RANCANG BANGUN TERMOMETER DIGITAL NON KONTAK DENGAN OUTPUT SUARA BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 328
SKRIPSI
TANU KELIAT 180821042
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2021
RANCANG BANGUN TERMOMETER DIGITAL NON KONTAK DENGAN OUTPUT SUARA BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 328
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
TANU KELIAT 180821042
PROGRAM STUDI FISIKA EKSTENSI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2021
i
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Shalawat dan salam senantiasa tercurah kepada Rasulullah SAW yang mengantarkan manusia dari zaman kegelapan ke zaman yang terang benderang ini. Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi sebagian syarat-syarat guna mencapai gelar Sarjana Sains di Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa penulisan ini tidak dapat terselesaikan tanpa dukungan dari berbagai pihak baik moril maupun materil. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini terutama kepada:
1. Kedua Orang tua, ayahanda tercinta Teridah Keliat dan Ibunda tersayang Siti Hanafiah yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil serta doa yang tiada henti- hentinya kepada Saya.
2. Bapak Prof. Dr. Kerista Sebayang, M.S, selaku Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam, yang telah berkenan memberikan tambahan ilmu dan masukan pada setiap permasalahan atas kesulitan dalam penulisan skrips ini.
3. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam yang telah memberikan pengetahuan yang sangat bermanfaat selama masa perkuliahan.
4. Seluruh teman-teman seangkatan, khususnya Mahasiswa Fisika Ekstensi angkatan 2018 yang telah mewarni hari-hari penulis selama menempu pendidikan lanjutan S1 Fisika Ekstensi.
5. Seluruh staf dan karyawan Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan kepada Penulis.
6. Dosen Pembibing Saya Bapak Tua Raja Simbolon, S.Si., M.Si. yang telah berkenan memberikan tambahan ilmu dan masukan pada setiap permasalahan atas kesulitan dalam penulisan skrips ini.
ii
iii
RANCANG BANGUN TERMOMETER DIGITAL NON KONTAK DENGAN OUTPUT SUARA BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 328
ABSTRAK
Termometer badan digital yang sering kita jumpai, seringkali tidak dapat digunakan oleh seluruh kalangan masyarakat. Contohnya, bagi penderita penyakit tunanetra. Maka dari itu, termometer digital dengan tampilan hasil pengukuran suhu tubuh berupa angka pada display dan suara sangat membantu bagi semua orang.
Perancangan alat termometer digital dengan output suara ini menggunakan sensor suhu MLX90614 yang komponennya mudah didapat dengan harga terjangkau sebagai pendeteksi suhu badan. Mikrokontroler ATmega328 sebagai pengontrol alat dengan kelebihannya sudah terdapat ADC internal. DF Mini Player sebagai perekam audio dan output berupa suara. Serta LCD untuk displaynya. Range pengukuran termometer ke tubuh manusia sekitar 8 cm. Seperti kita ketahui, suhu normal manusia antar 35oC-36oC, dibawah dari suhu tersebut manusia memiliki suhu tubuh rendah yang dapat mengakibatkan hipotermia.
Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa termometer dengan output suara ini cukup baik, karena dapat mendeteksi suhu hanya dengan rata-rata simpangan 0,45oCelcius. Suara yang dihasilkan juga terdengar lancar tidak patah-patah dan alat bekerja dengan baik.
Kata Kunci : Termometer, Mikrokontroler Atmega328, Sensor MLX90614, Suhu Tubuh.
iv
DESIGN OF NON-CONTACT DIGITAL THERMOMETER WITH SOUND OUTPUT BASED ON ATMEGA 328 MICROCONTROLLER
ABSTRACT
Digital body thermometer that we often encounter, often cannot be used by all people.
For example, for people with visual impairments. Therefore, a digital thermometer with a display of body temperature measurement results in the form of numbers on the display and sound is very helpful for everyone.
The design of a digital thermometer with sound output uses the MLX90614 temperature sensor whose components are easy to find at affordable prices as a body temperature detector.
ATmega328 microcontroller as a tool controller with the advantages of having an internal ADC.
DF Mini Player as an audio recorder and outputs sound. As well as LCD for the display. The measurement range of the thermometer to the human body is about 8 cm. As we know, normal human temperatures are between 35oC-36oC, below that temperature humans have a low body temperature which can cause hypothermia.
From the test results show that the thermometer with sound output is quite good, because it can detect temperature only with an average deviation of 0.45 ° C. The resulting sound also sounds smooth and the tool works well.
Keywords: Thermometer, Atmega328 Microcontroller, MLX90614 Sensor, Body Temperature.
v
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan masalah ... 1
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan Penelitian ... 2
1.5 Manfaat Penelitian ... 2
1.6 Sistematika Penulisan ... 2
BAB II LANDASAN TEORI ... 4
2.1 Dasar Teori Termometer... 4
2.2 Teori Tubuh Manusia ... 4
2.3 Suhu Tubuh Rendah ... 5
2.4 Suhu Tubuh Tinggi ... 5
2.5 Mikrokontroler Atmega 328 ... 5
2.5.1 Fitur ATMega 328 ... 7
2.5.2. Konfigurasi ATMega 328 ... 9
2.6. LCD (Liquid Crystal Display) ... 12
2.61. Klasifikasi LCD Display 16x2 Character………. 14
2.6.2. Pengalamatan LCD……… 14
2.6.3. Karakter LCD……… 15
2.6.4.Cara Kerja LCD Secara Umum………. 16
vi
2.7. Sensor Suhu MLX90614……… .. 17
2.8 . Power Supply………... 18
2.9 . Speaker………. 20
2.9.1. Cara Kerja Speaker………. 21
2.10 DF Mini Player………. 23
BAB IIIMETODELOGI PENELITIAN………... ………. 25
3.1.Perancangan Diagram Blok………... 25
3.2.Rangkaian Mikrokontroller ATMega328 ... 26
3.3. Rangkaian LCD OLED ... 27
3.4. Rangkaian Sensor MLX90614 ... 28
3.5. Rangkaian Supply 5v ... 29
3.6. Rangkaian Modul Suara DF Mini dan Speaker ... 29
3.7. Rangkaian Lengkap ... 30
3.8 Flowchart ... 31
3.8 Rangkaian Lengkap ... 16
3.9 Flowchart ... 17
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM ... 32
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler... 32
4.2 Pengujian Rangkaian Regulator LM7805 ... 33
4.4 Pengujian Rangkaian regulatorLM2596 ... 34
4.4 Pengujian Rangkaian LCD OLED ... 34
4.5 Pengujian Rangkaian Sensor MLX90614 ... 37
4.6 Pengujian Modul Suara DF Mini Dan Speaker ... 41
vii
4.7 Sinyal Analog Di Ubah Ke Digital ………... 57
4.8 Cara Mendeteksi Suhu Dan Cara Mengirim Mikrokontroler Ke Modul Suara 58 4.9 Perhitungan Analog Digital Convertion………. 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 43
5.1 Kesimpulan ... 43
5.2 Saran ... 43
Daftar Pustaka ... 44
viii DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel 2.5.1 2.5.2
Tabel 2.5.1 Konfigurasi port B Konfigurasi port C
10
11
2.5.3 Konfigurasi port D 12
2.6 Konfigurasi Pin LCD 13
2.7 4.1
Data CharacterLCD Pengujian Rangkaian Regululator LM7805
16 34
4.2 Data perbandingan dengan alat standar 40
4.3 Data perbandingan jarak dengan alat standar 41
ix DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.5.1 Architecture ATMega 328 8
2.5.2 Pin Mikrokontroler Atmega328 9
2.6 LCD (Liquid Crystal Display) 12
2.7 Pengalamatan LCD 15
3.1 Diagram Blok 25
3.2 Rangkaian Mikrokontroller 26
3.3 Rangkaian LCD 27
3.4 Rangkaian Sensor MLX90614 28
3.5 RangkaianPower Supply 29
3.6 Df Mini & Speaker 30
3.7 Rangkaian Lengkap 30
x
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
1 Rangkaian Lengkap 59
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan memacu perkembangan teknologi yang bermanfaat dalam mempermudah pekerjaan dan segala aktifitas manusia terutama di bidang kedokteran.
