BAB II DASAR TEORI Pada bab ini akan dibahas dasar teori penunjang sebagai pedoman dalam merancang dan merealisasikan skripsi ini. Teori-teori yang digunakan antara lain sensor akselerometer ADXL345, sensor jarak SRF05, modul GPS, modul suara dan kartu memori WTV020SD, Mikrokontroler, beberapa tombol dan saklar, LCD karakter. 2.1. Sensor Akselerometer ADXL345 Untuk mendeteksi kemiringan sudut, maka perancangan skripsi ini menggunakan sensor akselerometer ADXL345 yang merupakan sensor percepatan yang mampu mengukur percepatan pada tiga sumbu yaitu x, y, dan z. Sensor ini dapat mengukur percepatan statis ataupun percepatan gerak translasi. Sensor ADXL345 menggunakan antarmuka digital yaitu dengan komunikasi SPI atau I 2 C. Di bawah ini adalah diagram blok ADXL345 : [ 3 ] Gambar 2.1. Diagram Blok ADXL345 4
Dari diagram blok di atas dapat dilihat bahwa sensor ADXL345 ini memiliki ADC dan digital filter sehingga keluaran sensor ini sudah cukup baik. Sumbu pengukuran ADXL345 ditunjukkan pada Gambar 2.3. berikut. Percepatan akan terukur bernilai positif ketika arah percepatan sama dengan arah sumbu positif sensor akselerometer. Gambar 2.2. Sumbu Pengukuran Akselerometer ADXL345. Gambar 2.3. Keluaran Data Akslerometer ADXL345 Pada Berbagai Orientasi Posisi Terhadap Percepatan Gravitasi. Perlu diperhatikan seperti tampak pada Gambar 2.3, ketika mengukur percepatan gravitasi, data pengukuran percepatan akan bernilai positif ketika arah percepatan gravitasi berlawanan dengan arah sumbu positif sensor [ 4 ]. 5
Gambar 2.4. Konfigurasi Pin ADXL345 Dan Posisi Sumbu X, Y, Dan Z. Tabel 2.1. Deskripsi Pin ADXL345. Nomor Pin Nama Pin Fungsi 1 VDD I/O Catu daya untuk pin I/O 2 GND Terhubung ke ground 3 Reserved Harus dihubungkan ke VS atau tidak terkoneksi 4 GND Terhubung ke ground 5 GND Terhubung ke ground 6 VS Catu daya sensor Pemilihan mode komunikasi I 2 C atau SPI 7 CS 1: mode I 2 C 0: mode SPI 8 INT1 Output Interrupt 1 9 INT2 OutputInterrupt 2 10 NC Tidak terkoneksi 11 Reserved Harus dihubungkan ke GND atau tidak terkoneksi 12 SDO/ALT ADDR Output data serial untuk komunikasi SPI Alternatif alamat untuk komunikasi I 2 C 13 SDA/SDI/SDIO Data serial komunikasi I 2 C/input data serial SPI-4 wire/input dan output serial data SPI-3 wire 14 SCL/SCLK Pulsa komunikasi serial. SCl untuk I 2 C, SCLK unutk SPI 6
2.2. Sensor Ultrasonik SRF05 Sensor ultrasonik adalah alat elektronika yang kemampuannya bisa mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonik. SRF05 adalah sensor pengukur jarak yang menggunakan ultrasonik. Prinsip kerja sensor jarak ini adalah pemancar ( transmitter ) mengirimkan gelombang ultrasonik, lalu diukur waktu yang dibutuhkan hingga datangnya pantulan dari obyek. Lamanya waktu ini sebanding dengan dua kali jarak sensor dengan obyek, sehingga didapat jarak dari sensor ke obyek yang ditentukan dengan persamaan : Jarak = ( Kecepatan suara waktu pantulan ) / 2.............( 2.1 ) Gambar 2.5. Sensor Ultrasonik Sensor SRF05 ini memiliki spesifikasi sebagai berikut [ 5 ]: 1.Bekerja dengan tegangan DC 5 volt. 2.Beban arus sebesar 30 ma-50 ma. 3.Menghasilkan gelombang dengan frekuensi 40 Khz. 4.Jangkauan jarak yang dapat dideteksi 3 cm- 300 cm. 5.Membutuhkan trigger input minimal sebesar 10 us. 7
