Perancangan dan Realisasi Penala Gitar Otomatis Menggunakan Pengontrol Mikro AVR ATMega 16.

(1)

Universitas Kristen Maranatha

i

PERANCANGAN DAN REALISASI PENALA GITAR OTOMATIS MENGGUNAKAN PENGONTROL MIKRO AVR ATMEGA16

Disusun Oleh :

Nama : Togar Hugo Murdani Nrp : 0422023

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia.

Email : togar_hugo@yahoo.com

ABSTRAK

Penala gitar otomatis digunakan untuk menala gitar secara otomatis sehingga gitar dapat dalam kondisi tuned, yaitu masing-masing dawai berada di nada standarnya, sehingga memudahkan pengguna gitar listrik untuk memainkan gitar listrik..

Pada Tugas Akhir ini, penala gitar otomatis dibentuk menggunakan bahan akrilik, dan menggunakan motor dc yang dilengkapi dengan gear untuk menggerakan tuning peg. Penala gitar otomatis dikontrol menggunakan pengontrol mikro ATmega16. Filter digunakan agar sinyal tidak terdistorsi oleh aliasing.

Sistem yang digunakan pada penala gitar otomatis ini adalah menggunakan sinyal suara dari dawai gitar. Sinyal masuk ke amplifier terlebih dahulu untuk dikuatkan, masuk ke filter, lalu masuk ke rectifier. Sinyal tersebut diproses oleh pengontrol mikro yang telah diprogram untuk menggerakkan motor dc yang dihubungkan ke tuning peg gitar listrik yang bertujuan menala gitar ke nada standarnya.

Berdasarkan percobaan yang dilakukan, penalaan gitar pada masing-masing dawai belum berhasil dengan baik dengan tingkat keberhasilan rata-rata mencapai 76% dikarenakan penggunaan 1 motor dc untuk seluruh dawai gitar, sehingga kondisinya saling mempengaruhi. Sedangkan penala gitar otomatis bila diujikan menggunakan osilator berhasil dengan tingkat keberhasilan rata-rata mencapai 93,33%.

(2)

ii

DESIGN AND REALIZATION AUTOMATIC GUITAR TUNER USING MICROCONTROLLER ATMEGA16

Composed by :

Name : Togar Hugo Murdani Nrp : 0422023

Electrical Engineering Department, Maranatha Christian University, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia.

Email : togar_hugo@yahoo.com

ABSTRACT

An automatic guitar tuner is used to automatically tune a guitar so it can be in its tuned conditions which is where each string is in its standard tone, so that it will make it easier for users for using the electric guitar.

At this final project, automatic guitar tuning is set using acrylic materials, and using a dc motor equipped with gear to drive the tuning peg. The automatic guitar tuner is controlled using the ATmega16 microcontroller. Filter is being used to avoid the distortion of signals caused by aliasing.

The system used in this automatic guitar tuner is using the voice signal from the guitar strings. Signal get into the amplifier to be strengthened first, then into the filter, and after wards they go into the rectifier. Those signals are going to be processed by a microcontroller that has been programmed to move the dc motor that's connected to the electric guitar tuning peg which aims to tune a guitar to the standard tone.

The success rate averaged 76% due to the use of dc motor 1 on all strings of a guitar, where the condition affects each other. On the other hand an automatic guitar tuner which is tested using an oscillator, proof to be successfully with the success rate averaged 93.33%.

(3)

v

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Identifikasi Masalah ... 1

I.3 Perumusan Masalah ... 1

I.4 Tujuan Tugas Akhir ... 1

I.5 Pembatasan Masalah ... 2

I.6 Spesifikasi Alat ... 2

I.7 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II LANDASAN TEORI II.1 Sinyal Suara ... 4

II.1.1 Gitar ... 5

II.1.1.1 Gitar Akustik ... 5

II.1.1.2 Gitar Listrik ... 8

II.2 Filter ... 9

II.2.1 Low Pass Filter ... 10

II.3 Rangkaian Penguat Inverting ... 12

II.4 Motor DC ... 13

II.4.1 Konstruksi Motor DC ... 13

II.4.1.1 Stator Motor DC ... 13

(4)

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Perancangan Sistem Penala Gitar Otomatis ... 31

III.2 Perancangan dan Realisasi Penala Gitar Otomatis ... 32

III.3 Perancangan dan Realisasi Rangkaian Filter dan Amplifier ... 33

III.3.1 Amplifier ... 33

III.3.2 Filter ... 35

III.4 Rangkaian penyearah (Rectifier) ... 37

III.5 Pengontrol ... 39

III.5.1 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro ATmega16 .. 39

III.5.2 ADC ATmega16 ... 41

III.5.1 External Interrupt ATmega16 ... 41

III.6 Algoritma Pemrograman Penala Gitar Otomatis ... 41

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISA IV.1 Pengecekan Penguatan pada Amplifier ... 47