Manusia akan lebih tertarik terhadap suatu produk atau rancangan yang dapat meningkatkan dan mempermudah suatu pekerjaan, misalnya ; Termometer Suhu Badan Digital Dengan Output Suara. Macam-macam termometer terus berkembang, antara lain termometer digital biasanya dengan melakukan konversi dari data suhu menjadi tegangan oleh sensor MLX 90614, kemudian data tegangan dari MLX 90614 dikonversi kedata digital oleh ADC internal pada mikrokontroler ATmega328. Termometer Suhu Badan dengan suara ini. terdiri dari beberapa komponen yaitu sensor, modul suara, dan LCD. Mekanik termometer Suhu Badan dikendalikan dengan beberapa rangkaian elektronik yang di dalamnya terdapat sebuah otak sebagai pusat pengendalian yang disebut prosesor atau mikrokontroler. Kedokteran adalah salah satu bidang yang diuntungkan dengan adanya termometer Suhu Badan Digital Dengan Output Suara, diharapkan alat ini dapat memberikan nilai lebih bagi para konsumen. Alat ini berfungsi untuk mendeteksi suhu badan manusia dan sistem ini bekerja mengeluarkan suara bedasarkan suhu yang terdeteksi dengan cara otomatis 1 baik rendah, normal dan tinggi . Sistem termometer otomatis ini juga akan sangat membantu tenaga kerja (manusia) dalam melaksanakan tugasnya. Berdasarkan hal itulah maka penulis bermaksud untuk membuat sebuah alat untuk mendeteksi suhu badan manusia dengan judul termometer Suhu Badan Digital Dengan Output Suara. Termometer Suhu Badan Dengan Output Suara ini menggunakan prinsip sensor MLX 90614 untuk mendeteksi suhu badan yang akan di periksa. Modul dilengkapi dengan suara akan mengeluarkan suara seberapa besar suhu yang terdeteksi baik itu rendah normal dan tinggi oleh sensor suhu MLX 90614 pada saat sensor mendeteksi suhu badan.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang diatas maka dapat ditarik rumusan masalah:
1. Bagaimana rancang bangun termometer suhu badan dengan output suara ? 2. Bagaimana unjuk kerja dari termometer suhu badan digital dengan output suara ?
2 1.3 Batasan Masalah
Proyek akhir ini membahas tentang bagaimana menciptakan suatu rangkaian alat Termometer Suhu Badan Digital Dengan Output Suara, agar penulisan lebih terarah, maka pembahasan penulisan ini dibatasi pada ruang lingkup pembahasan sebagai berikut :
1. Sensor MLX 90614 sebagai alat yang berfungsi sebagai input pada mikrokontroler ATmega328.
2. Mikrokontroler ATmega328 sebagai pembaca sensor, pendeteksi suhu badan manusia.
3. Menggunakan Modul Suara sebagai output suara pada saat sensor mendeteksi suhu badan.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang akan dicapai dalam penulisan Proyek Akhir ini adalah : 1. Untuk Mengintegrasikan Modul Suara Sensor Dengan Mikrokonroler 2. Mempermudah Penggunaan User
3. Mempermudah Untuk Memberitahukan Kepada Objek Yang Di Deteksi
1.5 Manfaat Penelitian
Pembuatan proyek akhir ini diharapkan mampu memberikan kontribusi positif berupa manfaat kepada semua pihak yang dapat memanfaatkannya, yaitu:
1. Untuk Mempermudah Pengguna Mengetahui Suhu Badan Tanpa Harus Bersentuhan 2. Sebagai salah satu alat thermometer suhu badan digital dengan output suara yang akan
digunakan dalam sehari-hari di bidang kesehatan.
1.6 Sistematikta Penelitian
Untuk mempermudah menyusun proposal penelitian maka dalam hal ini penulis membagi dalam beberapa bab, serta memberi gambaran secara garis besar isi dari tiap tiap bab.
BAB 1 : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA
3
Bab ini merupakan landasan teori yang membahas tentang teori – teori yang mendukung dalam penyelesaian masalah.
BAB 3 : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi perancang system yang menjadi pokok masalah dalam penilitian ini.
BAB 4 : HASIL DAN ANALISA
Bab ini meliputi hasil penelitian dan pembahasan.
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan kesimpulan tentang hasil rancang yang telah dibuat dan saran dalam pembangunan rancangan tersebut.
4 BAB II DASAR TEORI
2.1 Dasar Teori Termometer
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu jadi termometer badan adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan suhu yang terjadi pada tubuh seseorang. Dengan perkembangan teknologi yang semakin canggih terdapat beberapa macam jenis termometer seperti termometer air raksa, termometer digital, termometer telinga, termometer dahi, termometer infra merah, dan termometer rektal.
2.2 Teori Tubuh Manusia
Suhu tubuh adalah ukuran yang digunakan untuk menyatakan kemampuan tubuh dalam melakukan pengaturan terhadap hawa panas tubuhnya. Memahami seluk beluk suhu tubuh merupakan hal yang sangat penting, karena respon tubuh terhadap penyakit yang paling umum dimulai dengan terjadinya perubahan pada suhu tubuh, yang sering terjadi adalah demam. Oleh sebab itu, diperlukan pengetahuan berapa suhu tubuh normal, dan berapa suhu badan abnormal agar seseorang dapat mengantisipasi penyakit dan dengan segera mengupayakan pengobatan terhadap tubuh seseorang. Dalam memahami batas suhu tubuh normal manusia, kebanyakan orang beranggapan bahwa suhu tubuh normal berada pada 37 derajat Celcius. Hal ini tidaklah benar sepenuhnya karena suhu normal manusia dapat bervarias berdasarkan kelompok usia. Berikut rata-rata ukuran suhu tubuh normal berdasarkan kelompok usia: a. Suhu normal anak : 36,3 – 37,7 derajat Celcius. b. Suhu normal bayi : 36,1 – 27,7 derajat Celcius. c. Suhu normal dewasa : 36,5 – 37,5 derajat Celcius. Suhu tubuh normal dapat berubah- ubah sepanjang hari. Suhu tubuh terendah terutama terjadi pada pagi hari, suhu tubuh dapat meningkat hingga 0,6 derajat Celcius pada sore hari. Suhu tubuh juga dapat dipengaruhi oleh aktivitas harian, misalnya pada saat berolahraga di 8 cuaca yang panas, suhu tubuh dapat meningkat 0,6 hingga 1 derajat Celcius. Pada wanita yang sedang mengalami ovulasi tubuh juga dapat mengalami peningkatan suhu di atas nilai normal.