Gambar 2.6. SRF05 2.3. Modul GPS Pada navigasi, menggunakan modul GPS untuk mendapatkan titik koordinat yang akan digunakan sebagai penunjuk jalan agar sampai tujuan. Modul GPS yang digunakan adalah Itead Arduino GPS NEO-6 Antenna Include. GPS ini sudah compatible dengan board arduino, jadi pin-pin dari board arduino bisa keluar lagi melalui pin-pin modul GPS ini. Modul GPS ini menggunakan NEO-6 yang memiliki akurasi dengan posisi horizontal 2,5 meter, kecepatan akurasi 0,1 m/s, dan sudut akurasi 0,5 derajat.[ 6 ] Gambar 2.7. Arduino GPS NEO-6 Antenna Include. 8
Gambar 2.8.Pin-pin Itead Arduino GPS NEO-6 Antenna Include. Tabel 2.2. Keterangan -pin Itead Arduino GPS NEO-6 Antenna Include Arduino PIN Description D0 Data D1 D in D2 - D3 - D4 - D5 - D6 - D7 - D8 - D9 - D10 CSN D11 MOSI D12 MISO D13 SCK A0 Breakout A1 Breakout A2 Breakout A3 Breakout A4 I 2 C_SDA A5 I 2 C_SCL 9
2.4. Modul Suara Dan Kartu Memori WTV020SD Pada skripsi dibutuhkan keluaran berupa suara sebagai notifikasi. Untuk mendapatkan keluaran suara tersebut dibutuhkan sebuah modul suara dan kartu memori untuk menyimpan suara yang akan dikeluarkan. Modul suara yang digunakan adalah WTV020SD yang mana telah dilengkapi dengan micro SD. Berikut ini adalah fitur dan spesifikasi dari WTV020SD [ 7 ] : 1. Mengurai dan memainkan (decode & play) berkas audio Microsoft Wave Audio (*.WAV) dengan sampling rate 6 khz hingga 16 khz. Pastikan penyandian dalam format PCM 4-bit / 8-bit. 2. Mengurai dan memainkan (decode & play) berkas audio dengan 4-bit ADPCM (*.AD4) dengan sampling rate antara 6 khz hingga 32 khz, juga mendukung sampling rate 36 khz. 3. Membaca berkas audio yang tersimpan kartu SD berkecepatan tinggi (High-Speed SD-Card) berkapasitas hingga 2 GB via on-board SD-Card Reader (file system: FAT). SD-card memiliki beberapa kelas yaitu kelas 2,4,6 dan 10 yang maksudnya masing-masing kelas memiliki kecepatan MB/s. Dalam skripsi ini digunakan SD- Card V-gen 2 GB dengan kelas 4. 4. Dapat mengenali format dan sampling rate dari berkas audio yang tersimpan dan menguraikannya sesuai metadata yang tertera secara otomatis. 5. Dapat dikendalikan langsung oleh pemakai dengan menyambungkan tombol (mode manual) ataupun secara terprogram lewat koneksi serial (sambungkan dengan pin digital I/O pada mikrokontroler / Arduino board; membutuhkan hanya 2 pin untuk koneksi: DI / Data Input dan CLK / CLocK signal). 6. Memori internal untuk mengingat posisi terakhir pada berkas audio yang dimainkan. 7. Catu daya 3,3 V ( Tidak dapat digunakan dengan catu daya 5V). 10
Gambar 2.9. WTV020SD Tabel 2.3. Pin Konfigurasi WTV020SD 11
2.5 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah suatu chip berupa IC (Integrated Circuit) yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan memberikan sinyal output sesuai dengan program yang diisikan ke dalamnya. 