“MODUL PEMBELAJARAN ALAT PENENTU 16
ARAH MATA ANGIN DENGAN OUTPUT SUARA”
4
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
Hendra Rahmadhani
08530123
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
ABSTRAKSI
Pendidikan adalah pembelajaran pengetahuan, keterampilan, dan kebiasaan sekelompok orang yang diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya melalui pengajaran, pelatihan atau penelitian. Peningkatan mutu pelaksanaan pembelajaran di sekolah dilakukan dengan berbagai strategi. Satu diantaranya adalah dengan cara mengembangkan bahan ajar dalam bentuk modul. Modul dapat membantu sekolah dalam mewujudkan pembelajaran yang berkualitas. Melihat permasalahan tersebut, maka penulis memberikan alternatif dengan membuat sebuah modul pembelajaran yaitu tentang sebuah alat yang dapat membantu menunjukkan arah mata angin.
Perancangannya alat ini menggunakan sensor kompas cmps10 yaitu sebuah sensor magnet bumi yang dapat menentukan sudut derajat arah mata angin. Untuk mengetahui sudut derajat dari sensor kompas CMPS10 dapat diperoleh dengan membaca data antarmuka I2C pada pin 2 dan pin 3, sedangkan pada ATMega8535 pada Port C-0 (SCL) dan Port C-1 (SDA), kemudian karakter hasil pemrosesan dari mikrokontroler ditampilkan melalui LCD 16x2 dan juga ISD2590 yang berfungsi menampilkan hasil dari mikrokontroler yaitu berupa suara. Dari hasil pengujian sensor, nilai keakuratan dalam membaca arah mata angin dengan error rata-rata 3,821% yang diakibatkan karena sensor masih mudah terpengaruh oleh benda lain, sedangkan IC ISD2590 telah bekerja dengan baik yaitu data suara masukan sesuai dengan hasil data keluaran.
ABSTRACT
Education is learning the knowledge, skills, and habits of a group of people passed down from one generation to the next through teaching, training or research. Improving the quality of teaching practices in schools conducted by various strategies. One of them is by developing teaching materials in the form of a module. Modules can assist schools in creating quality learning. Seeing this problem, the authors provide an alternative to creating a learning module that is about a tool that can help show the points of the compass.
The sensors used in the manufacture of these tools is the compass sensor cmps10 is an earth magnetic sensor that can determine the degree of the angle of the wind direction. To determine the degree of angle CMPS10 compass sensor can be obtained by reading the I2C data interface at pin 2 and pin 3, while on ATMega8535 is at Port C-0 (SCL) and port C-1 (SDA), and then the character of the results of the processing of microcontroller shown via LCD 16x2 and functions of ISD2590 is displaying the results of the microcontroller in the form of sound. The test results from the sensor when reading direction of the wind produces an average error amounting to 3.821%. The error was caused because the sensor is easily influenced by other objects, while the IC ISD2590 has worked well because the input voice data in accordance with the results of the output data.
LEMBAR PERSEMBAHAN
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis sadari bahwa semua tak lepas dari dukungan dan dorongan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung dan dalam berbagai bentuk, secara moril maupun materiil. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang amat sangat kepada semua pihak, terutama:
1. Allah SWT Atas segala cinta kasih-Mu dan berkah-Mu.
2. Ibuku tercinta yang selalu memberikan dorongan dan do'a dan juga Ayahku yang selalu memberi semangat karena tanpa beliau berdua saya bukanlah siapa-siapa.
3. Nenekku tercinta yang sering mengingatkan ibadahku dan selalu mendo'akanku supaya Allah SWT. memberikan kemudahan dalam proses kelulusan ini.
4. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Ketua Jurusan Elektro sekaligus selaku dosen pembimbing pertama, yang secara langsung maupun tidak langsung telah banyak membantu saya, terima kasih banyak atas bimbingan dan arahan selama ini, semoga amal baik yang telah Bu Alif berikan mendapat balasan yang sepantasnya dari Allah SWT.
5. Bpk. Machmud Effendi, ST, M.Eng selaku dosen pembimbing kedua, yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan.
6. Bpk. Ir. Nurkhasan, MT selaku dosen penguji pertama sekaligus sebagai dosen wali dan Bpk. Ir. Nurhadi, MT selaku dosen penguji kedua yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam penyelesaian revisi Tugas Akhir ini.