5 2.3. Suhu Tubuh Rendah
Suhu tubuh yang rendah melampaui nilai normal disebut dengan istilah hipotermia.
Kondisi ini dapat terjadi ketika seseorang terpapar cuaca dingin yang berlebihan seperti berada di tempat yang terlalu lama, tidak menggunakan pakaian yang hangat saat berada di tempat dingin, atau setelah terjatuh ke dalam kolam yang airnya dingin. Beberapa gejala yang mengindikasikan seseorang mengalami hipotermia antara lain menggigil, nafas yang pendek, nafas yang pelan, bicara yang tidak jelas, kulit yang teraba dingin, kulit yang berwarna pucat, seseorang dapat lemas tidak berenergi bahkan mengalami penurunan kesadaran. Suhu yang sangat rendah atau hipotermia dengan suhu di bawah 35 derajat Celcius dapat menimbulkan bahaya yang mengancam jiwa, karena suhu yang rendah ini dapat menyebabkan perlambatan pada kerja sistem saraf, sistem pernafasan, dan sistem peredaran darah. Segera melakukan tindakan untuk menjaga suhu tubuh kembali normal lagi.
2.4. Suhu Tubuh Tinggi
Suhu tubuh tinggi di atas nilai normal disebut dengan istilah hipetermia. Kondisi ini dapat terjadi ketika tubuh mengalami kegagalan dalam mengatur suhu atau tidak dapat mengimbangi antara produksi panas 9 dengan panas yang dikeluarkan tubuh, sehingga suhu tubuh terus mengalami peningkatan. Demam adalah peningkatan suhu tubuh di atas 37,5 derajat Celcius. Demam terjadi akibat adanya perubahan pada sensor tubuh terhadap panas yang disebabkan oleh toksin yang dikeluarkan kuman (misalnya saja pada demam tifoid atau penyakit tipes). Demam sebenarnya merupakan suatu tanda dari adanya reaksi sistem kekebalan tubuh terhadap penyakit. Demam pada orang dewasa dengan suhu 39,4 derajat Celcius dan demam pada anak dengan suhu 38 derajat Celcius sangat dianjurkan untuk diperiksa oleh dokter. Suhu tubuh yang tinggi dan berlangsung terus menerus akan menyebabkan dehidrasi berat yang dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan pada organ tubuh, pada anak dapat beresiko untuk menimbulkan kejang demam. Oleh karena itu kondisi tersebut memerlukan pengobatan medis secepatnya.
2.5. Mikrokontroler Atmega 328
Mikrokontroler merupakan sebuah single chip yang didalamya telah dilengkapi dengan CPU (Central Prosessing Unit); RAM ( RandomAcces Memory); ROM ( Readonly Memory),
6
Input, dan Output, Timer\ Counter, Serial com port secara spesifik digunakan untuk aplikasi – aplikasi control dan buka aplikasi serbaguna. Mikrokontroler umumnya bekerja pada frekuensi 4MHZ-40MHZ. perangkat ini sering digunakan untuk kebutuhan kontrol tertentu seperti pada sebuah penggerak motor.
Read only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya.
Sesuai dengan keperluannya, sesuai dengan susunan MCS-51. Memory penyimpanan program dinamakan sebagai memory program. Random Acces Memory (RAM) isinya akan begitu sirna IC kehilangan catu daya dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Mikrokontroler biasanya dilengkapi dengan UART (Universal Asychoronous Receiver Transmitter) yaiut port serial komunikasi serial asinkron, USART (Universal Asychoronous\Asy choronous Receiver Transmitter) yaitu port yang digunakan untuk komunikasi serial asinkron dan asinkron yang kecepatannya 16 kali lebih cepat dari Uart, SPI ( Serial Port Interface), SCI ( Serial CommunicationInterface ), Bus RC ( Intergrated circuit Bus ) merupakan 2 jalur yang terdapat 8 bit,CAN ( Control Area Network ) merupakan standard pengkabelan SAE (Society ofAutomatic Enggineers).
Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar,sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalm ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM yang ukurannya relative lebih besar,sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sedrhana sementara, termasuk register-register yang digunakan pada Microctroller yang bersangkutan.
Mikrokontroler saat ini sudah dikenal dan digunakan secar luas pada dunia industri.
Banyak sekali penelitian atau proyek mahasiswa yang menggunakan berbagai versi mikrokontroler yang dapat dibeli dengan harga yang relative murah. Hal ini dikarenakan produksi massal yang dilakukan oleh para produse chip seperti Atmel Maxim, dan Microchip.
Mikrokontroler saat ini merupakan chip utama pada hampir setiap peralatan elektronika canggih.
7
Alat-alat canggih pun sekarang ini sangat bergantung pada kemampuan mikrokontroler tersebut. Mikrikontroler AVR memilkiarsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bitword) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan siklus 12 clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing).
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya, yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsiektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.Atmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang tersedia di pin 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI yang terdapat pada board berfungsi menterjemahkan bentuk komunikasi ini melalui USB dan akan tampil sebagai Virtual Port di komputer.Pada Komponen Software (IDE) terdapat monitor serial yang memudahkan data textual untuk dikirim menuju komponen atau keluar dari komponen.
Lampu led TX dan RX akan menyala berkedip-kedip ketika ada data yang ditransmisikan melalui chip FTDI USB to Serial via kabel USB ke komputer. Untuk menggunakan komunikasi serial dari digital pin, gunakan Software Serial library. Chip ATmega328 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Di dalam komponen Software (IDE) sudah termasuk Wire Library untuk memudahkan anda menggunakan bus I2C. Untuk menggunakan komunikasi SPI, gunakan SPI library.
2.5.1 Fitur ATMega 328
ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
8
2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
4. 32 x 8-bit register serba guna.
5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6. 32 KB Flash memory dan pada komponen memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data.
Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.
9
Gambar 2.5.1 Architecture ATMega 328 2.5.2. Konfigurasi ATMega 328
ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll).
Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas.
10
Gambar 2.5.2Pin Mikrokontroler Atmega328
ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki:
1. PORTB
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.
11
f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.
Tabel 2.5.1 Konfigurasi port B
2. PORTC
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital
b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
12
Tabel 2.5.2 Konfigurasi port C 3. PORT D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL.
Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.
c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan externalclock.
d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
13
Tabel 2.5.3 Konfigurasi port D
2.6. LCD (Liquid Crystal Display)
Layar LCD merupakan suatu media penampilan data yang sangat efektif dan efisien dalam penggunaannya.Untuk menampilkan sebuah karakter pada layar LCD diperlukan beberapa rangkaian tambahan.Untuk lebih memudahkan para pengguna, maka beberapa perusahaan elektronik menciptakan modul LCD.
Gambar 2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian depan panel LCD yang terdiri dari banyak dot atau titik LCD dan mikrokontroler yang menempel pada bagian belakang panel LCD yang
14
berfungsi untuk mengatur titik-titik LCD sehingga dapat menampilkan huruf, angka, dan simbol khusus yang dapat terbaca.
Fungsi Pin-Pin LCD
Modul LCD berukuran 16 karakter x 2 baris dengan fasilitas backlighting memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol dan jalur-jalur catudaya, dengan fasilitas pin yang tersedia maka lcd 16x2 dapat digunakan secara maksimal untuk menampilkan data yang dikeluarkan oleh mikrokontroler, secara ringkas fungsi pin-pin pada LCD dituliskan pada Tabel.