2.5.1. Mikrokontroler AVR Mikrokontroler AVR pertama kali diperkenalkan ke pasaran sekitar tahun 1997 oleh Atmel, yaitu sebuah perusahaan yang sangat terkenal dengan produk mikrokontroler seri AT89S51/52-nya. Mikrokontroler AVR diklaim memiliki arsitektur dan set instruksi yang benar-benar baru dan berbeda dengan arsitektur mikrokontroler sebelumnya yang diproduksi perusahaan tersebut. AVR merupakan mikrokontroler dengan arsitektur RISC ( Reduced instruction Set Computer ) dengan lebar bus data 8 bit. Frekuensi kerja mikrokontroler AVR sama dengan frekuensi osilator. Dengan instruksi yang sangat variatif serta jumlah register serba guna (General Purpose Register) sebanyak 32 buah yang semuanya terhubung secara langsung ke ALU ( Arithmetic Logic Unit ). Kecepatan operasi mikrokontroler AVR dapat mencapai 16 MIPS (enam belas juta instruksi per detik). Mikrokontroler AVR muncul dipasaran dengan tiga seri utama, yaitu tinyavr, ClassicAVR, dan megaavr. Keseluruhan seri AVR memiliki organisasi memori dan set instruksi yang sama. Perbedaan antara tinyavr, AVR dan megaavr adalah tambahan ADC internal pada seri AVR tertentu, jumlah I/O serta memori yang berbeda, dan sebagainya. Dari semuanya, megaavr umumnya memiliki fitur yang paling lengkap, disusul oleh AVR, dan terakhir tinyavr. [ 8 ] 2.5.2. Mikrokontroler Arduino Arduino adalah sebuah mikrokontroler single-board, yang dirancang untuk memudahkan penggunaan mikrokontroler pada lingkungan di mana ia dibutuhkan. Arduino dirancang juga agar penggunanya bisa mendapatkan kemudahan dalam memprogram mikrokontroler dan ketika ingin dikoneksikan dengan perangkat keras yang 12
lain. Di dalam Arduino sudah terdapat sistem yang dapat langsung digunakan oleh pengguna sehingga dengan bermodal kabel power saja sudah bisa menjalankan Arduino. Arduino sendiri memiliki beberapa jenis dan mikrokontroler yang didalamnya berbeda juga, mulai dari mikrokontroler 8-bit Atmel AVR hingga 32-bit Atmel ARM. Untuk memprogram Arduino hanya dibutuhkan sebuah kabel koneksi USB. Aplikasi yang digunakan untuk memprogram Arduino juga telah disediakan di internet sehingga dapat diunduh dimana saja. Untuk memprogram Arduino digunakan aplikasi ini dan perlu juga memahami bahasa pemrograman C atau C++. Dalam forum Arduino di internet juga banyak pengguna profesional yang aktif sehingga jika mengalami kesulitan atau ada hal baru yang ingin dikerjakan bisa dibahas dalam forum di internet. [ 9 ] 2.6. LCD Pada skirpsi menggunakan LCD yang berfungsi sebagai user interface operator untuk menambah dan menghapus tujuan. LCD yang digunakan berukuran 20 4 yang mana LCD ini mampu menampilkan data sebanyak 80 karakter. Gambar 2.10. LCD 20x4 [ 10 ] Berikut tabel deskripsi pin pada LCD [ 11 ]: 13
Tabel 2.4. Deskripsi Pin pada LCD No Symbol Function 1 Vss GND pin, 0V 2 Vdd Positive power pin, +5V 3 Vo LCD drive voltage input pin 4 Rs Data/Instruction select input pin 5 R/W Read/Write select input pin 6 E Enable Input pin 7 14 D0 D7 Data Bus Line 15 Led A LED Power Supply 16 Led K LED Power Supply 2.7. Tombol Limit Switch, Push Button Dan Saklar Geser Pada skripsi ini menggunakan beberapa tombol dan saklar yang berfungsi untuk membantu tunanetra dalam memilih tujuannya dan operator dalam memilih menu yang terdapat pada LCD. Tombol dan saklar ini menggunakan rangkaian pull down yang mana dari rangkaian ini didapat Vcc, ground dan data sebagai masukan ke mikrokontroler. Rangkaian ini digunakan agar tidak terjadi bouncing. Gambar 2.11. Rangkaian Pull Down 14