7. Bpk. M. Chasrun Hasani,MT selaku dosen wali kedua terima kasih atas pembemberian semangat dan dorongan dalam menyelesakian study S1 Teknik Elektro UMM.
9. Sahabat-sahabatku alumni Elekto UMM satu angkatan (Irwan Hamza, Ardian H. D., Okti Ragil, Yudi, Tridi Sandri, Agus M. K., Henry Febrian, Eko "Kodok", Eko "Kodik", Imam "Paklek", Aan "Sinchan", Jakaria F. "Jacky", Achmad, Iwan, Tono, Risman, Rio dan semua yang belum disebutkan) terima kasih banyak atas dukungan, do‟a serta semangatnya. 10.Sahabat Elektro UMM lainnya ( Paijo Elektro 2010, Afrizal ‟08, Fahmi
‟10, Edi “Yayak” ‟07, Aris ‟08 (Alm), Mas Afif „2000, Mustajap, Awang Dwi. P., semua calon Wisudawan/Wisudawati Periode III 2015 dan semua rekan-rekan yang belum disebutkan ) terima kasih atas dukungan dan do'anya.
11.Kepada semua pihak yang tidak bisa disebutkan semuanya, terima kasih banyak atas dukungan, do‟a serta semangatnya.
Sekali lagi kepada mereka, penulis dengan tulus mengucapkan terima kasih atas bantuannya, semoga amal baik Bapak, Ibu, dan saudara semua mendapat balasan yang sepantasnya dari Allah SWT. Amiiin!
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhirnya, penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Billahi Fii Sabilil Haq Fastabiqul Khairat
Wassalamualaikum Wr. Wb
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb
Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas rahmat, hidayah dan berkat segala kemurahan-Nya telah memperkenankan penulis tugas akhir dengan judul
“MODUL PEMBELAJARAN ALAT PENENTU 16 ARAH MATA ANGIN DENGAN OUTPUT SUARA”.
Penulisan dari tugas ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT dan Bpk. Machmud Effendi, ST, M.Eng
selaku dosen Pembimbing I dan II.
2. Bpk. Ir. Nurkhasan, MT dan Bpk. Ir. Nurhadi, MT selaku dosen Penguji I dan II.
3. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Kajur Elektro.
4. Semua Bapak dan Ibu Dosen jurusan Elektro yang telah memberi dukungan dan arahan kepada penulis.
5. Semua Rekan-rekan mahasiswa Elektro yang memberikan dorongan dan semangat sehingga penulisan skripsi ini terselesaikan.
Penulis sadar sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, kritik serta saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan.
Akhirnya penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan pengetahuan bagi pembaca.
Billahi Fii Sabilil Haq Fastabiqul Khairat
Wassalamualaikum Wr. Wb
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ...
LEMBAR PERSETUJUAN ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR PERNYATAAN ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vi
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL... xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 3
1.4 Batasan masalah ... 3
1.5 Metodologi ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kompas ... 5
2.1.1 Susunan Kompas ... 5
2.1.2 Fungsi Kompas ... 5
2.1.3 Arah Mata Angin ... 6
2.2 Mikrokontroler Atmega8535 ... 8
2.2.1 Fungsi Pin Mikrokontroler Atmega8535 ... 9
2.2.2 Arsitektur Mikrokontroler Atmega8535 ... 10
2.2.2.1 Organisasi Memory ... 12
2.2.2.2 General Purpose Register (GPR) ... 13
2.2.3 I/O Port ... 14
2.2.3.1 Port A ... 14
2.2.3.2 Port B ... 15
2.2.3.3 Port C ... 16
2.2.3.4 Port D ... 17
2.2.4 SRAM ... 18
2.2.5 Register I/O ... 19
2.2.6 Reset dan Interupsi ... 21
2.2.7 Peripheral Atmega8535 ... 23
2.2.7.1 Timer/Counter ... 23
2.2.7.2 WatchDog Timer ... 27
2.2.7.4 Analog Comparator ... 29
2.2.7.5 8 Channel Multiplexer Input ADC ... 30