Tabel 2.6 Konfigurasi Pin LCD 16x2
Sedangkan secara umum pin-pin LCD diterangkan sebagai berikut :
1. Pin 1 dan 2 Merupakan sambungan catu daya, Vss dan Vdd. Pin Vdd dihubungkan dengan tegangan positif catu daya, dan Vss pada 0V atau ground. Meskipun data menentukan catu 5 Vdc (hanya pada beberapa mA), menyediakan 6V dan 4.5V yang keduanya bekerja dengan baik, bahkan 3V cukup untuk beberapa modul.
2. Pin 3 merupakan pin kontrol Vee, yang digunakan untuk mengatur kontras display.
Idealnya pin ini dihubungkan dengan tegangan yang bisa diubah untuk memungkinkan
15
pengaturan terhadap tingkatan kontras display sesuai dengan kebutuhan, pin ini dapat dihubungkan dengan variable resistor sebagai pengatur kontras.
3. Pin 4 merupakan Register Select (RS), masukan yang pertama dari tiga command control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter dapat ditransfer dari dan menuju modulnya.
4. Pin 5Read/Write (R/W), untuk memfungsikan sebagai perintah write maka R/W low atau menulis karakter ke modul. R/W high untuk membaca data karakter atau informasi status dari register-nya.
5. Pin 6Enable (E), input ini digunakan untuk transfer aktual dari perintah-perintah atau karakter antara modul dengan hubungan data. Ketika menulis ke display, data ditransfer hanya pada perpindahan high atau low. Tetapi ketika membaca dari display, data akan menjadi lebih cepat tersedia setelah perpindahan dari low ke high dan tetap tersedia hingga sinyal low lagi.
6. Pin 7 sampai 14 adalah delapan jalur data/data bus (D0 sampai D7) dimana data dapat ditransfer ke dan dari display.
7. Pin 16 dihubungkan kedalam tegangan 5 Volt untuk memberi tegangan dan menghidupkan lampu latar/Back Light LCD.
2.6.1 Klasifikasi LCD Display 16x2 Character Klasifikasi LCD Display 16x2 Character yaitu : 1. 16 karakter x 2 baris
2. 5x7 titik Matrix karakter + kursor
3. HD44780 Equivalent LCD kontroller/driver Built-In 4. 4-bit atau 8-bit MPU Interface
5. Tipe standar
6. Bekerja hampir dengan semua Mikrokontroler.
2.6.2 Pengalamatan LCD
Pengalamatan LCD dimulai dengan menghidupkan modul LCD, karakter kursor pada LCD diposisikan pada awal baris pertama (alamat 00H). Masing-masing sewaktu sebuah karakter
16
dimasukkan, kursor bergerak ke alamat selan6tnya 01H, 02H dan seterusnya. Sebuah alamat awal yang baru bergerak ke alamat selanjutnya, harus dimasukkan sebagai sebuah perintah.
Dengan cara mengirimkan sebuah perintah Set Display Address, nilai 80H. Dengan dua line karakter, baris yang pertama dari karakter, baris pertama mulai pada alamat 00H dan baris ke dua pada alamat 40H. Hubungan antara tata letak alamat-alamat terlihat pada Gambar 2.12 berikut ini.
Gambar 2.7 Pengalamatan LCD
2.6.3 Karakter LCD
Tabel karakter LCD dibawah ini menunjukkan karakter khas yang tersediapada layarLCD.
Kode karakter diperoleh dengan menambahkan angka di ataskolom dengan nomor di sisi baris.
Perhatikan bahwa karakter 32-127 selalu sama untuk semua LCD, tapikarakter 16-31& 128- 255 dapat bervariasi dengan produsen LCD yang berbeda.Oleh karena itu beberapaLCD akan menampilkan karakter yang berbeda dariyang ditunjukkan dalam tabel.
Karakter 0 sampai 15 dijelaskan user-defined sebagai karakter dan harusdidefinisikansebelum digunakan, atau LCD akan berisi perubahan karakter secara acak.Untuk melihatsecara rinci bagaimana menggunakan karakter ini dapat dilihatpada data Character LCD
17
Tabel 2.7Data CharacterLCD
2.6.4 Cara Kerja LCD Secara Umum
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah ―0‖. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8 bit.
Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD.
Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high ―1‖ dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke ―0‖ dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high ―1‖.
Ketika jalur RS berada dalam kondisi low ―0‖, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll).
Ketika RS dalam kondisi high atau ―1‖, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf ―A‖ pada layar maka RS harus diset ke
18
―1‖. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD.
Apabila R/W berada dalam kondisi high ―1‖, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke ―0‖. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer.
Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
2.7 Sensor Suhu MLX90614
MLX90614 yang merupakan sensor suhu contactless (nirsentuh). Artinya untuk mengukur temperatur suatu benda, sensor tidak perlu bersentuhan langsung dengan benda tersebut. Cukup arahkan sensor ke objek yang ingin diukur suhunya.
Prinsip Kerja
Bagaimana bisa? Sensor ini bekerja dengan menyerap sinar inframerah yang dipancarkan suatu benda. Karena sensor ini tidak bersentuhan fisik dengan benda yang diukur, maka sensor ini memiliki rentang pengukuran yang luas dari -70°C ke +380°C
Radiasi infra merah adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang dari 0.7 hingga 1000 mikron. Namun Hanya 0.7 – 14 mikron yang dapat digunakan untuk mengukur suhu.
Karena intensitas energi inframerah yang dipancarkan suatu benda akan berbanding lurus dengan suhunya. Maka menggunakan sistem optik dan detektor yang canggih, dapat dirancang sebuah sensor yang mampu mengindera radiasi inframerah hanya dengan dengan
19
panjang gelombang pada rentang 0.7 – 14 mikron seperti diaplikasikan pada banyak produk termometer nirsentuh.
Detektor fotosensitif yang terdapat dalam sensor akan mengubah energi inframerah menjadi menjadi sinyal listrik yang berbanding lurus dengan suhu objek yang memancarkannya. Pada Sensor MLX90614 data yang dikeluarkan dapat dibaca melalui protokol I2C/TWI
2.10 Power Supply
Power Supply adalah salah satu hardware di dalam perangkat komputer yang berperan untuk memberikan suplai daya. Biasanya komponen power supplay ini bisa ditemukan pada chasing komputer dan berbentuk persegi.
Pada dasarnya Power Supply membutuhkan sumber listrik yang kemudian diubah menjadi energi yang menggerakkan perangkat elektronik. Sistem kerjanya cukup sederhana yakni dengan mengubah daya 120V ke dalam bentuk aliran dengan daya yang sesuai kebutuhan komponen-komponen tersebut.
fungsi utamanya adalah untuk mengubah arus AC menjadi arus DC yang kemudian diubah menjadi daya atau energi yang dibutuhkan komponen-komponen pada komputer seperti motherboard, CD Room, Hardisk, dan komponen lainnya.
Berdasarkan rancangannya, power supply dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu:
Power Supply/ Catu Daya Internal; yaitu power supply yang dibuat terintegrasi dengan motherboard atau papan rangkaian induk. Contohnya; ampilifier, televisi, DVD Player; power supply-nya menyatu dengan motherboard di dalam chasing perangkat tersebut.