IV.2 Pengecekan Bandwidth pada Filer ... 48

IV.3 Percobaan Menggerakkan Penala Gitar Otomatis dengan Input Sinyal dari Oscillator ... 52

(5)

vii

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan ... 56 V.2 Saran ... 56

DAFTAR PUSTAKA ... 57 LAMPIRAN A FOTO ROBOT BERODA

(6)

viii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Tabel Nada dan Instrumen Musik ... 7

Tabel 2.2 Frekuensi Senar Gitar Pada Saat Loss ... 9

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port B ... 20

Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port C ... 20

Tabel 2.5 Fungsi Khusus Port D ... 21

Tabel 2.6 Interupt Vector pada Atmega16 ... 28

Tabel 2.7 Konfigurasi Bit pada ISC01 dan ISC00 ... 29

Tabel 2.8 Konfigurasi Bit pada ISC01 dan ISC11... 30

Tabel 4.1 Pembacaan Frekuensi Setelah Melewati Low Pass Filter ... 49

Tabel 4.2 Respon Penala Gitar Otomatis Terhadap Frekuensi yang Diberikan ... 52

(7)

ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Diagram Sinyal Analog dan Sinyal Digital ... 5

Gambar 2.2 Bagian-Bagian Gitar ... 6

Gambar 2.3 Posisi Pick Up ... 8

Gambar 2.4 Posisi Senar Gitar ... 9

Gambar 2.5 Low Pass Filter Aktif ... 10

Gambar 2.6 Karakteristik Low Pass Filter ... 11

Gambar 2.7 Butterworth Low Pass Filter ... 12

Gambar 2.8 Rangkaian Penguat Inverting ... 12

Gambar 2.9 Konstroksi Stator Motor DC ... 14

Gambar 2.15 Konfigurasi Pin ATmega16 ... 19

Gambar 2.16 Diagram Blok ATmega16 ... 22

Gambar 2.17 General Purpose Register ATmega16 ... 23

Gambar 2.18 Peta Memori Program ATmega16 ... 24

Gambar 2.19 Peta Memori Data ATmega16 ... 24

Gambar 2.20 ADC dengan Kecepatan Sampling Rendah ... 25

Gambar 2.21 ADC dengan Kecepatan Sampling Tinggi ... 26

Gambar 2.22 Register MCUCR... 29

Gambar 2.23 General Interrupt Control Register - GICR ... 30

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Penala Gitar Otomatis ... 31

Gambar 3.2 Dimensi Penala Gitar Otomatis ... 32

Gambar 3.3 Motor DC ... 33

Gambar 3.4 Rangkaian Amplifier ... 34

(8)

x

Gambar 3.6 Rangkaian Low Pass Filter ... 36

Gambar 3.7 Skematik Low Pass Filter ... 37

Gambar 3.8 Penyearah ... 38

Gambar 3.9 Penguatan Tegangan dengan IC LM 358 ... 38

Gambar 3.10 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro ATmega16 ... 40

Gambar 3.11 Diagram Alir Algoritma Pemrograman Penala Gitar Otomatis ... 45

Gambar 4.1 Hasil Penguatan 11 Kali ... 47

Gambar 4.2 Sinyal Frekuensi Diloloskan ... 48

(9)

LAMPIRAN A

(10)

(11)

A-2

(12)

A-3

(13)

A-4

(14)

LAMPIRAN B

(15)

(16)

LAMPIRAN C

(17)

C-1 /***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.3 Standard Automatic Program Generator

// Alphanumeric LCD Module functions #asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm

#include <lcd.h> unsigned long int a,frek; int text[33];

// External Interrupt 0 service routine interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void) {a++;

// Place your code here

}

// Timer 1 output compare A interrupt service routine interrupt [TIM1_COMPA] void timer1_compa_isr(void)

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

(18)

C-2 return ADCW;

}

// Declare your global variables here

float v;

// Declare your local variables her // Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

// Port B initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;

DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // Clock source: System Clock // Clock value: 15.625 kHz // Mode: CTC top=OCR1A // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off

(19)

C-3 // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh

// INT0 Mode: Falling Edge // INT1: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 1000.000 kHz // ADC Voltage Reference: Int., cap. on AREF // ADC Auto Trigger Source: None

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

C-8 lcd_puts(text);

delay_ms(1000); lcd_clear(); } void maju() {

PORTB.5=1; PORTB.6=0; PORTB.7=1; }

void mundur() {

void stop() {

(25)

(26)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi tentang latar belakang, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat, serta sistematika penulisan laporan tugas akhir.