2.2.8 Osilator Kristal ... 32
2.2.9 Pemrograman Atmega8535 ... 33
2.3 Kompas Digital CMPS10 ... 34
2.3.1 Fitur-fitur ... 35
2.4 LCD (Liquid Crystal Display) ... 35
2.4.1 Terminal I/O LCD ... 36
2.5 Information Store Device 2590 ... 39
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Pendahuluan ... 43
3.2 Blok Diagram dan Prinsip Kerja ... 43
3.2.1 Minimum Sistem ATmega8535 ... 44
3.2.1.1 Mikrokontroler Atmega8535 ... 45
3.2.1.2 Rangkaian Clock ... 46
3.2.2 LCD (Liquid Crystal Display) ... 47
3.2.3 Perancangan Rangkaian ISD (Information Store Device) ... 48
3.2.4 Sensor Kompas CMPS10 ... 49
3.2.5 Rangkaian Voltage Regulator ... 50
BAB IV PENGUJIAN ALAT
4.1 Pengujian Sensor Kompas CMPS10 ... 55
4.1.1 Tujuan ... 55
4.1.2 Peralatan yang digunakan ... 55
4.1.3 Prosedur Pengujian ... 55
4.1.4 Hasil Pengujian ... 56
4.2 Pengujian Rangkaian ISD2590 ... 57
4.2.1 Tujuan ... 57
4.2.2 Peralatan yang digunakan ... 57
4.2.3 Prosedur Pengujian ... 57
4.2.4 Hasil Pengujian ... 60
4.3 Pengujian Sistem Keseluruhan ... 61
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 63
5.2 Saran ... 63
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 16 Arah Mata Angin ... 7
Gambar 2.2 Konfigurasi pin Atmega8535 ... 9
Gambar 2.3 Blok Diagram Mikrokontroler Atmega8535 ... 11
Gambar 2.4 Arsitektur Atmega8535 ... 12
Gambar 2.5 Peta Memori Atmega8535 ... 13
Gambar 2.6 General Purpose Register Atmega8535 ... 13
Gambar 2.7 SDRAM Dalam Organisasi Memori Atmega8535... 19
Gambar 2.8 Blok diagram clock timer/counter ... 24
Gambar 2.9 Blok diagram Timer/Counter0 ... 25
Gambar 2.10 Blok diagram Timer/Counter1 ... 26
Gambar 2.11 Diagram Blok Analog Comparator ... 29
Gambar 2.12 ADC Internal Mikrokontroler Atmega8535 ... 30
Gambar 2.13 ADC Dengan Pendekatan Beruntun ... 32
Gambar 2.14 Koneksi Osilator ... 32
Gambar 2.15 Konfigurasi Drive External Clock ... 32
Gambar 2.16 Pemrograman paralel (A) dan pemrograman serial (B) pada Atmega8535 ... 34
Gambar 2.17 Sensor kompas CMPS10 ... 35
Gambar 2.18 Diagram Blok Driver LCD ... 37
Gambar 2.20 Timing Diagram Proses Membaca (read) ... 38
Gambar 2.21 Transfer data mode 4 bit ... 39
Gambar 2.22 Diagram Blok Analog Comparator ... 39
Gambar 3.1 Diagram Blok Modul Alat Penentu 16 Arah Mata Angin ... 44
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535 ... 45
Gambar 3.3 Rangkaian Clock mikrokontroler ATmega8535 ... 47
Gambar 3.4 Rangkaian LCD ... 48
Gambar 3.5 Rangkaian ISD 2590 ... 49
Gambar 3.6 Rangkaian Kompas CMPS10 dengan Mikrokontroler ... 50
Gambar 3.7 Rangkaian Voltage Regulator ... 51
Gambar 3.8 Flowchart Perancangan Alat ... 52
Gambar 3.8 Flowchart Software ... 54
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi Alternatif Port A ... 15
Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port B ... 16
Tabel 2.3 Fungsi Alternatif Port C ... 17
Tabel 2.4 Fungsi alternatif port D ... 18
Tabel 2.5 Reset dan Vektor Interupsi ... 22
Tabel 2.6 Pemilihan clock timer/counter pada AVR ... 24
Tabel 2.7 Mode compare pada Timer/Counter1 ... 27
Tabel 2.8 Pengaturan Prescaler WDT ... 28
Tabel 2.9 Tabel terminal I/O pada LCD ... 36
Tabel 2.10 Clock XCLK ... 41
Tabel 3.1 Fungsi Port yang digunakan pada ATmega8535... 46
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor Kompas CMPS10 ... 56
Tabel 4.2 Hasil Pengujian ISD2590 ... 60
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Yawan, Handi. 2009. Kutub Utara Magnet Bumi Bergeser.
http://www.kompas.com/teknologi/news/0512/09 .
