 Bentuk Fisik Mikrofon Kondensor 16 Gambar 2.4 Arsitekstur ATmega Gambar 2.5 Konfigurasi Pin ATMega Gambar 2.6 Peta Memori Program 21 Gambar 2.7 Peta Memori Data 21 Gambar 2.8 Koneksi dengan Filter LC pada Supply ADC 24 Gambar 2.9 Register ADMUX 24 Gambar 2.10 Simbol Buzzer 26 Gambar 2.11 Bentuk IC WTV020SD 28 Gambar 2.12 Konfigurasi Pin IC WTV020SD 29 Gambar 2.13 Konfigurasi Pin IC MAX Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 34 Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply 35 Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATmega Gambar 3.4 LCD Karakter 2x16 37 Gambar 3.5 Peta Memori LCD Character 2x16 38 Gambar 3.6 Rangkaian WTV020 SD 39 Gambar 3.7 Rangkaian Analog Sound Sensor 40 Gambar 3.8 Rangkaian Buzzer 42 Gambar 3.9 Rangkaian Mikrokontroler ke Max Gambar 3.10 Pemilihan Tipe File Code VisionAVR 44 Gambar 3.11 Dialog Konfirmasi tentang Penggunaan Code Wizard AVR 44 Gambar 3.12 Pemilihan tipe Mikrokontroler dan Kristal 44 Gambar 3.13 Setting PortA dan PortB 45 Gambar 3.14 Setting Penempatan IC WTV020 SD pada PortC 45 Gambar 3.15 Setting Penempatan LCD pada PortD 46 Gambar 3.16 Generate, Save, dan Exit 46 Gambar 3.17 Flowchart Program 48 Gambar 4.1 Rangkaian Mikrokontroler ke Power Supply 49 Gambar 4.2 Buzzer Aktif High 53 x

13 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Lampiran B Lampiran C Lampiran D GambarRangkaianKeseluruhan Program KeseluruhanPada Mikrokontroler ATmega8535 Program Pada Visual Basic Tabel Hasil Pengambilan Data Implementasi Sistem Deteksi xi

14