Power Supply/ Catu Daya Eksternal; yaitu power supply yang dibuat terpisah dari motherboard perangkat elektroniknya. Contohnya charger Laptop dan charger HP.
1) Jenis Power Supply Berdasarkan Fungsinya :
20
Berdasarkan fungsi atau kegunaanya, jenis-jenis power supply dibedakan menjadi beberapa diantaranya adalah :
a) Regulated Power Supply
Jenis power supply yang satu ini dapat menjaga kestabilan pada tegangan dan arus listrik.
Meskipun terdapat perubahan variasi pada beban maupun sumber listrik sekalipun.
b) Unregulated Power Supply
Power supply jenis ini merupakan power supply yang tegangan atau arus listriknya dapat berubah ketika terjadi perubahan pada beban maupun sumber listriknya.
c) Adjustable Power Supply
Power supply yang arus dan tegangannya dapat diubah dan diatur sesuai dengan kebutuhan.Cara mengubah arus dan tegangan pada power supply jenis ini adalah dengan menggunakan Knob Mekanik.
2) Jenis Power Supply Berdasarkan Bentuknya
Pencatu daya, power supply tentu merupakan komponen yang sangat dibutuhkan pada hampir semua alat elektronik.Alat-alat elektronik yang biasa menggunakan power supply diantaranya adalah Televisi, komputer, komputer desktop maupun DVD player.Pada perangkat-perangkat ini, power supply tidak dapat terlihat secara langsung. Power supply ini disebut sebagai power supply internal.Namun ada juga power supply yang berdiri diluar perangkat elektronik atau yang disebut dengan power supply yang berdiri sendiri (stand alone).Contoh power supply stand alone adalah charger handphone dan adaptor laptop.
3) Jenis Power Supply Berdasarkan Konferensinya
Berdasarkan konverensinya power supply dibedakan menjadi 2 jenis yaitu power supply linier dan juga power supply switching.
Power Supply Linier adalah power supply yang mengkonversi tegangan listrik secara langsung.Sedangkan power supply switching harus mengkonversi tegangan input ke AC ataupun DC terlebih dahulu.
Dilapangan, jenis – jenis power supply juga dapat dibedakan menjadi :
DC Power Supply
AC Power Supply
Switch-Mode Power Supply
21
Programable Power Supply
Uninterruptible Power Supply
High Voltage Power Supply
Mengenal Komponen-Komponen Didalam Power Supply, Fungsi power supply pada umumnya adalah untuk mengubah arus AC menjadi arus DC dan menyalurkannya ke dalam berbagai macam peralatan elektronik lain.
Beberapa komponen yang umum terdapat dalam power supply diantaranya adalah : 1. Transformator
Alat ini merupakan salah satu komponen dalam power supply yang fungsinya untuk memindahkan tenaga listrik antar dua rangakaian melalui induksi elektromagnetik.
2. Dioda
Fungsi Dioda adalah untuk menghantarkan arus tegangan maju dan menghambat arus pada tegangan balik.
3. Kapasitor
Kapasitor berfungsi untuk penyempurna dan penyearah dari tegangan AC ke tegangan DC.
4. Resistor
Resistor membantu power supply untuk menurunkan tegangan, membagi tegangan, dan juga membatasi arus listrik yang masuk.
5. IC Regulator
IC regulator berfungsi untuk menjaga kestabilan tegangan pada rangkaian elektronik agar tetap stabil.
6. LED
LED merupakan bahan semi konduktor yang juga terdapat dalam power supply.
2.9 Speaker
Speaker adalah perangkat keras yang dapat mengungah sinyal elektrik ke frekuensi audio melalui penggetar komponen berbentuk seperti membran yang berfungsi menggetarkan udara sehingga mampu terdengar oleh gendang telinga kita,atau lebih singkatnya speaker ini bersifat output device, yang berarti bahwa speaker mengolah input energi berupa gelombang listrik kemudian mengeluarkannya dalam bentuk output suara.
Prinsip dasar speaker yakni pengubahan gelombang listrik menjadi gelombang suara. Dari sini bisa diketahui bahwa fungsi speaker yakni untuk mengeluarkan gelombang suara dari
22
hasil pengubahan gelombang listrik.Tidak hanya menghasilkan gelombang suara, speaker ini juga bisa memperbesar atau memperkuat gelombang sehingga hasil output suara yang dihasilkan pun lebih besar.
2.9.1 Cara Kerja Speaker
Cara kerja speaker tidak dapat dipisahkan dari peranan transduser. Komponen alat satu ini bertugas sebagai pengubah daya. Pada speaker transduser berperan untuk mengubah bentuk daya listrik menjadi gelombang suara.
Selain itu, transduser juga mengubah kekuatan sinyal suatu daya, baik dikuatkan atau dilemahkan. Pada speaker, transduser ini bekerja untu memperkuat sinyal daya.
Speaker biasa maupun speaker komputer mempunyai kesamaan komponen, karena cara kerja dan fungsinya sama. Membran speaker akan menangkap gelombang sinyal elektrik yang telah dikuatkan oleh transduser, lalu diubah menjadi gelompang suara yang mampu ditangkap indera pendengaran manusia.
Berdasarkan cara kerja tersebut, berikut komponen penting yang ada dalam speaker.
1. Magnet
Komponen satu ini berfungsi untuk menghasilkan induksi pada magnet yang ada di dalam speaker, sehingga terciptalah medan magnet.
Seperti diketahui bahwa gesekan dua magnet secara induksi mampu menghasilkan aliran listrik, maka demikianlah yang terjadi pada bagian pemrosesan speaker.
2. Kumparan
Kumparan yakni bagian yang menghubungkan antara hasil induksi kepada conus. Pada dasarnya kumparan adalah serangkaian magnet yang bisa menghasilkan arus ketika sudah mengalami proses induksi.
Kumparan dan magnet ini akan saling terkait, oleh karena itu keduanya saling mengalirkan arus yang kemudian disalurkan pada conus.
3. Conus
Conus adalah komponen speaker yang mampu menghasilkan gelombang. Adapun gelombang ini dihasilkan dari pergerakan udara yang ada di sekitar komponen.Selain itu, gelombang ini juga dihasilkan oleh pergerakan arus induksi dari kumparan. Hasil dari gelombang inilah yang kemudian dikenal sebagai bunyi atau suara.
23 4. Membran
Membran mempunyai peranan penting dalam menyalurkan energi selama pemrosesan di dalam speaker. Gaya induksi yang dihasilkan dari pergeseran pada komponen magnet dan kumparan diterima oleh membran. Setelah itu gaya tersebut akan diubah menjadi getaran yang outputnya berupa gelombang suara.
5. Casing
Yang tidak kalah penting adalah komponen casing. Bagian ini berfungsi melindungi komponen-komponen di dalam speaker. Bisa dikatakan jika casing ini adalah pelindung utama yang menjaga agar komponen dalam speaker bisa dalam keadaan baik.
Model casing speaker saat ini bermacam-macam dan umumnya terbuat dari bahan logam, plastik, atau composite. berdasarkan model, frekuensi dan kualitas suara yang dihasilkan, terdapat beberapa jenis speaker di pasaran.
Penting untuk Anda mengenali jenis-jenis speaker sebelum menggunakannya agar bisa berfungsi sebagaimana mestinya. Berikut jenis-jenis speaker yang paling umum digunakan.