I.1 Latar Belakang

Di dunia ini musik merupakan salah satu faktor penting dalam kehidupan, segala sesuatunya saat ini seringkali terdapat musik di dalamnya . Salah satu alat musik yang sering digunakan adalah gitar, tetapi seringkali pengguna gitar kesulitan untuk melakukan tuning pada nada standardnya. Dengan adanya penala gitar otomatis akan dapat dengan mudah ditala ke nada standarnya.

I.2 Identifikasi Masalah

Masalah yang akan diidentifikasi pada tugas akhir ini adalah membuat penala yang dapat menggerakkan tuning peg ke nada standarnya.

I.3 Perumusan Masalah

Perumusan masalah pada tugas akhir ini adalah bagaimana merancang penala gitar otomatis yang dapat melakukan tuning ke nada standar pada gitar menggunakan pengontrol mikro AVR ATmega 16 ?

I.4 Tujuan Tugas Akhir

(27)

BAB I PENDAHULUAN

2

I.5 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah pada tugas akhir ini dibatasi oleh : 1. Gitar yang digunakan adalah gitar listrik.

2. Gitar dibunyikan secara manual.

I.6 Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat adalah sebagai berikut :

1. Menggunakan AVR Atmega16 sebagai pengontrol mikro. 2. Menggunakan gitar listrik.

3. Menggunakan low pass filter dengan frekuensi cut-off 400 Hz.

I.7 Sistematika Penulisan

Laporan terdiri dari beberapa bab dengan garis besar sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi tentang latar belakang, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat, serta sistematika penulisan laporan tugas akhir.

BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini dijelaskan mengenai teori-teori penunjang yang diperlukan dalam merancang dan mengaplikasikan penala gitar otomatis yaitu berupa teori tentang sinyal suara, filter, pengontrol mikro, dan motor dc.

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

Pada bab ini dijelaskan tentang perancangan amplifier, low pass filter, rectifier, perancangan dan realisasi penala gitar otomatis, penentuan range frekuensi gitar, pengontrol mikro, serta algoritma pemrograman penala gitar otomatis.

BAB IV ANALISA DAN DATA PENGAMATAN

(28)

BAB I PENDAHULUAN

3

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(29)

Universitas Kristen Maranatha 56

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang

perlu dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang.

V.1 Kesimpulan

Dalam merealisasikan dan memprogram penala gitar otomatis, dapat

disimpulkan beberapa hal seperti berikut :

1. Realisasi penala gitar otomatis menggunakan pengontrol mikro AVR

ATmega16 berhasil, dengan tingkat keberhasilan mencapai 76 %.

2. Respon senar yang lebih tebal atau frekuensinya rendah lebih baik

dibandingkan dengan respon senar yang tipis atau frekuensinya tinggi.

V.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan pengembangan

Tugas Akhir ini di masa mendatang adalah :

1. Untuk pengembangannya dapat dibuat penala gitar otomatis dengan

menggunakan 6 motor dc, dengan 1 motor untuk masing-masing dawai gitar.

2. Pengembangan lainnya dapat dibuat penala otomatis untuk alat musik dawai

(30)

57

DAFTAR PUSTAKA

1. Andrianto, H., Buku Panduan : Pelatihan Mikrokontroler AVR ATmega16,

2008.

2. Budiharto, W., Panduan Praktikum : Mikrokontroler AVR Atmega16, Jakarta :

Gramedia, 2008.

3. Kurnia, J., Laporan Tugas Akhir : Realisasi Robot Mobil Tank untuk

Menjelajahi Medan yang Tidak Rata, Teknik Elektro, Universitas Kristen

Maranatha, Bandung, 2008.

4.

http://ocw.gunadarma.ac.id/course/diploma-three-program/study-program-of-computer-engineering-d3/robotika/pengantar-robotika.

5. http://www.atmel.com.

6. http://www.cnx.org/content/m13778/latest/.

7. http://www.courses.cit.cornell.edu/ee476/FinalProjects/s2006/avh8_css34/avh

8_css34/index.html

8. http://www.courses.cit.cornell.edu/ee476/FinalProjects/s2008/an94_fw45_pcl

25/an94_fw45_p cl25/index.htm

9. http://www.datasheet4u.com

10.http://www.ecelab.com/circuit-butterworth-lp.htm.

11.http://www.education.tm.agilent.com/index.cgi?CONTENT_ID=13.

12.http://www.en.wikibooks.org/wiki/Engineering_Acoustics/Print_version.\

13.http://www.id.wikipedia.org/wiki/Alat_musik_dawai

14.http://www.ittelkom.ac.id/library/index.php?view=article&catid=16%3Amikr

oprocessorkontroller&id=305%3Amotordc&option=com_content&Itemid=15

15.http://www.guitarlessonworld.com/exercise.html

16.http://www.max-tron.com

17.http://www.trensains.com/rectifier.htm

18.http://www.zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/3342