JAM DIGITAL TUNANETRA DENGAN PERANGKAT SUARA BERBASIS
MIKROKONTROLER
Usulan Program Kreatifitas Mahasiswa
PKMT
Diusulkan oleh :
Ketua : Agung Raharja Ishanjaya (7608040018) 2008
Anggota : Khalisetya Andriani (7608040019) 2008
Elis Sri Mardiana (7608040021) 2008
Bayu Hendriyono (7608040029) 2008
Ahmad Reza Musthafa (7609040007) 2009
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA2010
Halaman Pengesahan
1. Judul Kegiatan : Jam Digital Tunanetra dengan Perangkat Suara Berbasis
1
Mikrokontroler
2. Bidang Kegiatan : ( ) PKM-P ( ) PKM-K(Pilih salah satu) (√ ) PKM-T ( ) PKM-M
3. Bidang Ilmu : ( ) Kesehatan ( ) Pertanian(Pilih salah satu) ( ) MIPA (√ ) Teknologi dan
Rekayasa( ) Sosial Ekonomi ( ) Humaniora( ) Pendidikan
4. Ketua Pelaksana Kegiatana. Nama Lengkap : Agung Raharja Ishanjayab. NIM : 7608040018c. Jurusan : Teknik Komputerd. Universitas/Institut/Politeknik : Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
- ITSe. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Jl.Blitar Raya.6 Perum GKB Gresikf. Alamat email : [email protected]
5. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 4 orang
6. Dosen Pendampinga. Nama Lengkap dan Gelar : Fernando Ardilla, SSTb. NIP : 19820203 200812 1 001c. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Sukolilo Dian Regency Makmur 4/23
7. Biaya Kegiatan Total :a. Dikti : Rp 3.015.000,00b. Sumber lain (sebutkan . . . ) : Rp -
8. Jangka Waktu Pelaksanaan : 5 bulan
Surabaya, 19 Oktober 2010
2
Menyetujui, Ketua Jurusan / Program Studi Ketua Pelaksana Kegiatan
Teknik Komputer PKMT
Ir. Sigit Wasista, M.Kom Agung Raharja Ishanjaya NIP. 19660812 199303 1 005 NIM. 7608040018
Pembantu Direktur Bidang Kemahasiswaan Dosen Pendamping Politeknik Elektronika Negeri Surabaya PKMT
Drs. Miftahul Huda, MT Fernando Ardilla, SST NIP. 19631012 199303 1 002 NIP. 19820203 200812 1 001
1. Judul
3
“ JAM DIGITAL TUNANETRA DENGAN SOUND DEVICE BERBASIS MIKROKONTROLER ”
2. Latar Belakang
Banyaknya penyandang cacat fisik di sekitar kita yang umumnya memiliki
keterbatasan fisik, baik saat beraktifitas maupun beradaptasi dengan lingkungan mereka.
Penderita fisik sering disebut dengan istilah tuna. Jenis kelainan terdiri dari kelainan fisik
meliputi tuna netra, tuna rungu, dan tuna daksa. Tuna netra adalah individu dengan gangguan
penglihatan, dimana seseorang tersebut tidak memiliki penglihatan sama sekali (buta total)
hingga mereka yang masih memiliki sisa penglihatan tetapi tidak mampu menggunakan
penglihatannya untuk membaca tulisan biasa berukuran 12 point dalam keadaan cahaya
normal meskipun dibantu dengan kaca mata (kurang awas / low vision). Tuna netra berat
adalah mereka yang tidak memiliki sama sekali kemampuan untuk membaca tulisan biasa
sehingga memerlukan media lain seperti braille atau audio sedangkan Tuna Netra Ringan/
Low Vision adalah mereka yang masih memiliki kemampuan visual untuk membaca tulisan
biasa dengan adaptasi tertentu.
Penyandang cacat fisik khususnya penderita tuna netra memiliki keterbatasan untuk
mengetahui kondisi di sekitar mereka. Khususnya untuk mengetahui posisi mereka dan waktu
dimana seseorang tuna netra tersebut sedang berada. Umumnya mereka menanyakan keadaan
tersebut kepada orang-orang terdekat atau disekitar mereka. Dengan adanya alat bantu
pendukung khusus bagi tuna netra disekitar mereka akan memudahkan para penderita tuna
netra tersebut untuk mengetahui kondisi sekitar mereka.
Berdasarkan dari latar belakang diatas, maka kami mencoba untuk membuat sebuah
alat informasi waktu yang berguna untuk membantu para penderita tuna netra berupa jam
digital khusus penderita tuna netra. Jam digital ini akan dikembangkan dimana dapat
mengeluarkan suara (audio) sebagai penanda waktu dan tanggal sehingga penderita dapat
mengetahui waktu melalui jam digital ini dengan fasilitas khusus yang telah disediakan.
4
3. Rumusan Masalah
Berdasarkan dari penjelasan diatas, dapat diperoleh beberapa rumusan masalah yaitu :
1. Bagaimana membuat sebuah alat informasi waktu yang akurat berdasarkan data waktu
yang tersedia?
2. Bagaimana metode yang digunakan untuk pembuatan alat tersebut?
3. Bagaiman alat tersebut dapat merespon ketika pengguna sedang menggunakan
perangkat?.
4. Bagaimana tombol dapat bekerja pada sistem mikrokontroler untuk menghasilkan
tampilan jam dan audio?.
4. Tujuan Penelitian
1. Membuat sebuah alat informasi waktu khusus bagi para penderita tunanetra.
2. Membuat serta mengembangkan teknologi yang telah ada yakni dari jam digital biasa
menjadi sebuah jam digital audio kompatibel.
5. Luaran yang diharapkan
Proyek pembuatan perangkat ini merupakan alat bantu bagi tuna netra yang
berfungsi sebagai perangkat informasi waktu. Perangkat yang dibuat yakni jam digital
yang memiliki akses tombol khusus bagi penderita tuna netra. Pembuatan sistem ini
menggunakan sistem control berbasis microcontroller untuk memproses sistem kerja jam
digital yang memiliki display berupa seven segment.
5
Gambar 1 konsep jam digital
Pada pembuatan jam digital ini , diharapkan menghasilkan keluaran berupa display
tampilan jam dan juga audio sebagai penunjuk informasi waktu, pengingat atau alarm, dan
adzan. Sistem yang dibuat memiliki akses khusus yaitu berupa tombol Braille yang berfungsi
untuk memudahkan pennderita tuna netra untuk mengatur jam pada jam digital.
6. Kegunaan Program
Kegunaan program bagi mahasiswa :
1. Melatih kepekaan mahasiswa dengan permasalahan dari penderita kecacatan fisik
disekitar mereka.
2. Meningkatkan pengetahuan mereka dibidangnya dan dapat mengembangkan sebuah
inovasi baru khususnya dibidang teknologi.
3. Melatih kemampuan mahasiswa untuk menggunakan komponen-komponen dasar
elektronika dan mampu mengimplementasikan ilmu-ilmu elektronika.
Kegunaan program bagi masyarakat :
1. Mempermudah para penderita tunanetra dalam menggunakan alat bantu penunjuk
waktu.
2. Berfungsi sebagai sarana informasi waktu bagi masyarakat non tunanetra.
6
7. Tinjauan Pustaka
1. Rangkaian sistem minimum Mikrokontroller AVR ATmega16
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel,berbasis
arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi
dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial
UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan PWM
internal.AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang
mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan
hubungan serial SPI. ATMega16. ATMega16 mempunyai throughput mendekati 1
MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus
kecepatan proses.
Rangkaian sistem minimum dari mikrokontroler ATMega16 terdiri dari
rangkaian osilator dan power on reset. Rangkaian osilator ini digunakan untuk
membangkitkan clock/detak..Pada saat sumber tegangan diaktifkan kapasitor
terhubung singkat sehingga arus mengalir dari VCC langsung ke kaki RST sehingga
reset berlogika 1, kemudian kapasitor terisi hingga tegangan pada kapasitor sama
dengan VCC. Pada saat itu kapasitor terisi penuh. Dengan demikian tegangan reset
akan turun menjadi 0 sehingga kaki RST berlogika 0, perangkat yang akan dibuat
adalah sebagai berikut :
Gambar 2. Sistem Minimum AVR ATMega16
7
Gambar 3. Pin-pin ATmega16 kemasan 40-pin
Gambar 3. Blok Diagram AVR ATMEGA16
8
2. RTC DS 1307 (64 x 8 Real Time Clock)
Alasan menggunakan IC RTC DS1307 ini karena komunikasinya
menggunakan serial I2C, sehingga apabila menggunakan RTC12C887 akan
mengalami banyak kesulitan. Battery lithium 3v harus ditambahkan di rangkaian
karena tidak dilengkapi battery internal didalamnya, sehingga data yang tersimpan
tidak akan hilang, bukan hanya itu saja tetapi proses oscilator internal juga akan tetap
berjalan. Hal ini mengakibatkan apabila terjadi power off data yang tersimpan tidak
akan hilang dan akan otomatis update, sehingga apabila ditampilkan tetap akan
mengikuti jam yang sebenarnya. Memory yang terdapat dalam chip ini terbatas
hanya sampai 56 byte yang bisa dipakai, apabila dirasa masih kurang bisa
menggunakan EEPROM internal Atmega16. Pada minimum sistem yang digunakan
dalam proyek jam dan kalender digital ini, PORT C.0 untuk SCL dan PORT C.1
untuk SDA.
Fitur Dari IC DS1307 :
Real-time clock (RTC) meyimpan data-data detik, menit, jam, tanggal,
bulan,hari dalam seminggu, dan tahun valid hingga 2100;
56-byte, battery-backed, RAM nonvolatile (NV) RAM untuk penyimpanan;
Antarmuka serial Two-wire (I2C)
Sinyal luaran gelombang-kotak terprogram (Programmable squarewave);
Deteksi otomatis kegagalan-daya (power-fail) dan rangkaian switch;
Konsumsi daya kurang dari 500nA menggunakn mode baterei cadangan
dengan operasional osilator;
Tersedia fitur industri dengan ketahana suhu: -40°C hingga +85°C
Tersedia dalam kemasa 8-pin DIP atau SOI
Sedangkan daftar pin DS1307:
VCC - Primary Power Supply
X1, X2 - 32.768kHz Crystal Connection
VBAT - +3V Battery Input
GND - Ground
9
SDA - Serial Data
SCL - Serial Clock
SQW/OUT - Square Wave/Output Driver
Gambar 4. Pin-pin RTC DS 1307
3. Rangkaian Catu Daya
Gambar 5. Power Supply 5v DC
Catu daya yang digunakan dalam proyek akhir ini mempunyai tegangan
keluaran + 5 Volt . Rangkaian catu daya ini mendapatkan tegangan masukan tegangan
bolak-balik sebesar 220 Volt dari jala-jala PLN.
Tranformator yang digunakan adalah transformator step down yang digunakan
untuk mentransfer daya, sehingga setelah melewati transformator, tegangan jala-jala
akan diturunkan. Tegangan yang masih berupa tegangan bolak-balik tersebut
disearahkan oleh rangkaian penyearah yang menggunakan dua buah dioda. Dari hasil
penyearahan masih terdapat tegangan bolak-baliknya (tegangan riak). Untuk
mengurangi tegangan riak hasil dari penyearahan digunakan rangkaian penapis yaitu
kapasitor. Semakin besar nilai kapasitor, semakin kecil tegangan riaknya.
10
Untuk mendapatkan output yang diinginkan, digunakan IC regulator tegangan
LM 7806 untuk tegangan 6 Volt. Pada keluaran dari IC tersebut dipasang transistor
penguat arus TIP 3055 yang digunakan untuk memperkuat arus keluaran. Terdapat
tegangan kompensasi sebesar 0,7 Volt sebagai akibat pemasangan transistor TIP 3055
yang akan mengurangi tegangan keluaran sebesar 0,7 Volt.
4. 7-SEGMENT
Gambar 6. 7’Segment
Seven Segment adalah suatu segmen- segmen yang digunakan menampilkan
angka. Seven segmen ini tersusun atas 7 batang LED yang disusun membentuk angka
8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segmen ini
terdiri dari 1 atau 2 Light Emitting Diode ( LED ).
Jenis- jenis Seven Segment
1. Common Anoda
Disini, semua anoda dari diode disatukan secara parallel dan semua itu
dihubungkan ke VCC dan kemudian LED dihubungkan melalui tahanan
pembatas arus keluar dari penggerak. Karena dihubungkan ke VCC, maka
common anoda ini berada pada kondisi aktif high.
2. Common Katoda
Disini semua katoda disatukan secara parallel dan dihubungkan ke ground.
Karena seluruh katoda dihubungkan ke ground, maka common katoda ini
berada pada kondisi aktif low.
Prinsip kerja seven segmen ialah input biner pada switch dikonversikan masuk
ke dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut
menjadi decimal, yang nantinya akan ditampilkan pada seven segment.11
5. Light Dependent Dioda (LED)
Gambar 6. Light Emiting Dioda (LED)
LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang
dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda.
Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron
yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan
energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk
mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium,
arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang
berbeda pula.
6. Modul antarmuka MMC
Gambar 6. Antarmuka MMC
12
EMS SD/MMC/FRAM merupakan antarmuka antara SD (Secure Digital) card atau
MMC (MultiMedia Card) dengan mikrokontroler yang bekerja pada tegangan +5 VDC dan di
lengkapai regulator 3.3v, io dengan pembatas zener 3.3v. SD card atau MMC dapat digunakan
sebagai memori non-volatile yang mudah diganti sehingga memudahkan ekspansi kapasitas
memori yang lebih besar. Antarmuka ini cocok untuk berbagai aplikasi yang membutuhkan
media penyimpan data, misalnya: sistem absensi, sistem antrian, atau aplikasi data logging
lainnya.
Spesifikasi teknis:
Membutuhkan catu daya +5 VDC.
Tersedia regulator 3,3V DC untuk catu daya SD card atau MMC.
Jenis kartu yang didukung: SD Card (dan MMC).
Antarmuka SD Card (dan MMC) dengan mikrokontroler secara SPI.
Tersedia 2K byte Ferroelectric Non-Volatile RAM (FNVRAM) FM24C16.
Antarmuka FNVRAM dengan mikrokontroler secara TWI (Two-Wire Interface).
Tersedia format penyimpanan data FAT16.
Tersedia contoh aplikasi untuk DT-51 Low Cost Series dan DT AVR Low Cost Series
dalam bahasa BASIC untuk MCS-51 (BASCOM-8051) dan bahasa C untuk AVR
(CodeVisionAVR).
Cost Series. Mendukung DT-51 Minimum System, DT-51 PetraFuz, dsb.
8. Metode Pelaksanaan Program.
Sewaktu melakukan apapun terlebih dahulu harus diketahui urutan – urutan
yang benar sehingga dapat dikerjakan dengan baik, begitupula dengan pembuatan wireless
smoker sensor ini. Dengan penjadwalan dan urutan kegiatasn yang jelas, diharapkan
pembuatan aplikasi ini bisa berjalan dengan baik dan dengan hasil yang baik pula. Untuk
dapat merancang dan membuat wireless smoker sensor, maka perhatikan urutan flow chart
berikut:
13
14
MULAI
STUDI LITERATUR
OBSERVASI
PEMBUATAN MINIMUM SISTEM
PEMBELIAN BAHAN PRODUKSI (KOMPONEN)
PENGAKSESAN DATA DARI PUSH BUTTON KE MIKROKONTROLER
MENAMPILKAN DATA DARI MIKROKONTROLER KE
7’SEGMENT
UNTUK DI KELUARKAN DI SOUND DEVICE
UJI COBA PENGIRIMAN DATA KE MIKROKONTROLLER
PENGUJIAN DAN EVALUASI SISTEM KESELURUHAN
PEMBUATAN LAPORAN
SELESAI
1. Studi literatur
Dalam studi literatur ini kita akan mempelajari beberapa hal berikut ini :
o Mempelajari tentang bahasa pemrograman microcontroller berbasis AVR,
o Mempelajari tentang microcontroller AVR ATMEGA 16.
o Mempelajari tentang interfacing MMC .
o Mempelajari tentang Sound Device.
2. Blok diagram jam digital tunanetra
15
Push Button Braille
Sound Device
Mikrokontroler ATMEGA 16
At
7’Segment Display
9. Jadwal pelaksanaan program.
No Studi literatur Bulan ke-
I II III IV V VI
1. Studi Literatur
2 Pembelian Mikrokontroler, Antarmuka
MMC, Sound Device, 7’Segment Display
dan juga komponen pendukung lain
3 Pembuatan alat secara lengkap
4 Pengujian Alat
5 Uji coba alat di lapangan
6 Pembuatan laporan akhir
10. Rancangan Biaya
Adapun dana yang digunakan dalam pembuatan alat ini, yaitu:
Pengeluaran:
1. Studi literature :
Internet = Rp. 200.000,00
Photocopy literatur = Rp. 50.000,00
Biaya transportasi = Rp. 100.000,00 +
Sub Total Rp. 350.000,00
2. Pemebelian hardware dan sensor:
IC µc Atmega 16 = Rp. 60.000,00
16
IC BCD to 7’Segment = Rp. 10.000,00
IC RTC DS 1307 = Rp. 15.000,00
Sound Device = Rp. 30.000,00
7’Segment 5’’ = Rp. 300.000,00
6 x @50.000,00
Transistor = Rp. 50.000,00
50 x @1.000,00
Antarmuka MMC = Rp. 150.000,00
PCB = Rp. 250.000,00
Acrylic = Rp. 250.000,00
Kabel = Rp. 50.000,00
Socket Kabel + IC = Rp. 50.000,00
Push Button Braille = Rp. 50.000,00
Komponen Lain-lain = Rp. 200.000,00
Biaya Implementasi = Rp. 700.000,00
Biaya testing = Rp. 500.000,00
Sub Total = Rp. 2.665.000,00
17
11. Daftar Pustaka
1. Atmel Corporation. 2005. Data Sheet ATMEGA 16.
(http://www.alldatasheet.com).
2. National Semiconductor. 2000. Data Sheet DS1307.
(http://www.alldatasheet.com).
3. http://www.houseofelectronic.com
4. http://www.memoryinterface.com
5. http://. www.clockdigital . com
6. http://en.wikipedia.org/wiki/ emsmmc
7. http://www.datasheetarchive.com/808H5v7*-datasheet.html
8. http://id.wikipedia.org/wiki/tunanetra
9. http://blog.uny.ac.id/mashoedah
18
12. Lampiran
1. Biodata Ketua dan Anggaran Kelompok
a.) Ketua
Nama Lengkap : Agung Raharja Ishanjaya
NIM : 7608040018
Jurusan : Teknik Komputer
Universitas/Institut/Politeknik : Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
Alamat Rumah dan No Tel./HP : Jl. Blitar Raya No.6 Perum GKB Gresik /
085755115941
Alamat email : [email protected]
b.) Anggota 1
Nama Lengkap : Khalisetya Andriani
NIM : 7608040019
Jurusan : Teknik Komputer
Universitas/Institut/Politeknik : Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
Alamat Rumah dan No Tel./HP : PERUMDOS ITS Blok I No.14 Surabaya/
085730119272
Alamat email : [email protected]
19
c.) Anggota 2
Nama Lengkap : Elis Sri Mardiana
NIM : 7608040021
Jurusan : Teknik Komputer
Universitas/Institut/Politeknik : Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
Alamat Rumah dan No Tel./HP : PERUMDOS ITS Blok I No.14 Surabaya/
085232040444
Alamat email : [email protected]
d.) Anggota 3
Nama Lengkap : Bayu Hendriyono
NIM : 7608040029
Jurusan : Teknik Komputer
Universitas/Institut/Politeknik : Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
Alamat Rumah dan No Tel./HP : PERUMDOS ITS Blok U No.111 Surabaya/
08973182713
Alamat email : [email protected]
e.) Anggota 4
20
Nama Lengkap : Ahmad Reza Muthafa
NIM : 7609040007
Jurusan : Teknik Komputer
Universitas/Institut/Politeknik : Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
Alamat Rumah dan No Tel./HP : Jl. Tangunan no.188, kec puri kab.mojokerto
085731080013
Alamat email : rezaaltraz @ yahoo .com
2. Biodata Dosen Pembimbing
Nama Lengkap : Fernando Ardilla, SST
NIP : 19820203 200812 1 001
Universitas/Institut/Politeknik : Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
Alamat Rumah dan No Tel./HP : Sukolilo Dian Regency makmur 4/23, Surabaya
08563312336
Alamat email : [email protected]
21