1. Woofer
Woofer adalah jenis speaker yang memiliki diameter 4-12 inchi yang dapat menghasilkan suara bass dengan baik, karena mampu bekerja pada frekuensi 40 Hz—1.000 Hz.
Jika dikombinasikan dengan tipe mid range atau tweeter, speaker woofer ini mampu menciptakan suara dalam jangkauan range yang lebih luas.
2. Subwoofer
Subwoofer merupakan speaker yang mampu menghasilkan suara dengan nada rendah, karena frekuensinya berada di angka 20 Hz – 200 Hz.
Oleh karena itu keluaran suara yang dihasilkan seringnya berupa bentuk bass. Ukuran speaker ini dipasaran biasanya berkisar 12 – 21 inch.
3. Mid Range
Speaker ini ukurannya mungil, sekitar 4 – 6 inch saja. Kapasitas frekuensinya berada di angka 500 Hz—5.000 Hz. Meskipun ukurannya kecil, speaker ini mampu menjangkau suara yang nadanya tinggi dengan baik.
24 4. Full Range
Speaker ini mempunyai kapasitas frekuensi yang besar, berkisar antara 40 Hz—2 kHz. Oleh karena itu speaker ini mampu mengeluarkan suara dari yang rendah hingga tinggi sekaligus.
Biasanya speaker full range dipakai pada stadion atau arena konser.
5. Tweeter
Tweeter adalah speaker terkecil yang ukurannya hanya 0,5—4 inch saja. Meski kecil, kualitas suara speaker ini masih tergolong baik bahkan keluaran bassnya pun tidak buruk. Frekuensi speaker mini ini sekitar 3.500 Hz—20 kHz.
2.10 DF Mini Player
DFPlayer mini dapat dioperasikan secara standalone (berdiri sendiri) ataupun dioperasikan menggunakan microcontroller misalnya Arduino melalui komunikasi serial.
DFPlayer Mini yang dioperasikan secara Stand-Alone
I/O MODE
Pada mode ini merupakan mode wiring yang sederhana dengan hanya membutuhkan 1 speaker output 4-8 ohm dan 2 push button serta power supply 5 vdc. Untuk push button dihubungkan ke pin I/O 1 dan pin I/O 2 dan dihubungkan ke ground. Penekan button secara cepat dapat diartikan next ataupun previous dan penekanan button dengan cara menekan hold dapat diartikan oleh module sebagai volume + atau volume -.
Analog to Digital Mode
Pada mode ini membutuhkan 20 push button yang disusun secara array yang dihubungkan ke pin ADKEY 1 dan ADKEY 2. Dimana pada penyusunan tersebut dibutuhkan resistor juga sebanyak 9 buah yang dihubungkan ke tiap button mulai dari 3KΩ, 6.2KΩ, 9.1KΩ, 15KΩ, 24KΩ, 33KΩ, 51KΩ, 100KΩ, 200KΩ.
Secara Fungsi dari penggunaan resistor tersebut pada button dijabarkan pada tabel dibawah ini
Resistor Fungsi
200KΩ Play Mode
100KΩ U/SD/SPI
51KΩ Loop All
33KΩ Pause/Play
25
24KΩ Previous/Volume-
15KΩ Next/Volume+
Pada module ini memiliki builtin Amplifier yang dapat men-drive mini speaker untuk keluaran suaranya, akan tetapi terdapat kelemahan yang terletak pada output power amplifier yang dihasilkan dan module cepat panas.
Alternatif lainnya yaitu menggunakan eksternal power Amplifier yang dihubungkan pada kaki pin DAC_R dan DAC_L serta GND. Contoh dari module eksternal power amplifier yang dijual dipasaran yaitu module amplifier PAMxxx ataupun TDAxxx yang harganya pas dikantong penghobi.
DFPlayer Mini yang dioperasikan menggunakan Microcontroller Bahan – bahan yang diperlukan antara lain :
1. Microcontroller Arduino Uno 2. Module DFPlayer Mini 3. Speaker mini 8ohm
4. Memori micro SDCard 8gb 5. Lagu mp3 8 buah
6. Kabel jumper
7. Komputer dan software arduino IDE
26 BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1 Perancangan Diagram Blok
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari satu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu system. Adapun diagram blok dari system yang dirancang adalah sebagai berikut :
Gambar 3.1 Diagram Blok
Power Supply : Memberikan supply daya Sensor suhu : Untuk mengukur objek AT MEGA 328 : Sebagai pusat kendali LCD : Untuk menampilkan data Speaker : Untuk Mengeluarkan Suara DF Mini Player : Untuk Memutar Suara Masuk
Power Supply
AT MEGA 328
LCD Sensor Suhu
MLX90614
Speaker DF Mini Player
27 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 28
Rangkaian sistem minimum mikrokontoler ATmega328 terdiri dari rangkaian sistem minimum dengan rangkaian I/O. Rangkaian minimum mikrokontroler terdiri dari rangkaian clock dan pin reset diberikan sebuah resistor pull up agar tidak mudah tereset. Rangkaian clock pada mikrokontroler ATmega328 membutuhkan osilator kristal dan 2 buah kapasitor non polar agar dapat berosilasi. Pada perancangan ini, besar frekuensi osilatorkristal yang digunakan adalah 16 MHz dan besar kapasitas kapasitor adalah 22 pF. Pemilihan frekuensi dan besarkapasitor tersebut dirancang berdasarkan datasheet mikrokontroler ATmega328.
Gambar 3.2. Rangkaian Mirkokontroller
Pada pemrograman ke mikrokontroler ATMEGA328, maka diperlukan suatu
programmer/downloader ISP (In System Programming). Programmer ISP mempunyai keuntungan yaitu dapat memprogram mikrokontroler yang sedang terpasang dengan
rangkaian lainnya tanpa harus mencabut serpih (chip) mikrokontroler tersebut sehingga lebih praktis jika ingin melakukan pemrograman secara berulang-ulang. Pemrograman berbasis ISP cukup menghubungkan antarapin MOSI, MISO, SCK, RESET, VCC dan Ground dengan programmer ISP tersebut. Programmer ISP yang digunakan adalah programmer USB ISP
28
yang dapat memprogram hampir semua jenis chip AVR dan menggunakan catu daya yang telah ada pada USB. Selain itu ada cara lain untuk memprogram ATmega328 yaitu dengan menggunakan FTDI, kelebihan menggunakan FTDI yaitu dapat langsung berkomunikasi serial dengan komputer secara langsung. Karena FTDI terhubung ke pin RX, TX, VCC, GND dan pin Reset pada mikrokontroller ATmega328.
3.3 Rangkaian LCD OLED
Rangkaian OLED 0,96’ dalam alat ini berfungsi untuk menampilkan pembacaan data suhu. Pada OLED 0,96’ yang digunakan 4 pin yakni SDA, SCK, VCC dan ground. Port Mikrokontroller yang digunakan untuk rangkaian LCD dalam perancangan alat ini yaitu pin PC4, PC5, VCC dan ground. Rangkaian seperti gambar dibawah ini.