[2]. CMPS10-Tilt Compensated Compass Module,
www.pishrobot.com/files/products/datasheets/cmps10.pdf, (didownload
25 April 2015).
[3]. Caruso, M.J. “Applications of Magnetic Sensors for Low Cost Compass Systems,” Position Location and Navigation Symposium, IEEE 2000. [4]. Atmel, 2002, Data Sheet 8 Bit AVR Microcontroller In Syatem
Programmable Flash Atmega8535, http://www.atmel.com , USA.
[5]. Wardhana, Lingga, 2006, Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR seri Atmega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Andi, Yogyakarta.
[6]. Atmel, 2006, “ATMEGA8535 ”, http://www.atmel.com/ Bejo, A., 2007, “Rahasia Kemudahan C dan AVR”, Gava Media, Yogyakarta.
[7]. Record/Playback Device 60, 75, 90, and 120 Second Duration.
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/83097/WINBOND/ISD25120.html.
[8]. www.atmel.com/images/doc2502.pdf diakses pada tanggal 09 maret 2015. [9]. http://www.biltek.tubitak.gov.tr/gelisim/elektronik/dosyalar/6/
ISD2560.pdf diakses pada tanggal 10 maret 2015.
[10]. Anonymous, 2003, ISD2560/75/90/120. http://www.windbond.com
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dunia pendidikan berperan penting dalam pembangunan nasional
Indonesia terutama sebagai Negara yang sedang berkembang. Tujuan dari
pendidikan adalah untuk meningkatkan kecerdasan, keterampilan, mempertinggi
budi pekerti, memperkuat kepribadian, dan mempertebal semangat kebangsaan
agar dapat menumbuhkan manusia-manusia yang dapat membangun dirinya
sendiri serta bersama-sama bertanggungjawab atas pembangunan bangsa.
Pendidikan sebagai sarana dalam mencerdaskan generasi muda dan menyiapkan
SDM bangsa untuk lebih berkembang guna mempersiapkan bangsa dalam
persaingan bebas antar Negara.
Dalam Undang Undang Dasar 1945 pasal 27 ayat 1 dinyatakan bahwa
setiap warganegara mempunyai kesempatan yang sama memperoleh pendidikan.
Oleh karena itu, negara memiliki kewajiban untuk memberikan pelayanan
pendidikan yang bermutu kepada setiap warganya tanpa terkecuali termasuk
mereka yang memiliki perbedaan dalam kemampuan (difabel). Pendidikan juga
dapat diartikan sebagai proses sosialisasi, yaitu sosialisasi nilai, pengetahuan,
sikap dan keterampilan. Salah satu tempat untuk mensosialisasikan nilai,
pengetahuan dan keterampilan adalah sekolah (Gunawan, 2004: 54-55).
Sekolah adalah lembaga yang bersifat kompleks dan unik. Bersifat
kompleks karena sekolah sebagai organisasi di dalamnya terdapat dimensi yang
satu sama lain saling berkaitan dan saling menentukan. Adapun sifat unik,
menunjukkan bahwa sekolah sebagai organisasi memiliki ciri-ciri tertentu yang
tidak dimiliki oleh organisasi-organisasi lain. Ciri-ciri yang menempatkan sekolah
memiliki karakter tersendiri, dimana terjadi proses pembelajaran tempat
terselenggaranya pembudayaan kehidupan umat manusia (Wahjosumidjo, 2003:
81).
Peningkatan mutu pelaksanaan pembelajaran di sekolah dilakukan dengan
berbagai strategi, salah satu diantaranya melalui penerapan pendekatan pendidikan
2 Pendekatan berbasis kompetensi digunakan sebagai acuan dalam pengembangan
kurikulum, pengembangan bahan ajar, pelaksanaan pembelajaran,dan
pengembangan prosedur penilaian.
Terkait dengan pengembangan bahan ajar, saat ini pengembangan bahan
ajar dalam bentuk modul menjadi kebutuhan yang sangat mendesak. Hal ini
merupakan konsekuensi diterapkannya kurikulum tingkat satuan pendidikan
berbasis kompetensi di sekolah. Pendekatan kompetensi mempersyaratkan
penggunaan modul dalam pelaksanaan pembelajarannya. Modul dapat membantu
sekolah dalam mewujudkan pembelajaran yang berkualitas. Penerapan modul
dapat mengkondisikan kegiatan pembelajaran lebih terencana dengan baik,
mandiri, tuntas dan dengan hasil (output) yang mudah dipahami.