Gambar 3.3 Rangkaian LCD Oled
29 3.4 Rangkaian Sensor MLX90614
Sensor infra merah yang dibuat oleh Melexis dengan seriMLX90614 ini merupakan sensor yang digunakan pada sistem untukmenangkap radiasi infra merah yang
dipancarkan benda dan kemudiandiubah menjadi suhu. Prinsip kerja sensor ini menggunakan protocolkomunikasi Inter-Integrated Circuit (I2C), yaitu
komunikasisynchronous yang hanya membutuhkan 2 jalur komunikasi
untukmengirim/menerima data yang disebut dengan nama SCL dan SDA. Kabeldata (SDA) dan kabel clock (SCL), harus di Pull-UP dengan resistoreksternal. Konfigurasi pin pada sensor diantaranya yaitu:
Gambar 3.4 Rangkaian sensor MLX90614
30 a. Pin VDD dihubungkan pada pin 3,3 V b. Pin VSS dihubungkan pada pin GND c. Pin SCL dihubungkan pada pin PORTC.5 d. Pin SDA dihubungkan pada pin PORTC.4
3.5 Rangkaian Supply 5v
Rangkaian pada regulator ini terdiri dari dua baterai LIPO 18560 di rangkai secara seri untuk mendapatkan tegangan yang lebih besar. Modul regulator ini mengeluarkan output 5 Volt dengan input baterai 8,1 Volt dan pada modul ini telah di lengkapi dengan cas kontroller sehingga tegangan input tidak melebihi tegangan baterai sehingga baterai tidak mudah rusak. Rangkaian regulator ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
3.5 Gambar Rangkaian Supplay 5v
3.6 Rangkaian Modul Suara DF Mini dan Speaker
DFPlayer Mini merupakan module pemutar file audio / module sound player music dengan support format audio seperti file .mp3 yang sudah umum dikenal oleh khalayak umum. Bentuk fisik dari DFPlayer mini ini berbentuk persegi dengan ukuran 20x20 mm
31
yang dimana memiliki 16 kaki pin.Output pada module mp3 mini ini dapat langsung dihubungkan dengan speaker mini ataupun amplifier sebagai pengeras suaranya.
3.6 Gambar Rangkaian Modul Suara DF Mini dan Speaker
3.7 Rangkaian Lengkap
32
3.7 Gambar Rangkaian Lengkap 3.8 Flowchart
Start
Inisialisasi
Baca nilai suhu
Mikrokontroller
Suara aktif Tampilan LCD
Selesai
33 BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian RangkaianMikrokontroller
Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu USBISP dengan IC mikrokontroller Atmega328.
Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh programdownloader.
Gambar 4.1 Hasil Pengujian Mikrokontroller ATMEGA328
Gambar 4.1. diatas adalah gambar read signature dari mikrokontroller atmega328. Dengan demikian mikrokontroller telah dirancang dengan rangkaian yang benar, dan dapat di program dengan program yang di inginkan sesuai dengan penelitianini.
34 4.2 Pengujian Rangkaian Regulator LM7805
Rangkaian regulator ini adalah rangkaian yang dapat menstabilkan degangan walaupun tegangan pada input naik dan turun. Output rangkaian ini di sesuaikan dengan kebutuhan pada mikrokontroller yaitu 5V dengan arus minimal 10mA. Pengujian rangkaian regulator ini bertujuan untuk mengetahui kelayakan rangkaian di dalam pengaplikasian. Unutk
menghindari kerusakan pada mikrokontroler dan komponen pendukung lainya seperti sensor, resistor, transistor dan lain lain. Pengujian rangkaian regulator ini dengan cara mengukur bagian input dan output pada regulator. Untuk memastikan tegangan output tetap 5V, dibawah ini adalah data tengan input dan output yang dihasilkan regulator saat diberisupply.
Tabel 4.1 Pengujian Rangkaian RegutorLM7805
No Jumlah Input (Volt) Output (Volt)
1 Pertama 08,17 5.08
2 Kedua 08,18 5.07
Gambar 4.2. Dibawah ini adalah gambar hasil dari pengukuran dari volt meter pada bagian input
35
Gambar 4.2 Hasil pengujian rangkaian regulator LM75
4.3 Pengujian Rangkaian regulatorLM2596
Voltage regulator IC LM2596 adalah IC yang digunakan untuk mengatur tegangan. LM2560 adalah Regulator adjustable, Voltage yang membatasi output tegangan sesuai yang di inginkan. Pengujian rangkaian regulator ini biasanya menggunakan volt meter, rangkaian LM2560 ini akan mengeluarkan tegangan adjustable sesuai yang di inginkan tetapi pada penelitian ini penulis menggunakan tegangan 5V dengan inputan diatas 6 volt sampai dengan 35Volt.
4.4 Pengujian Rangkaian LCD OLED
OLED 0.96 atau Organic Led adalah display grafik dengan ukuran 0.96 inci dan resolusi 128x64 pixel menggunakan teknologi OLED, Display OLED biasanya terbuat dari karbon dan hidrogen.Untuk komunikasi dengan Mikrokontroler Arduino menggunakan Komunikasi I2C, menggunakan 2 pin yaitu pin Sda dan Pin Scl, sehingga Menghemat Pin. Berbeda dengan teknologi LCD, layar OLED dapat menghasilkan cahaya sendiri dari masing-masing pixelnya dan tidak membutuhkan tambahan backlight lagi, sehingga tampilan dari layar
36
OLED terlihat lebih terang dan jernih dan warna hitamnya benar-benar hitam pekat.Sehingga pemakaian daya relatif lebih Hemat OLED di banding LCD.
Pengujain lcd oled yaitu dengan memprogram mikrokontroller dengan program yang ada pada Library yang telah di download. Pengujian ini bertujuan untuk menghindari kesalahand dalam merangkai. Setiap komponen akan di cek satu persatu untuk mengetahui kondisi komponennya. Dimana pengujian lcd oled dengan program seperti dibawah ini.
Gambar 4.1 Program Oled 1
37
Gambar 4.2 Program Oled 2
Gambar 4.3 Program Oled 3
38
Gambar 4.4 Program Oled 4
Gambar 4.3.Hasil Pengujian Oled 4
4.5 Pengujian Rangkaian Sensor MLX90614
Pengujian sensor inframerah MLX90614 dimaksudkan untuk mengetahuiapakah sensor ini dapat digunakan atau tidak. Pengujian dan pengambilan data dilakukan dengan
39
membandingkan dengan instrumen alat pembanding dengan alat penelitian yang dipakai oleh koresponden. Tetapi sebelum pengambiland data yang harus dilakukan yaitu pengujian dengan software yaitu dengan memprogram mikrokontroller khusu unutk menjalankan sensor mlx90614 dimana program seperti dibawah ini.
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
void setup() { Serial.begin(9600);
Serial.println("Adafruit MLX90614 test");
mlx.begin();
}
void loop() {
Serial.print("Ambient = ");
Serial.print(mlx.readAmbientTempC());
Serial.print("*C\tObject = ");
Serial.print(mlx.readObjectTempC()); Serial.println("*C");
Serial.print("Ambient = ");
Serial.print(mlx.readAmbientTempF());
Serial.print("*F\tObject = ");
Serial.print(mlx.readObjectTempF()); Serial.println("*F");
Serial.println();
delay(500);
}
Dengan tampilan yang telah di capture seperti dibawah ini
40
Gambar 4.6. Program sensor MLX90614
Adapun data pengukuran suhuyang diperoleh dari beberapa koresponden dibawah ini
Responden Jenis Kelamin
Umur (tahun)
Hasil Pengukuran Perbandingan Alat Standar
(oC)
Alat Penelitian
(oC)
Akurasi (%)
Ralat (%)
1 Perempuan 52 36,1 36,4 99,2 0,8
2 Laki-laki 23 36,2 36,5 99,2 0,8
3 Laki-laki 62 37 37,4 98,9 1,1
4 Perempuan 43 36,1 36,4 99,2 0,8
5 Laki-laki 19 35,9 36,3 98,9 1,1
Rata-rata 99,1 0,9
Tabel 4.2. Data perbandingan dengan alat standar
41
Data perbandingan jarak dengan alat standar yang diperoleh dibawah ini.
No Jarak Alat Standar Alat Penelitian
1 1 cm 35,6 35,4
2 2 cm 35,4 35,4
3 3 cm 35,3 35,2
4 4 cm 35,1 35,0
5 5 cm 35,0 35,0
6 6 cm 34,8 34,6
7 7 cm 34,7 34,6
8 8 cm 34,7 34,7
Tabel 4.3. Data perbandingan jarak dengan alat standar
Berdasarkan hasil perbandingan pengukuran suhu tubuh terhadap instrumen pembanding kinerja alat penelitian dalam pengukuran suhu tubuh cukup baik. Terdapat nilai error disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya keadaan tubuh responden.Secara keseluruhan alat sudah dapat bekerja dengan cukup baik sesuai dengan harapan. Terdapat sedikit beberapa hasil pengukuran karena adanya beberapa faktor yang mempengaruhi nilai pembacaan sensor. Adapun faktorfaktor yang mempengaruhi pembacaan sensor diantaranya aktivitas pasien danposisi sensor.
Gambar 4.7 alat keseluruhan lengkap
42
Gambar 4.8 alat keseluruhan lengkap
4.6 Pengujian Modul Suara DF Mini Dan Speaker
Pengujian pada rangkaian Dfplayer ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian Arduino yaitu menghubungkan kaki pin GDN ke kaki pin GND pada arduino, menghubungkan kaki pin VCC ke pin 5 V pada arduino, menghubungkan RX ke kaki pin 13 arduino, menghubungkan TX ke kaki pin 6 arduino dan menggunakan resisteor yang besar resistansinya 1K. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana, program yang diberikan adalah sebagai berikut:
#include <SoftwareSerial.h>
#include <DFPlayer_Mini_Mp3.h>
SoftwareSerial mySerial(10, 11);
43 void setup () { Serial.begin
(9600); mySerial.begin (9600);
mp3_set_serial (mySerial);
delay(10);
mp3_set_volume (25);
delay(10); mp3_play ();
delay(10); mp3_play (1);
delay(10);
}
void loop () {
}
4.7 Sinyal Analog Di Ubah Ke Digital
(Analog To Digital Converter) adalah perangkat elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog (sinyal kontinyu) menjadi sinyal digital. Perangkat ADC (Analog To Digital Convertion) dapat berbentuk suatu modul atau rangkaian elektronika maupun suatu chip IC.
ADC (Analog To Digital Converter) berfungsi untuk menjembatani pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital. pengubah input analog menjadi kode – kode digital. ADC banyak digunakan sebagai Pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran/
pengujian. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan/ berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer).
ADC (Analog to Digital Converter) memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.
Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan ―seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu‖. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS).
Resolusi ADC menentukan ―ketelitian nilai hasil konversi ADC‖. Sebagai contoh: ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2n – 1) nilai diskrit. ADC 12 bit memiliki 12 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskrit. Dari contoh diatas ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit.
44
4.8 Cara Mendeteksi Suhu Dan Cara Mengirim Mikrokontroler Ke Modul Suara Cara mikrokontroller membaca data dari sensor yaitu dengan memprogram mikorkontroller dengan progra seperti dibawah ini,
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
void setup() {
Serial.begin(9600);
Serial.println("Adafruit MLX90614 test");
mlx.begin();
}
void loop() {
Serial.print("Ambient = ");
Serial.print(mlx.readAmbientTempC());
Serial.print("*C\tObject = ");
Serial.print(mlx.readObjectTempC());
Serial.println("*C");
Serial.print("Ambient = ");
Serial.print(mlx.readAmbientTempF());
Serial.print("*F\tObject = ");
Serial.print(mlx.readObjectTempF());
Serial.println("*F");
Serial.println();
delay(500);
}
Program di atas telah dilengkapi dengan program library sehingga sensor lebih mudah untuk berkomunikasi dengan mikrokontroller. Setelah data suhu di baca oleh mikrokontroller maka suhu tersebut di teruskan kemodul suara untuk memutar suara yang telah di rekam sebelumnya. Dimana program untuk memutar suara seperti dibawah ini.
#include <SoftwareSerial.h>
#include <DFPlayer_Mini_Mp3.h>
SoftwareSerial mySerial(11, 12);
45 void setup () {
Serial.begin (9600);
mySerial.begin (9600);
mp3_set_serial (mySerial);
delay(1);
mp3_set_volume (15);
void loop () { mp3_play (1);
delay (6000);
}
Program di atas adalah program dfmini mp3 untuk memutar suara ke 1 dengan fungsi program mp3_play (1);
4.9 Perhitungan Analog Digital Convertion
Mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Sebagai contoh, bila tegangan referensi 5 volt, tegangan input 3 volt, rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi, jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 60% x 255 = 153 (bentuk decimal) atau 10011001 (bentuk biner).
signal = (sample/max_value) * reference_voltage
= (153/255) * 5
= 3 Volts
46 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Pengukuran suhu tubuh menggunakan sensor MLX90614 sangat baik digunakan jika jarak sensor dengan objek dibawah 8 cm. Dan dirancang khusus untuk mendeteksi suhu tubuh manusia secara non kontak.
2. Sensor ini bekerja dengan menggunakan gelobang infrared yang dapat mengukur suhu tubuh dengann baik tanpa harus bersentuhan.
3. Sensor suhu dilengkapi dengan output suara dan tampilan lcd oled sangat efisien digunakan karena seseorang yang di ukur dapat mengetahui suhu tubuhnya secara langsung melalui suara.
4. Dari pengujian jarak yang dilakukan lalu dibandingkan dengan alat standar hasilnya semakin jauh jarak hasil yang di dapatkan semakin tidak akurat.
5.2. Saran
1. Untuk penelitian selanjutnya menggunakan sensor yang lebih sensitif yang dapat mengukur jarak yang lebih panjang.
2. Bisa di aplikasikan kerumah sakit. Terutama untuk membantu penderita tuna netra dan pasangan tuna netra yang memiliki bayi untuk mengukur suhu tubuh bayi mereka.
3. Alat juga bisa mengukur suhu ruangan atau suhu sekitar objek /orang yang di ukur suhu badan nya.
47
DAFTAR PUSTAKA
D.Mauldani,I.N.(2016).MakalahMLX90614UntukMendeteksiSuhu.Cimahi.
Hefika,J.D.(2010).TermometerInfraredNonBodyContact.Surabaya.
J.Steven,D.Z.(2016).PERANCANGANTERMOMETERDIGITALTANPASENTUHANMLX90164.InfraredTe mperatursensorarduinounoR3.
J.Steven,D.Z.(2015).StudypenerapansensorMLX90614SebagaiPengukursuhutinggisecaraNon KontakBebasisArduinodanLabview.
Vei,A.(2015).InfraredTermometerMengukurSuhuTanpaMenyentuhObyek.
Muchamad,F.A.(t.thn.).SensorInframerahpadaIRThermometer.wordpress.com.