Modul adalah salah satu bagian dari bahan ajar dalam bentuk cetak.
Modul dapat dirumuskan sebagai suatu unit yang lengkap yang berdiri sendiri
atau suatu rangkaian kegiatan belajar yang disusun untuk membantu siswa
mencapai sejumlah tujuan yang dirumuskan secara khusus dan jelas. Modul
adalah sebuah bahan ajar yang disusun secara sistematis dengan bahasa yang
mudah dipahami peserta didik sesuai tingkat pengetahuan dan usia mereka, agar
mereka dapat belajar sendiri (mandiri) dengan bantuan atau bimbingan yang
minimal dari pendidik.
Melihat permasalahan tersebut, maka penulis memberikan alternatif
dengan membuat modul pembelajaran "Alat Penentu 16 Arah Mata Angin Dengan
Output Suara" pada materi pokok kinematika yang menyajikan materi secara
kompleks dengan berbagai representasi agar siswa dapat memahami pembelajaran
fisika (Ilmu Pengetahuan Alam) dengan lebih baik.
1.2 Perumusan Masalah
Dalam perancangan dan pembuatan Modul Pembelajaran Alat Penentu 16
Arah Mata Angin dengan Output Suara ini dapat dirumuskan beberapa masalah
yang akan dibahas antara lain :
1) Berapa tingkat ketelitian besaran sudut yang dihasilkan oleh sensor kompas
digital yang dapat dibaca oleh mikrokontroler serta dapat di tampilkan pada
3 2) Apakah hasil pengukuran kompas secara digital ini dapat diukur sehingga
terukur secara akurat dibanding metode pengukuran secara manual?
3) Berapa nilai perbandingan besaran sudut pada setiap arah mata angin saat
sensor mendeteksi arah mata angin sehingga oleh mikrokontroler dapat
ditampilkan melalui LCD dan ISD?
1.3 Tujuan
Tujuan merancang dan membuat alat yang mampu mengukur dan
menganalisa nilai besaran sudut arah mata angin digital yang ditampilkan pada
LCD dan dilengkapi suara yang menunjukkan 16 arah mata angin.
1.4 Batasan Masalah
Dalam pembuatan alat ini diperlukan suatu batasan masalah. Hal ini
dimaksud agar materi yang akan dibahas tidak menyimpang dari pokok masalah,
maka dapat disusun batasan masalah sebagai berikut:
1) Pada penelitian ini menggunakan sensor CMPS10 sebagai sensor kompas.
2) Membahas tentang rangkaian dan prinsip kerja kompas digital.
3) Menggunakan baterai sebagai suplai.
4) Hasil pembacaan arah mata angin ditampilkan pada LCD 16x2 dan output 16
suara.
5) Ukuran dan konstruksi sudah dianggap memenuhi syarat konstruksi.
1.5 Metodologi
Metodologi pembahasan yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah
sebagai berikut:
Studi Literatur :
Mempelajari teori-teori pada masing-masing komponen yang digunakan
dalam pembuatan modul pembelajaran alat penentu 16 arah mata angin.
Perencanaan dan pembuatan alat:
Sebagai pengaplikasian dibuat sebuah alat serta pembahasannya, yang dimulai
dari masing-masing blok diagram.
4 Melakukan pengujian dari beberapa rangkaian yang dibuat, serta menganalisa
hasil pengujian untuk kemudian diambil suatu kesimpulan.
1.6 SISTEMATIKA PEMBAHASAN
Sistematika pembahasan pada tugas akhir ini terbagi dalam lima bab ,
perinciannya adalah sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan, ruang lingkup
dan metodologi.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Berisi teori-teori yang menunjang dalam proses pembuatan tugas
akhir ini.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Berisi tentang rancangan sistem yang membahas bagian demi
bagian penyusunan sistem.
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS
Berisi tentang pengujian fungsi dari rangkaian yang diinginkan
dan data hasil pengujian.
BAB V : PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dan saran-saran tentang
pengembangan perancangan rangkaian selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA
