Demung elektronik berbasis raspberry PI

(1)

TUGAS AKHIR

DEMUNG ELEKTRONIK BERBASIS

RASPBERRY PI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh:

LAWRENCE HERIANTO

NIM : 135114048

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

FINAL PROJECT

ELECTRONIC DEMUNG BASED ON

RASPBERRY PI

In a partial fulfilment of the requirements

for the degree of Sarjana Teknik

Departement of Electrical Engineering

Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

LAWRENCE HERIANTO

NIM : 135114048

DEPARTEMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya

atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar

pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 6 Juni 2017

(6)

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO:

Menemukan Tuhan Dalam Segala

(Spiritualitas Ignasian)

Skripsi ini kupersembahkan kepada..…

Allah Tri Tunggal Maha Kudus

Papa, Mama dan Adik-Adik ku

Sahabatku dan Teman-Teman Seperjuangan

Seluruh Penikmat dan Pecinta

(7)

vii

LEMBARAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : LAWRENCE HERIANTO

Nim : 135114048

Dari pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan keapada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:

DEMUNG ELEKTRONIK BERBASIS RASPBERRY PI

beserta perangakat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam

bentuk media lain, mengolahnya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara

terbatas dan memplubikasikannya di internet atau media lain untuk kepitingan akademis

tanpa perlu meminta ijin dari saya mampun memberikan royalti kepada saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

(8)

viii

INTISARI

Perkembangan zaman dan teknologi merupakan hal yang tidak bisa dihindarkan. Gamelan sebagai salah satu alat musik tradisional asli Indonesia khususnya pulau Jawa mulai kurang mendapat perhatian terlebih di kalangan anak muda. Harganya yang mahal dan terkesan kuno membuat gamelan menjadi tidak menarik bagi sebagian orang. Namun tidak selamanya perkembangan teknologi membawa dampak buruk bagi suatu kebudayaan. Kombinasi yang tepat antara teknologi dan kebudayaan justru akan memperkaya kebudayaan itu sendiri.

Pada penelitian ini dilakukan perancangan perangkat keras demung elektronik berbasis Raspberry Pi yang merupakan replika demung dalam instrumen gamelan. Nada yang dihasilkan berasal dari rekaman suara demung konvensional yang kemudian disimpan dalam SD Card. Sample nada ini akan diolah secara digital sehingga ketika bilah demung dipukul maka sensor FSR yang diletakkan dibawah setiap bilah akan mendeteksi pukulan tersebut sebagai impuls yang memicu Raspberry Pi memainkan nada yang tersimpan dalam SD Card melalui speaker. Selain itu pada setiap bilah juga di tempatkan limit switch yang jika ditekan akan berfungsi sebagai pathet untuk menghilangkan suara demung yang masih bergema sebelum memukul bilah selanjutnya. Satu perangkat demung elektronik dirancang untuk dapat memainkan dua laras yaitu slendro dan pelog yang dapat dipilih menggunakan selector switch yang kemudian akan ditampilkan dalam penampil LCD.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa demung elektronik berhasil mengeluarkan nada demung sesuai dengan bilah yang ditabuh. Hanya saja ada sedikit delay antara penabuhan dengan proses keluarnya suara dari speaker. Kehadiran perangkat ini diharapkan dapat menjadi solusi untuk mengatasi harga gamelan yang mahal sehingga proses sosialisasi tidak terhambat.

(9)

ix ABSTRACT

Modernization and globalization are two things that cannot be separated from human life nowadays. Gamelan as one of Indonesian traditional instrument, especially in Java, gets less appreciation from the young generation. Some people assume that gamelan is expensive and out-of-date, so it does not catch their attention. However, modernization, specifically technology, does not always bring negative effect for a civilization. The right assimilation between technology and culture will enrich its own culture.

This study made an examination of the design of electronic demung as a hardware with Raspberry Pi basis which is a demung replica in gamelan instrument. The tone that is produced derives from a demung recording sound that later is saved in SD Card. The sample sound of demung is processed on digital system, so when the lath of demung is hit; the FSR censor located in below of each lath detects stroke as an impulse that activates Raspberry Pi to play the sound saved in SD Card through the speaker. Besides, the limit switch can be found in every lath. The limit switch is functioned as “pathet”; the way of gamelan player stops the demung sound when he wants to hit another lath. One set of electronic demung is designed to have a capability to play two different tuning systems, slendro and pelog. Two different tuning systems can be chosen by using selector switch that is shown in LCD performance.

The results of this study show that electronic demung succeeds to bring the tone of demung out corresponding the lath that is hit. Meanwhile, there is an interval between the lath that is being played and the corresponding process from the speaker. Hopefully, the manifestation of this hardware can be a solution to solve the high price of gamelan so the process of socialization is not obstructed.

(10)

x

KATA PENGANTAR

Syukur kepada Allah atas segala rahmat dan kasih-Nya yang senantiasa

memberikan kekuatan dan penghiburan kepada penulis melalui perjumpaan-perjumpaan

dengan setiap orang dalam kehidupan sehari-hari sehingga tugas akhir ini dapat

diselesaikan dengan baik.

Dalam penulisan tugas akhir ini penulis menyadari bahwa banyak bantuan dan

bimbingan serta dukungan yang didapatkan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada

kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada:

1. Bapak Sudi Mungkasi, Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Elektro Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Dr. Linggo Sumarno, selaku Dosen Pembimbing tugas akhir yang telah

meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan serta memberikan saran dan

masukan dalam pengerjaan tugas akhir ini..

4. Ibu Wiwien Widyastuti, S.T., M.T. dan Bapak Dr. Iswanjono selaku dosen penguji

yang telah banyak memberikan saran dan masukan dalam pengerjaan tugas akhir

ini.

5. Bapak Pius Yozy Merucahyo, ST., MT., selaku dosen pembimbing akademik

Program Studi Teknik Elektro angkatan 2013

6. Rm. Dr. Gregorius Budi Subanar, SJ., atas tantangan-tantangan yang memberikan

pengalaman dan pembelajaran hidup yang bermakna.

7. Br. Pius Kirja Utama, SJ., beserta karyawan Seksi Pengabdian Masyarakat Realino

yang telah memberikan fasilitas dan ilmu dalam proses pembuatan demung

elektronik dari kayu.

8. Seluruh Dosen Teknik Elektro yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat

kepada penulis selama proses perkuliahan.

9. Papa, mama, dan adik-adik ku serta keluarga yang telah memberikan perhatian dan

dukungan.

10.Seluruh teman-teman prodi Teknik Elektro, teristimewa angkatan 2013 atas kerja

(11)

xi

11.Teman-teman kontrakan yang menjadi teman hidup serumah dalam menjalani masa

studi.

12.Teman-teman “Dolan Mangan Wae” yang senatiasa hadir memberi warna dalam

menapaki jalan menuju masa depan.

13.Keluarga besar UKM Seni Karawitan Universitas Sanata Dharma yang banyak

memberikan pengalaman hidup yang luar biasa dan boleh mengalami banyak

perjumpaan.

14.Humas Universitas Sanata Dharma beserta teman-teman Staff Humas Universitas

Sanata Dharma yang telah memberikan kesempatan untuk membagikan

kegembiraan sebagai bagian dari Universitas Sanata Dharma kepada para calon

mahasiswa baru.

15.Lembaga Kesejahteraan Mahasiswa Universitas Sanata Dharma yang telah

memberikan bantuan dana dalam penelitian ini.

16.Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas bantuan,

bimbingan, kritik dan saran.

Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis menyadari masih banyak

kekurangan, karena itu penulis akan menerima segala kritik dan saran yang

membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Harapannya penelitian ini dapat

bermanfaat dan dikembangkan lagi oleh peneliti-peneliti selanjutnya.

(12)

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) ... i

HALAMAN JUDUL (Bahasa Inggris) ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

INTISARI ... viii

ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ... 3

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Metodologi Penelitian ... 3

BAB II DASAR TEORI 2.1. Gamelan Jawa ... 6

2.1.1. Fungsi Gamelan Jawa ... 7

2.1.2. Titilaras Gamelan Jawa ... 8

2.1.3. Demung ... 9

2.2. Raspberry Pi ... 10

2.2.1. Raspberry Pi 2 Model B ... 11

2.2.2. Raspberry Pi 2 Pinout ... 12

(13)

xiii

2.4. Bahasa Pemrograman Python ... 13

2.5. Force Sensitive Resistor ( FSR ) ... 14

2.6. ATmega 8535 ... 17

2.6.1. Konstruksi ATmega 8535 ... 18

2.6.2. Konfigurasi Pin ATmega 8535 ... 19

2.6.3. Analog to Digital Converter ( ADC ) ... 21

2.7. Waveform Audio File Format ( WAV ) ... 22

2.8.Moving Average Filter ... 23

2.9. Penguatan dan Pelemahan Sinyal Suara ... 23

2.10. Bi-Directional Logic Level Converter ... 24

BAB III PERANCANGAN 3.1. Perancangan Sistem Secara Umum ... 26

3.2. Sumber Nada ... 27

3.2.1. Pengaturan Volume Nada ... 29

3.3. Perancangan Perangkat Keras ... 30

3.3.1.Rangkaian Catu Daya Sistem ... 31

3.3.2. Rangkaian Sensor FSR ... 31

3.3.3. Rangkaian Selector Switch ... 35

3.3.4. Rangkaian Penampil LCD ... 35

3.3.5. Rangkaian Limit Switch ... 37

3.3.6. Rancangan Bentuk Fisik Demung Elektronik ... 38

3.3.7. Rancangan Tabuh Pengujian ... 39

3.4. Perancangan Perangkat Lunak ... 39

3.4.1. Program Pembacaan dan Pengolahan Sensor FSR ... 41

3.4.2. Program Pengiriman Data Dari ATmega 8535 ke Raspberry Pi ... 43

3.4.3. Program Memainkan Nada ... 44

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk Fisik Demung Elektronik dan Hardware Elektronik ... 47

4.2. Cara Pengoperasiaan Alat ... 49

4.3. Pengujian Force Sensitive Resistor ... 49

(14)

xiv

4.5. Pengujian Sample Nada dan Suara Demung Elektronik ... 58

4.6. Pengujian Nada Keluaran ... 64

4.7. Pengujian Tombol Pathet ... 70

4.8. Pengujian Penampil LCD ... 72

4.9. Pengamatan Delay Audio ... 73

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 76

5.2. Saran ... 76

DAFTAR PUSTAKA ... 77

LAMPIRAN

Lampiran 1. Program ATmega 8535 dengan CodeVision AVR ... L2

Lampiran 2. Program Raspberry Pi dengan Bahasa Pemrograman Python ... L6

Lampiran 3. Tabel Data Pengujian Level Pukulan Tiap Bilah ... L-16

Lampiran 4. Tabel Pengukuran Frekuensi Laras Slendro ... L-21

Lampiran 5. Tabel Pengukuran Frekuensi Laras Pelog ... L-21

Lampiran 6. Tabel Pengujian Nada Keluaran Berdasarkan Level Pukulan

dan Nilai ADC Laras slendro ... L-22

Lampiran 7. Tabel Pengujian Nada Keluaran Berdasarkan Level Pukulan

dan Nilai ADC Laras pelog ... L-29

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Blok diagram perancangan ... 4

Gambar 2.1. Seperangkat Gamelan Jawa ... 6

Gambar 2.2. Gamelan Jawa sebagai pengiring pagelaran wayang kulit. ... 7

Gambar 2.3. Demung ... 10

Gambar 2.4. Bentuk fisik Raspberry Pi 2. ... 11

Gambar 2.5. Skema pinout Raspberry Pi 2. ... 12

Gambar 2.6. Pemrograman Python pada Raspberry Pi ... 14

Gambar 2.7. Interlink Electronics Model FSR- 402 ... 14

Gambar 2.8. Perbandingan antara gaya dan hambatan FSR- 402. ... 15

Gambar 2.9. Rangkaian pembagi tegangan FSR ... 15

Gambar 2.10. Pengaruh nilai resistor RM terhadap tegangan keluaran ... 16

Gambar 2.11. Konfigurasi pin ATmega 8535 ... 19

Gambar 2.12. Rangkaian Bi-Directional Logic Level Converter ... 25

Gambar 3.1. Perancangan sistem ... 26

Gambar 3.2. Diagram alir proses pengambilan sumber nada ... 28

Gambar 3.3. Posisi peletakan sensor FSR ... 32

Gambar 3.4. Rangkaian sensor FSR, Atmega 8535 dan logic level converter... 32

Gambar 3.5. Rangkaian selector switch ... 35

Gambar 3.6. Rangkaian penampil LCD 16x2 ... 36

Gambar 3.7. Rangkaian Limit switch ... 37

Gambar 3.8. Dimensi demung elektronik tampak samping ... 38

Gambar 3.9. Bilah demung elektronik tampak atas... 39

Gambar 3.10. Diagram alir program utama ... 40

Gambar 3.11. Diagram alir pembacaan dan pengolahan sensor FSR ... 42

Gambar 3.12. Diagram alir pengiriman data sensor data sensor ... 43

Gambar 3.13. Diagram alir memainkan nada ... 45

Gambar 4.1. Demung elektronik tampak depan ... 47

Gambar 4.2. Demung elektronik tampak atas ... 47

Gambar.4.3. Demung elektronik tampak samping ... 47

(16)

xvi

Gambar 4.5. Rangkaian elektronik ... 48

Gambar 4.6. Grafik nilai ADC dengan rata-rata dari 10 data percobaan 1 ... 51

Gambar 4.7. Grafik nilai ADC dengan rata-rata dari 5 data percobaan 1 ... 52

Gambar 4.8. Program pembacaan sensor FSR dengan jumlah rata-rata 10 data... 53

Gambar. 4.9. Perbandingan nilai ADC terhadap pukulan dengan bilah yang berbeda 57 Gambar 4.10. Program rekam nada dengan software Matlab ... 58

Gambar 4.11. Nilai amplitudo = 1 untuk nada siji pelog Level 3 (keras) ... 59

Gambar 4.12. Program pelemahan sinyal Level 2 (sedang) ... 59

Gambar 4.13. Program pelemahan sinyal Level 1 (lirih) ... 59

Gambar 4.14. Nilai amplitudo = 0,49 untuk nada siji pelog Level 2 ... 60

Gambar 4.15. Nilai amplitudo = 0,24 untuk nada siji pelog Level 1 ... 60

Gambar 4.16. Frekuensi dan itensitas suara nada siji pelog Level 3 ... 62

Gambar 4.19. Gelombang audio laras siji pelog ... 64

Gambar. 4.20. Program memainkan nada pada bilah satu ... 68

Gambar 4.21. Gelombang audio sebelum dan setelah tombol pathet di tekan ... 71

Gambar 4.22. program tombol pathet bilah 1 ... 71

Gambar 4.23. Penampil LCD laras slendro ... 72

Gambar 4.24. Penampil LCD laras pelog ... 72

Gambar 4.25. Program penampil LCD dengan CodeVision AVR ... 73

Gambar 4.26. Program pemicu logika high dan low dari Raspberry dengan Python... 73

Gambar 4.27. Perbandingan gelombang Ch 1 dan Ch 2 ... 74

(17)

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Titilaras demung slendro gamelan Kyahi Kanyutmesem

Pura Mangkunegaran dalam ranah frekuensi ... 9

Tabel 2.2. Titilaras demung pelog gamelan Kyahi Kanyutmesem Pura Mangkunegaran dalam ranah frekuensi ... 9

Tabel 2.3. Karakteristik FSR – 402 ... 16

Tabel 3.1. Nada rekaman demung laras slendro ... 29

Tabel 3.2. Nada rekaman laras demung pelog... 29

Tabel 3.3. Pelemahan sinyal suara... 30

Tabel 3.4. Spesifikasi catu daya Raspberry Pi... 31

Tabel 3.5. Spesifikasi catu daya ATmega 8535, sensor FSR, dan LCD ... 31

Tabel 3.6. Urutan bilah demung dan sensor FSR ... 32

Tabel 3.7. Konfigurasi pin ATmega 8535 ... 33

Tabel 3.8. Konfigurasi pin logic level converter ... 34

Tabel 3.9. Konfigurasi pin LCD 16x2 ... 36

Tabel 3.10. Koneksi limit switch ... 38

Tabel 3.11. Perbandingan nilai ADC dalam menentukan tingkatan volume ... 41

Tabel 3.12. Perbandingan bit data “kirim” dalam menentukan tingkatan volume ... 45

Tabel 3.13. Tiga nilai bit data “kirim” dalam menentukan bilah ... 46

Tabel 4.1. Data nilai ADC dengan jumlah rata-rata dari 10 data ... 50

Tabel 4.2. Data nilai ADC dengan jumlah rata-rata dari 5 data ... 51

Tabel 4.3. Data nilai ADC dengan jumlah rata-rata 3 data ... 52

Tabel 4.4. Data nilai ADC dengan jumlah rata-rata 2 data dari 3 data ... 54

Tabel 4.5. Data nilai ADC bilah satu ... 54

Tabel 4.6. Data nilai ADC bilah dua ... 55

Tabel 4.7. Data nilai ADC bilah tiga ... 55

Tabel 4.8. Data nilai ADC bilah empat ... 55

Tabel 4.9. Data nilai ADC bilah lima ... 55

Tabel 4.10. Data nilai ADC bilah enam ... 56

Tabel 4.11. Data nilai ADC bilah tujuh ... 56

(18)

xviii

Tabel 4.13. Data ADC terkecil untuk setiap level pukulan ... 57

Tabel 4.14. Perbandingan nilai ADC dalam menentukan range volume ... 57

Tabel 4.15. Sample nada laras slendro ... 61

Tabel 4.16. Sample nada laras pelog ... 61

Tabel 4.17. Pengukuran nilai rata-rata frekuensi nada keluaran slendro ... 65

Tabel 4.18 . Pengukuran nilai rata-rata frekuensi nada keluaran pelog ... 65

Tabel 4.19. Tingkat keberhasilan pukulan berdasarkan nilai ADC dengan level suara yang dihasilkan Demung Elektronik laras slendro ... 66

Tabel 4.20. Tingkat keberhasilan pukulan berdasarkan nilai ADC dengan level suara yang dihasilkan Demung Elektronik laras pelog ... 66

Tabel 4.21. Tingkat keberhasilan berdasarkan perasaan kekuatan pukulan dengan level suara yang dihasilkan Demung Elektronik laras slendro... 67

Tabel 4.22. Tingkat keberhasilan berdasarkan perasaan kekuatan pukulan dengan level suara yang dihasilkan Demung Elektronik laras pelog ... 67

Tabel 4.23. Penjelasan isi data “Ch” ... 70

(19)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Era globalisasi dapat memungkinkan terjadinya perubahan besar pada pola hidup

manusia dewasa ini. Masuknya budaya dari negara maju ke negara berkembang berdampak

pada ketergantungan budaya negara berkembang terhadap negara maju. Negara berkembang

seolah-olah mengalami krisis identitas budaya karena masyarakatnya lebih cendrung tertarik

dengan budaya yang berasal dari negara maju dari pada mengapresiasi kebudayaannya

sendiri.

Salah satu dampak dari era globalisasi adalah perkembangan musik dunia. Akhir-akhir

ini perkembangan musik dunia semakin pesat, khususnya di Indonesia berupa peningkatan

dalam ragam dan mutunya. Saat ini lebih banyak penikmat musik di Indonesia lebih memilih

musik modern dari pada musik daerah. Situasi seperti ini bukan menjadi hal yang asing lagi

karena merupakan konsekuensi dari keterbukaan yang lebih luas secara global dengan

adanya sarana yang didukung oleh teknologi informasi.

Salah satu dari sekian banyak alat musik tradisional yang ada di Indonesia adalah

gamelan. Gamelan merupakan produk budaya tradisional yang telah berusia ratusan tahun

yang lahir dan berkembang di daerah Jawa. Gamelan sebagai alat musik memiliki keunikan

terutama dalam laras(sistem nada) dan proses pembuatannya. Gamelan termasuk alat musik

pentatonik, yakni tidak memiliki standar nada dasar sebagaimana pada alat musik diatonik

yang memiliki standar frekuensi atau acuan tinggi-rendahnya nada. Proses untuk

mendapatkan tinggi-rendahnya nada pada satu bilah dikenal sebagai pelarasan. Pelarasan

bilah-bilah pada instrumen gamelan merupakan proses yang sulit dan sangat unik, karena

tidak ada acuan baku tinggi-rendahnya nada dan warna bunyi yang berlaku pada semua

gamelan. Karena proses pembuatannya yang sangat rumit dan bahan baku yang mahal

terutama untuk gamelan perunggu maka harga satu set gamelan perunggu sangat mahal

bahkan hingga mencapai ratusan juta rupiah.

Satu pangkon atau satu perangkat gamelan jawa terdiri dari beberapa macam

instrumen. Untuk dapat memainkan satu perangkat gamelan jawa diperlukan banyak orang

(20)

gamelan hingga harganya yang mahal menjadi beberapa faktor yang menyebabkan

kurangnya sosialisasi dan pengenalan mengenai musik daerah ini. Kurangnya sosialisasi dan

pengenalan gamelan menyebabkan alat musik gamelan kurang diminati dan diapresiasi oleh

khalayak muda saat ini yang lebih cenderung tertarik dengan alat musik modern yang

memiliki keunggulan lebih praktis dan menghilangkan kesan kuno saat bermain musik

dibanding alat musik daerah seperti gamelan yang menjadi salah satu icon daerah Jawa

khususnya Daerah Istimewa Yogyakarta.

Pada penelitian sebelumnya oleh Prasetya [1] mengenai “Perancangan Bonang Elektronik Berbasis Arduino Uno” dan Santoso [2] mengenai “Perancangan Saron

Elektronik Berbasis Arduino Uno” mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Uno dengan tambahan modul Wave Shield yang berfungsi sebagai modul pengolahan audio

digital dan SD Card. Disamping itu, pada penelitian sebelumnya satu instrumen gamelan

hanya dirancang untuk memainkan satu jenis nada saja yaitu pelog atau slendro.

Pada penelitian kali ini dilakukan perancangan sebuah perangkat keras berbasis

mikrokontroler menggunakan Raspberry Pi yang merupakan prototype dari instrumen

gamelan khususnya instrumen demung. Sample nada adalah rekaman dari instrumen

demung asli yang tersimpan dalam SD Card dan diolah lebih lanjut dengan mikrokontroler.

Jika demung elektronik yang dibuat ditabuh, maka sensor FSR akan mendeteksi adanya

impuls yang memicu dikeluarkannya suara yang telah tersimpan dalam SD Card. Pada

Raspberry Pi tidak diperlukan tambahan modul Wave Shield karena pengolahan audio digital

dan SD Cardinclude pada board Raspberry Pi. Disamping itu pada penelitian kali ini, satu

instrumen gamelan khususnya demung dirancang untuk dapat memainkan dua jenis nada

yaitu pelog dan slendro sehingga lebih praktis dan dapat mengurangi biaya produksi

gamelan elektronik.

Dengan hadirnya perangkat keras ini maka dapat menjadi solusi dari permasalahan

keterbatasan sosialisai dan pengenalan seni musik daerah pada kalangan anak-anak dan

khalayak muda. Harapannya perangkat keras ini dapat didistribusikan ke sekolah-sekolah

sehingga dapat mengenalkan seni musik gamelan sejak dini kepada anak-anak sekolah dan

(21)

1.2.

Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan perangkat keras berupa prototype

demung elektronik berbasis Raspberry Pi dan mengaplikasikan ilmu teknologi dalam

melestarikan seni budaya tradisional.

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Sebagai media pembelajaran alat musik gamelan, secara khusus instrumen demung.

2. Sebagai media pendukung dalam proses sosialisasi dan pengenalan alat musik

gamelan kepada anak-anak sekolah dan kepada masyarakat umum yang memiliki

ketertarikan terhadap seni musik gamelan.

1.3.

Batasan Masalah

Beberapa batasan masalah yang dianggap perlu oleh penulis pada penelitian ini adalah

sebagai berikut:

1. Mikroprosesor yang digunakan adalah ARM Cortex-A7 yang telah menjadi satu

dalam modul Raspberry Pi 2.

2. Sumber nada berupa audio digital rekaman disimpan di dalam SD Card.

3. Menggunakan sensor Force Sensing Resistor (FSR).

4. Menggunakan ATmega 8535 sebagai pengolah ADC yang dihubungkan dengan

Raspberry Pi 2.

5. Satu buah prototype instrumen demung dirancang untuk dapat memainkan dua jenis

nada yaitu pelog dan slendro.

6. Output sistem berupa suara rekaman demung yang berasal dari speaker aktif.

7. Keras lembutnya tabuhan akan mempengaruhi volume output demung elektronik.

8. Menggunakan push limit switch pada setiap bilahan yang berfungsi sebagai pathet

untuk menghilangkan bunyi dengung pada bilahan sebelumnya.

1.4.

Metodologi Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode-metode penelitian yang

digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah:

1. Studi Pustaka

Studi pustaka dilakukan dengan pengumpulan informasi dari berbagai literatur.

(22)

informasi dikumpulkan dari berbagai artikel di internet. Informasi yang dikumpulkan

terkait dengan topik permasalahan yang akan dikerjakan

2. Perancangan dan Pembuatan Alat

Perancangan dan pembuatan alat diawali dengan pembuatan perangkat keras

dan perangat lunak berupa program yang terdiri dari beberapa bagian seperti yang

dapat dilihat pada Gambar 1.1. Berdasarkan blok diagram perancangan, masukan

berupa kuat lemahnya pukulan akan mempengaruhi nilai resistansi dari sensor FSR.

Nilai resistansi FSR akan mempengaruhi tegangan input pada ADC. ATmega 8535

bertugas untuk mengkonversi tegangan berupa data analog menjadi data digital agar

bisa diolah oleh Raspberry Pi. Selanjutnya data masukan dari ATmega 8535 akan

diolah lebih lanjut dalam Raspberry Pi dengan melewati Logic Level Converter

terlebih dahulu karena ada perbedaan logika high dan low antara ATmega 8535 dan

Raspberry Pi. Raspberry Pi bertugas untuk memproses data kiriman dari ATmega

8535 untuk selanjutnya menghasilkan suara demung yang sudah direkam dan

disimpan dalam SD Card melalui speaker aktif yang dihubungkan dengan port jack

audio 3.5 mm yang ada di Raspberry Pi. Selector switch digunakan untuk memilih

memainkan laras slendro atau pelog kemudian ditampilkan dalam layar LCD. Push

button switch digunakan untuk menghilangkan suara dengung pada pemukulan bilah

sebelumnya. Push button switch berfungsi sebagai pathet dengan cara menekan

tombol push button switch sehingga tidak terjadi penumpukan suara demung

sebelumnya dengan suara demung yang baru dipukul.

(23)

3. Pengambilan Data dan Pengujian

Pengambilan data perlu dilakukan untuk menguji apakah alat telah bekerja

dengan baik sesuai dengan perancangan. Pengujian yang dilakukan meliputi:

pengujian FSR, pengujian algoritma peak detection, pengujian nada masukan,

pengujian keluaran sistem, pengujian volume, pengujian repeatability sistem, dan

pengujian sudut tabuhan.

4. Pembuatan Analisia dan Kesimpulan

Analisis dan pengambilan kesimpulan dirumuskan berdasarkan data yang

diperoleh dari hasil pengujian. Analisa sisetem mengacu pada kesesuain sistem yang

dibuat dengan perancangan sistem yang diharapkan. Dengan menganalisa data

pengujian dapat disimpulkan apakah alat yang dibuat bekerja dengan baik sesuai

dengan perancangan atau ada bagian tertentu dari sistem yang tidak sesuai dengan

perancangan. Jika terdapat perbedaan atau ketidaksesuaian maka akan di jelaskan

penyebab dari ketidak sesuaian atau perbedaan tersebut berdasarkan teori dan data

(24)

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Gamelan Jawa

Gamelan Jawa merupakan seperangkat instrumen sebagai pernyataan musikal yang

sering disebut dengan istilah karawitan [3]. Gambar Gamelan Jawa dapat dilihat pada

Gambar 2.1. Karawitan berasal dari bahasa Jawa yaitu dari kata dasar rawit yang berarti

rumit, berbelit-belit. Disamping itu, rawit juga berarti halus, cantik, berliku-liku dan enak.

Sedangkan arti kata gamelan sendiri sampai sekarang masih dalam dugaan-dugaan. Bisa jadi

kata gamelan terjadi dari pergeseran atau perkembangan dari kata gembel. Gembel adalah

alat untuk memukul. Karena cara membunyikan instrumen itu dengan dipukul-pukul.

Barang yang sering dipukul namanya pukulan, barang yang sering diketok namanya ketokan

atau kentongan, barang yang sering digembel namanya gembelan. Kata gembelan ini

bergeser atau berkembang menjadi gamelan. Mungkin juga karena cara membuat gamelan

itu adalah perunggu yang dipukul-pukul atau dipalu atau digembel, maka benda yang sering

dibuat dengan cara digembel namanya gembelan dan seterusnya gembelan berkembang

menjadi gamelan. Dengan kata lain gamelan adalah suatu benda hasil dari benda itu

digembel-gembel atau dipukul-pukul.

(25)

2.1.1. Fungsi Gamelan Jawa

Bagi masyarakat Jawa selain mempunyai fungsi estetika, gamelan juga berkaitan

dengan nilai-nilai sosial, moral, dan spiritual [3]. Keagungan gamelan sudah jelas tidak

terbantahkan lagi. Gamelan merupakan orkestra asli Indonesia. Duniapun mengakui bahwa

gamelan adalah alat musik tradisional timur yang dapat mengimbangi alat musik Barat yang

serba besar. Gamelan dapat digunakan untuk mendidik rasa keindahan seseorang. Dengan

kata lain gamelan dapat membentuk karakter pribadi seseorang. Orang yang biasa

berkecimpung dalam dunia karawitan, rasa setiakawan tumbuh, tegur sapa halus, tingkah

laku sopan dan sabar. Semua itu karena jiwa seseorang menjadi sehalus gendhing-gendhing.

Oleh sebab itu selain mendapatkan keterampilan dalam bermain gamelan, seseorang yang

belajar memainkan gamelan secara tidak langsung juga akan melatih kesabaran dan mengasa

kepekaan seseorang.

Gamelan adalah alat kesenian yang serba luwes. Gamelan dipergunakan (dibunyikan)

pada upacara-upacara tertentu (pagelaran-pagelaran) yang dapat dibagi menjadi 5 bagian

yaitu : (1) Gamelan dibunyikan untuk mengiringi pagelaran wayang, (2) mengiringi

tari-tarian, (3) mengiringi upacara sekaten, (4) mengiringi klenengan pada upacara nikah, dan

(5) mengiringi upacara kenegaraan atau keagamaan [3].Gambar 2.2. menunjukkan fungsi

Gamelan Jawa yang digunakan sebagai iringan musik pagelaran wayang kulit.

(26)

2.1.2. Titilaras Gamelan Jawa

Titilaras artinya tulisan atau tanda sebagai penyimpulan nada-nada yang sudah

tertentu tinggi-rendahnya [5]. Fungsi titilaras untuk mencatat notasi gendhing atau tembang

yang diperlukan dalam belajar karawitan atau tembang. Titilaras yang akan menentukan

sebuah permainan gamelan. Titilaras dalam gamelan ada dua macam, yaitu:

1. TitilarasSlendro (Sl), terdiri dari:

Penunggal : 1 : siji (ji)

Gulu : 2 : loro (ro)

Dhadha : 3 : telu (lu)

Lima : 5 : lima (ma)

Nem : 6 : enem (nem)

2. Titilaras Pelog (Pl), terdiri dari:

Penunggal : 1 : siji (ji)

Gulu : 2 : loro (ro)

Dhadha : 3 : telu (lu)

Pelog : 4 : papat (pat)

Lima : 5 : lima (ma)

Nem : 6 : enem (nem)

Barang : 7 : pitu (pi)

Dalam pemakaian sehari-hari, titilaras hanya disebut laras. Laras atau titilaras ini

mengacu pada suara atau sesuatu yang enak didengar dan dirasakan [5]. Ada pula titilaras

yang berarti nada, yang berasal dari bunyi gamelan. Laras (nada) mempunyai 3 sifat nada

dasar, yaitu: (1) tinggi rendah, yang disebabkan oleh banyak sedikitnya getaran dalam waktu

tertentu (frekuensi), (2) panjang pendek, disebabkan oleh irama terjadinya getaran pada

sumber bunyi (periode), dan (3) laras lirih, yang disebabkan oleh besar atau jauhnya getaran

(amplitudo). Titilaras demung slendro dalam ranah frekuensi dapat dilihat pada Tabel 2.1.,

sedangkan titlaras demung pelog dapat dilihat dalam Tabel 2.2. Komposisi nada-nada yang

tinggi dan rendah menghasilkan melodi. Komposisi nada-nada yang pendek dan panjang

(27)

Tabel 2.1. Titilaras demung slendro gamelan Kyahi Kanyutmesem

Pura Mangkunegaran dalam ranah frekuensi [6].

Nem 6 Penunggal 1 Gulu 2 Dhada 3 Lima 5 Enem 6 Penunggal 1

248 Hz 287 Hz 331 Hz 378 Hz 435 Hz 500 Hz 580 Hz

Tabel 2.2. Titilaras demung pelog gamelan Kyahi Kanyutmesem

Pura Mangkunegaran dalam ranah frekuensi [6].

Penunggal 1 Gulu 2 Dhada 3 Pelog 4 Lima 5 Enem 6 Barang 7

295 Hz 320 Hz 347 Hz 406 Hz 440 Hz 470 Hz 519 Hz

2.1.3. Demung

Saron demung atau yang biasa di sebut demung merupakan salah satu instrumen

gamelan yang termasuk dalam keluarga balungan. Demung berbentuk bilah persegi panjang

yang disusun berderet berdasarkan urutan titilaras dalam gamelan Jawa. Ukuran bilah

demung berbeda-beda untuk setiap nadanya dan hal ini mempengaruhi suara yang dihasilkan

ketika demung ditabuh. Secara fisik bentuk demung dapat dilihat pada Gambar 2.3. Dalam

satu set gamelan biasanya terdapat 2 buah demung dengan laras yang berbeda yakni pelog

dan slendro. Demung menghasilkan nada dengan oktaf paling rendah dalam keluarga

balungan, dengan ukuran fisik yang lebih besar. Demung memiliki wilahan yang relatif lebih

tipis namun lebih lebar daripada wilahan saron lainnya, sehingga nada yang dihasikan lebih

rendah. Tabuh demung biasanya terbuat dari kayu dan berbentuk seperti palu.

Teknik permainan demung atau cara menabuhnya ada yang sesuai dengan nada yang

ada pada notasi gendhing seperti pada pianika dan ada juga dengan teknik nada imbal.

Teknik imbal demung adalah menabuh secara bergantian antara demung 1 dan demung 2

sehingga menghasilkan jalinan nada yang bervariasi namun mengikuti pola tertentu. Cepat

lambatnya dan keras lemahnya penabuhan tergantung pada komando dari kendang dan jenis

gendhingnya. Pada gendhing Gangsaran yang menggambarkan kondisi peperangan

mislanya, demung ditabuh dengan keras dan cepat. Pada gendhing Gati yang bernuansa

(28)

demung ditabuh pelan atau lirih dengan tujuan agar suara vokal tidak tertutup oleh suara

demung yang lebih keras.

Gambar 2.3. Demung

Dalam memainkan demung, pada umunya tangan kanan memukul wilahan atau

lembaran logam dengan tabuh, lalu tangan kiri memencet wilahan yang dipukul sebelumnya

bersamaan dengan memukul wilahan demung lainnya. Hal ini bertujuan untuk

menghilangkan dengung yang tersisa dari pemukulan nada sebelumnya. Teknik ini disebut

memathet (kata dasr: pathet = pencet).

2.2. Raspberry Pi

Raspberry Pi biasanya disingkat Raspi atau RPi adalah komputer berukuran sebesar

kartu kredit yang dihubungkan ke monitor dan keyboard, merupakan salah satu Single Board

Computer (SBC) yang cukup populer [7]. Raspberry Pi merupakan komputer kecil yang

dapat digunakan dalam proyek-proyek elektronik dan masih banyak hal lain yang dapat

dilakukan oleh Raspberry Pi seperti yang dapat dilakukan oleh PC desktop diantaranya

adalah pengolah kata, pengolah angka, browsing internet, pemutar musik, pemutar film, dan

bermain game. Raspberry Pi juga dapat memainkan video definisi tinggi. Selain itu

Raspberry Pi juga bisa digunakan sebagai web server. Raspberry Pi pertama kali rilis pada

Februari 2012 yang dikembangkan oleh yayasan nirlaba Raspberry Pi Foundation yang di

(29)

2.2.1.

Raspberry Pi 2 Model B

Raspberry Pi 2 disebut juga Raspi 2 atau dapat disingkat RPi2 adalah generasi kedua

Raspberry Pi. Ia menggantikan Raspberry Pi 1 Model B + pada bulan Februari 2015 [8].

Bentuk fisik dari Raspberry Pi 2 dapat dilihat pada Gambar 2.4. Raspberry Pi 2 dapat

ditenagai oleh tegangan 5 Volt DC dengan rata-rata arus sekitar 1200mA atau lebih

tergantung dari berapa banyak perangkat tambahan yang digunakan. Power supply

menggunakan connector micro USB. Pada Raspberry Pi 2 terdapat 2 buah led sebagai

indikator dengan warna merah dan hijau. Led merah sebagai indikator power sedangkan led

hijau sebagai indikator aktivitas. Proses booting dan penyimpanan data menggunakan

microSD dan direkomendasikan berkapasitas 8GB dengan class 4 atau diatasnya.

Gambar 2.4. Bentuk fisik Raspberry Pi 2 [8]

Raspberry Pi model 2 B memiliki spesifikasi sebagai berikut [9]:

1. SoC : Broadcom 2836 (CPU, GPU, DSP, SDRAM)

2. CPU : 900MHz quad-core ARM Cortex-A7

3. GPU : Broadcom VideoCore IV @ 250 MHz

4. Memori : 1 GB (shared with GPU)

5. USB ports : 4

6. Video input : 15-pin MIPI camera interface (CSI) connector

7. Video Outputs : HDMI, composite video (PAL dan NTSC) via 3.5 mm jack

8. Audio input : I2S (Inter-IC Sound)

9. Audio outputs : Analog via 3.5 mm jack; digital via HDMI and I2S

10.Storage : MicroSD

(30)

12.Peripheral : 17 GPIO plus specific function, dan HAT ID bus

13.Power rating : 800mA (4.0 W)

14.Power source : 5 Volt via MicroUSB atau GPIO header

15.Size : 85.60mm x 56.5mm

16.Weight : 45g

2.2.2.

Raspberry Pi 2 Pinout

Raspberry Pi 2 memiliki 40 pinout yang dapat digunakan sebagai input atau output

maupun fungsi spesial seperti I2C, SPI, dan serial/UART [9]. Ke-40 pinout dari Raspberry

Pi 2 dapat dilihat pada Gambar 2.5. Ke-40 pin header Raspberry Pi 2 dapat dikelompokkan

sebagai berikut :

1. 17x – GPIO pins only 2. 1x – Serial/UART (TX,RX)

3. 1x – SPI bus (MISO,MOSI,SCLK,CS0,CS1) 4. 1x – I2C bus (SDA,SCL)

5. 2x – 5 Volt power pin yang terhubung langsung dengan power supply 6. 2x – 3,3 Volt power pin dengan arus maksimal 50mA

7. 8x –ground pins

(31)

2.3. Sistem Operasi Raspbian

Raspbian merupakan sistem operasi gratis yang berbasis pada Debian dan dioptimisasi

untuk perangkat keras Raspberry Pi [11]. Sistem operasi adalah satu set program dasar yang

membuat Raspberry Pi dapat bekerja. Raspbian memiliki fasilitas lebih dari sekedar sistem

operasi murni. Raspbian datang dengan lebih dari 35.000 paket program perangkat lunak

yang telah di pra-compile dalam format yang baik agar mudah dipasang pada Raspberry pi.

Awalnya Raspbian membuat lebih dari 35.000 paket Raspbian kemudian dioptimisasi

untuk performa terbaik pada Raspberry Pi dan telah diselesaikan pada bulan Juni 2012.

Sekarang Raspbian masih dalam pengembangan aktif dengan perhatian pada peningkatan

dan stabilitas performa.

Sebagai catatan, Raspbian tidaklah berafiliasi dengan Raspberry Pi Foundation.

Raspbian diciptakan oleh tim kecil yang memiliki dedikasi dan merupakan penggemar dari

perangkat keras Raspberry Pi untuk tujuan pendidikan. Raspbian merupakan sistem operasi

umum yang paling banyak digunakan orang pada Raspberry Pi. Sebagian besar proyek dan

tutorial tentang Raspberry Pi yang sering ditemui menggunakan sistem operasi ini.

2.4. Bahasa Pemrograman Python

Nama Python berasal dari salah satu acara komedi tahun 70-an yang disiarkan oleh

BBC [12]. Menurut Guido van Rossum pembuat bahasa Python, nama Python dipakai untuk

memeberikan suatu nama yang unik, pendek, dan sedikit misterius. Oleh karena itu Python

sama sekali tidak berhubungan dengan salah satu reptil buas.

Python merupakan salah satu dari sekian banyak bahasa pemrograman yang umum

digunakan pada saat ini dan hampir dapat beroperasi pada semua platform , seperti pada

keluarga Unix/Linux, Windows, Mac OS, ataupun yang lainnya. Tampilan pemrograman

Python pada Raspberry Pi dapat dilihat pada Gambar 2.6. Python termsuk bahasa

pemrograman yang cukup mudah untuk dipelajari karena sudah menggunakan bahasa

tingkat tinggi. Sintaks yang jelas dan elegan, serta dikombinasikan dengan modul-modul

(32)

Gambar 2.6. Pemrograman Python pada Raspberry Pi

Python dapat digunakan untuk berbagai macam aplikasi, mulai dari aplikasi

perkantoran, administrasi sistem operasi, aplikasi web, hingga simulasi yang membutuhkan

perhitungan tingkat tinggi. Python dapat digunakan untuk pemrograman yang memerlukan

dinamisme yang tinggi, aplikasi dalam skala besar yang membutuhkan orientasi objek,

fleksibelitas yang cukup tinggi, dan pengembangan waktu yang cepat.

2.5.

Force Sensitive Resistor

( FSR )

FSR merupakan sebuah lapisan tipis berbahan polimer (polymer thick film) yang nilai

resistansinya akan berubah jika diberikan gaya yang diterapkan pada permukaan sensor.

Sensitivitas gayanya dioptimalkan untuk digunakan dalam perangkat elektronis [13]. FSR

yang digunakan adalah keluaran Interlink Electronics Model FSR- 402, gambar FSR dapat

dilihat pada Gambar 2.7.

(33)

FSR pada dasarnya adalah sebuah resistor yang nilai resistansinya akan berubah

berdasarkan seberapa besar tekanan yang diterimanya. Karakteristik perbandingan antara

gaya dan hambatan dapat dilihat pada Gambar 2.8. Semakin besar gaya yang diberikan maka

resistansi yang dihasilkan akan semakin mengecil dan berlaku sebaliknya . Karakteristik

FSR dapat dilihat dalam Tabel 2.3.

Gambar 2.8. Perbandingan antara gaya dan hambatan FSR- 402 [13]

Untuk mengkonversi besarnya gaya yang diberikan memjadi tegangan (volt) pada FSR

dapat dilakukan dengan prinsip pembagi tegangan dengan menghubungkan seri FSR dengan

sebuah resistor kemudian masuk ke Op-Amp yang berfungsi sebagai buffer seperti pada

Gambar 2.9. Pemilihan nilai resitor RM untuk memaksimalkan jangkauan sensitivitas

kekuatan yang diinginkan dan untuk membatasi arus. Pengaruh nilai resistor RM dapat

dilihat pada Gambar 2.10. Arus melalui FSR harus dibatasi kurang dari 1 mA / cm persegi

dari kekuatan diterapkan. Arus bias rendah dari op-amp mengurangi kesalahan karena

impedansi sumber pembagi tegangan.

(34)

Tabel 2.3. Karakteristik FSR – 402 [13]

Parameter Nilai

Force Sensitivity Range < 100 g to > 10 kg

Pressure Sensitivity Range

< 1,5 psi to > 150 psi

(< 0,1 kg/cm2 to > 10 kg/cm2)

Stand-Off Resistansi >1M ohm

Device Rise Time 1-2 msec

Range Temperatur -30oC to +70oC

Dari rangkaian pembagi tegangan FSR pada Gambar 2.9. untuk menghitung besarnya nilai

tegangan keluar (VOUT) dapat digunakan Persamaan 2.1.

V OUT = V+ (RM / (FSR + RM)) (2.1)

Keterangan :

V OUT : Tegangan keluaran (Volt)

V+ : Tegangan VCC (Volt)

RM : Nilai resistor seri (Ohm)

FSR : Nilai hambatan FSR (Ohm)

(35)

2.6. ATmega 8535

ATmega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis arsitektur

RISC. Instruksi dikerjakan pada satu siklus clock. ATMega8535 mempunyai throughput

mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATMega8535 dapat bekerja dengan kecepatan

tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah. ATmega8535 memiliki beberapa fitur

atau spesifikasi yang menjadikannya sebuah solusi pengendali yang efektif untuk berbagai

keperluan yang telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter,

PWM dan analog comparator. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut memungkinkan

penggunaannya yang lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas

penggunaan mikrokontroler Atmega 8535 . Konfigurasi yang dimiliki oleh ATmega 8535

adalah:

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.

2. ADC internal sebanyak 8 saluran.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembanding

4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. SRAM sebesar 512 byte.

6. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write

7. Port antarmuka SPI

8. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

9. Antarmuka komparator analog

10.Port USART untuk komunikasi serial

11.Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengn kecepatan maksimal 16 Mhz.

ATmega 8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC

internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam pengoperasiannya ATmega 8535 dapat dikonfigurasi,

baik secara single ended input maupun differential input. ADC ATmega 8535 memiliki

konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau.

Selain itu ATmega 8535 juga memiliki 3 modul timer yang terdiri dari 2 buah timer/counter

8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bit. Ketiga timer/counter ini dapat diatur dalam mode yang

berbeda. Selain itu, semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi.

Masing-masing timer/counter ini memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur

(36)

Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter

(USART) merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki ATmega 8535 .

USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan

untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul

eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART. USART memungkinkan transmisi data

baik secara sinkron maupun asinkron , sehingga dengan memiliki USART pasti kompatibel

dengan UART. Pada ATmega 8535 secara umum pengaturan mode sinkron dan asinkron

adalah sama. Perbedaannya hanya terletak pada sumber clock saja. Jika pada mode sinkron

hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersama-sama. Sedangkan pada mode

asinkron masing-masing peripheral memiliki sumber clock sendiri. Dengan demikian secara

hardware untuk mode sinkron menggunakan 3 buah pin yaitu TXD, RXD, dan XCK.

Sedangkan pada mode asinkron hanya membutuhkan 2 buah pin yaitu TXD dan RXD.

2.6.1. Konstruksi ATmega 8535

Atmega 8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data dan

memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah.

a. Memori Program

ATmega 8535 memiliki kapasitas memori program sebesar 8 Kbyte yang terpetakan

dari alamat 0000h-0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit.

Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian

program aplikasi.

b. Memori Data

ATmega 8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi

menjadi tiga bagian, yaitu register serba guna, register input output dan SRAM.

ATmega 8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register input output

yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM atau dapat juga diakases

sebagai input output, dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.

c. Memori EEPROM

ATmega 8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari

memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses

dengan menggunakan register-register input output yaitu register EEPROM Addres,

(37)

2.6.2. Konfigurasi Pin ATmega 8535

ATMega memiliki 40 pin dengan 32 pin diantaranya digunakan sebagai port paralel.

Satu port paralel terdiri dari 8 pin, sehingga jumlah port pada mikrokontroler adalah 4 port,

yaitu port A, port B, port C dan port D. Sebagai contoh adalah port A memiliki pin antara

port A.0 sampai dengan port A.7, demikian selanjutnya untuk port B, port C, port D.

Diagram pin mikrokontroler dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11. Konfigurasi pin ATmega 8535

Berikut adalah penjelasan mengenai pin yang terdapat pada mikrokontroler ATmega 8535:

1. Vcc, Tegangan suplai (5 volt)

2. GND, Ground

3. RESET, Input reset level rendah, pada pin ini selama lebih dari panjang pulsa

minimum akan menghasilkan reset walaupun clock sedang berjalan. RST pada pin 9

merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2

machine cycle maka sistem akan di-reset

4. XTAL 1, Input penguat osilator inverting dan input pada rangkaian operasi clock

internal

5. XTAL 2 ,Output dari penguat osilator inverting

6. Avcc, Pin tegangan suplai untuk port A dan ADC. Pin ini harus dihubungkan ke Vcc

walaupun ADC tidak digunakan, maka pin ini harus dihubungkan ke Vcc melalui

(38)

7. Aref, pin referensi tegangan analog untuk ADC

8. AGND, pin untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board

memiliki analog ground yang terpisah

9. 4 buah port yaitu, Port A mulai dari pin 33 sampai dengan pin 40. Port B mulai dari

pin 1 sampai dengan pin 8. Port C mulai dari pin 22 sampai dengan pin 29. Port D

mulai dari pin 14 sampai dengan pin 20. Merupakan 8 bit directionalport I/O. Setiap

pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output

buffer setiap port dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED

secara langsung. Data Direction Register masing-masing port harus di-setting

terlebih dahulu sebelum masing-masing port digunakan. Bit-bit DDR diisi 0 jika

ingin memfungsikan pin-pin port sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.

Selain itu, pin-pin pada setiap port juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus

seperti berikut:

a. Port A

PA.7 : ADC7 (ADC Input Channel 7)

b. Port B

PB.7 : SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB.6 : VISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB.5 : VOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

PB.4 : SS (SPI Slave Select Input)

PB.3 : AIN1 (Analog Comparator Negative Input)OCC (Timer/Counter0 Output

Compare Match Output)

PB.2 : AIN0 (Analog Comparator Positive Input)INT2 (External Interrupt2 Input)

(39)

PB.0 : T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)XCK (JSART External Clock

Input/Output)

c. Port C

PC.7 : TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2)

PC.6 : TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)

PC.1 : SDA (Two-Wire Serial Bus Data Input/Output Line)

PC.0 : SCL (Two-Wire Serial Bus Clock Line)

d. Port D

PD.0 : RDX (UART input line)

PD.1 : TDX (UART output line)

PD.2 : INT0 (external interrupt 0 input)

PD.3 : INT1 (external interrupt 1 input)

PD.4 : OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output)

PD.5 : OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output)

PD.6 : ICP (Timer/Counter1 input capture pin)

PD.7 : OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)

2.6.3.

Analog to Digital Converter

( ADC )

Analog to Digital Converter atau yang biasa disebut ADC adalah pengubah data

masukan analog menjadi data digital [14]. Pada umunya ADC digunakan sebagai perantara

yang menghubungkan antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistem komputer untuk

proses komputasi. Sistem komputer membutuhkan ADC untuk dapat mengolah data sensor

analog. Oleh sebab itu data dari sensor analog seperti sensor suhu, cahaya, tekanan atau

berat, aliran dan sebagainya harus diubah terlebih dahulu menjadi data digital dan kemudian

diukur dengan menggunakan sistem digital atau komputer.

ADC memiliki dua prinsip karakteristik, yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog dikonversikan

ke dalam bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya

dinyatakan dalam sample per second (SPS). Semakin besar kecepatan sampling dari sebuah

(40)

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 nilai diskrit. ADC 10 bit memiliki 10 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat

dinyatakan dalam 1024 nilai diskrit. ADC 10 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil

konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit. Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi

sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan

tegangan referensi seperti pada Persamaan 2.2.

Data ADC = (Vin/Vref) x Maksimal Data (2.2)

Keterangan:

Data ADC : Besarnya nilai ADC

Vin : Tegangan masukan (Volt)

Vref : Tegangan referensi (Volt)

Maksimal Data : Nilai ADC maksimal

Sebagai contoh, bila tegangan referensi (Vref) sebesar 5 volt, tegangan input sebesar

4 volt, maka rasio input terhadap referensi adalah 80%. Jika menggunakan ADC 8 bit

dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 80% x 255 = 204

(bentuk desimal) atau 11001100 (bentuk biner).

2.7.

Waveform Audio File Format

( WAV )

File WAV merupakan standar format file audio digital yang digunakan untuk

menyimpan data gelombang [16]. Dengan menggunakan file ini dimungkinkan rekaman

audio yang akan disimpan dengan tingkat sampling dan bit rate yang berbeda. File WAV

sering disimpan dalam 44.1 KHz, 16-bit, format stereo, yang merupakan format standar yang

digunakan untuk CD audio. WAV merupakan singkatan dari Waveform Audio File Format

dan cara pengucapannya menjadi “wave”.

WAVE atau WAV seperti nama file ekstensinya adalah standar format file audio yang

digunakan oleh Microsoft dan IBM untuk menyimpan aliran bit audio pada komputer.

WAVE juga merupakan aplikasi dari metode bentuk aliran data Resource Interchange

Format (RIFF) untuk menyimpan data dalam chunks. Sistem Windows menggunakan

(41)

2.8.

Moving Average Filter

Moving average merupakan salah satu filter yang paling sering digunakan dalam

pengolahan sinyal digital karena moving average adalah filter yang paling mudah dipahami

dan sederhana [17]. Meskipun tidak begitu kompleks, moving average dapat mengurangi

noise acak secara optimal dan memperhalus respon yang sangat tajam. Sesuai dengan

namanya, moving average bekerja dengan cara merata-rata beberapa titik dari sinyal

masukan untuk menghasilkan suatu nilai rata-rata pada setiap tititk sinyal keluaran. Bentuk

persamannya moving average dapat dilihat pada persamaan 2.3.

y [i] =

� ∑�−�= �[ + ]

(2.3)

Keterangan :

y [i] : Sinyal output

M : Jumlah data yang dirata-rata

x [i+j] : Sinyal input

2.9. Penguatan dan Pelemahan Sinyal Suara

Penguatan dan pelemahan sinyal berkaitan dengan desibel. Desibel merupakan satuan

yang cukup banyak digunakan sebagai skala penguatan ataupun pelemahan dalam sebuah

rangkaian elektronika seperti pada peralatan audio maupun komunikasi [18]. Pada dasarnya

desibel adalah satuan yang menggambarkan suatu perbandingan atau rasio antara masukan

dan keluaran. Selanjutnya desibel sering disingkat menjadi “dB” yang dapat diartikan sebagai perbandingan antara dua besaran dalam skala logaritma. Rangkaian audio penguatan

sinyal suara bersifat tidak linear (non linear) sehingga tidak dapat menggunakan perkalian

kelipatan langsung.

Dalam perhitungan desibel, penguatan atau Gain suatu sinyal akan ditandai dengan

tanda “+” (positif) sedangkan pelemahan atau Loss akan ditandai dengan tanda “-“ (negatif). Dengan demikian jika sinyal keluaran +3dB dari sinyal masukan maka hal ini menandakan

terjadinya penguatan keluaran sebanyak 3dB dari sinyal masukan. Sebaliknya jika sinyal

keluaran -3dB dari sinyal masukan yang artinya adalah telah terjadi pelemahan sinyal

(42)

telah terjadi pelemahan sebesar setengah dari daya sinyal awal. Perbandingan penguatan dan

pelemahan dapat dilihat pada Persamaan (2.4).

+/- dB = 20 log10 (O / I) (2.4)

Keterangan:

+/- dB : Penguatan / pelemahan sinyal

O : Sinyal keluaran

I : Sinyal masukan

2.10.

Bi-Directional

Logic

Level Converter

Bi-Directional Logic Level Converter merupakan suatu perangkat yang berfungsi

untuk mengkonversi tegangan dari 5V menjadi 3,3V atau sebaliknya dari 3,3V menjadi 5V.

Biasanya perangkat ini digunakan untuk mengkonversi logika tegangan high atau low yang

diwakili oleh angka bilangan biner 1 atau 0. Elektronik digital mengandalkan logika biner

untuk menyimpan, memproses, dan mengirimkan data atau informasi. Logika Biner

mengacu pada salah satu dari dua status ON atau OFF.

Saat ini perangkat elektronik memiliki standar TTL atau Transistor-Transistor Logic

yang berbeda. Ada yang menggunakan standar 5V ada yang menggunakan standar 3,3V

untuk logika high. Contohnya seperti pada ATmega 8535 yang menggunakan standar 5V

dan Raspberry Pi yang menggunakan standar 3,3V untuk logika high. Oleh sebab itu untuk

menghubungkan kedua perangkat tersebut dibutuhkan Bi-Directional Logic Level Converter

agar level tegangan yang terbaca sesuai dengan spec perangkat masing-masing.

(43)

Bi-Directional Logic Level Converter menggunakan MOSFET BSS138 dengan

resistor pull-up seperti pada rangkaian Gambar 2.12. LV dan HV merupakan tegangan

referensi sedangkan LV1 dan HV1 merupakan input dan output tegangan. LV diberi

tegangan referensi 3,3V sedangkan HV diberikan tegangan referensi 5V [22].

(44)

26

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Perancangan Sistem Secara Umum

Secara umum perancangan diawali dengan studi literatur, yaitu mencari bahan dan

sumber pustaka yang meliputi teori-teori yang berkaitan dengan penelitan. Teori yang

didapat akan menjadi dasar dari penelitian ini, baik dalam perancangan alat maupun analisa

data. Setelah itu dilanjutkan dengan pengambilan sumber data nada yang berasal dari

instrumen demung laras slendro dan pelog kemudian file rekaman disimpan dalam SD Card.

Diagram blok perancangan sistem dapat dilihat pada Gambar 3.1.Selanjutnya perancangan

dilanjutkan dengan membagi sistem menjadi dua bagian besar yaitu perancangan perangkat

keras dan perancangan perangkat lunak sistem.

Gambar 3.1. Perancangan sistem

Perancangan perangkat keras dapat dibagi menjadi perancangan sistem mainboard,

catu daya sistem, rangkaian sensor FSR, selectorswitch, micro switch, penampil LCD 16x2,

perancangan bentuk fisik demung dan perancangan tabuh pengujian demung. Sistem

mainboard berisi Raspberry Pi 2 sebagai otak dari sistem yang dapat diprogram dan disana

juga terdapat slot SD Card untuk menyimpan sample nada demung yang telah direkam. Catu

daya sistem sebagai sumber tegangan untuk mengoperasikan mainboard dan sensor FSR.

Rangkaian sensor digunakan untuk membaca besaran fisik berupa penabuhan terhadap bilah

kayu demung elektronik. Selector switch digunakan untuk memilih meminkan nada laras

slendro atau pelog. Push button switch digunakan untuk menghilangkan suara dengung pada

(45)

menekan tombol push button switch sehingga tidak terjadi penumpukan suara demung

sebelumnya dengan suara demung yang baru dipukul. Penampil LCD berfungsi untuk

menampilkan laras yang sedang dipilih. Perancangan bentuk fisik demung meliputi dimensi

dan bentuk demung elektronik dan tabuh pengujian yang terbuat dari bahan dasar kayu.

Perancangan perangkat lunak dapat dibagi menjadi program pembacaan sensor FSR,

pengolahan data sensor FSR, program memainkan nada, dan program penampil LCD .

Program pembacaan sensor FSR dilakukan dengan cara mengkonversi data analog menjadi

data digital oleh ADC dan kemudian dilakukan pengolahan data dengan menggunakan filter

moving average. Selanjutnya data sensor yang telah di filter dijadikan acuan untuk

memainkan nada demung elektronik berdasarkan bersarnya nilai tegangan yang terbaca oleh

sensor FSR. Setelah alat yang dibuat sudah selesai, maka dilakukan pengambilan data dan

pengujian alat untuk memastikan bahwa alat yang dibuat sudah sesuai dengan yang

diinginkan. Kemudian data yang telah diambil akan diolah dan dianalisis.

3.2. Sumber Nada

Sumber nada pada penelitian ini berasal dari rekaman gamelan perunggu milik

Universitas Sanata Dharma yang dikelola oleh Unit Kegiatan Mahasiswa Seni Karawitan

yang berada di kampus I Mrican. Gamelan yang direkam secara khusus instrumen demung

dengan laras pelog dan slendro. Rekaman intrumen demung tersebut kemudian disimpan

dalam format audio WAVE menggunakan software Matlab dengan bantuan laptop.

Berikut adalah spesifikasi file audio WAV secara lengkap:

1. Sample Rate : 44,1 KHz

2. Channel : Mono

3. Bits per Sample : 16 bit

4. Teknik Kompresi : PCM (Pulse Code Modulation)

5. Durasi Rekaman : 6 detik

Masukan berupa suara demung yang digunakan sebagai sumber nada rekaman. Setelah

nada direkam maka perlu dilakukan proses normalisasi dengan tujuan amplitudo saat nada

dimainkan bisa maksimal. Proses normalisasi diperlukan karena besarnya amplitudo pada

setiap sample nada demung berbeda saat melakukan proses rekaman. Setelah proses

normalisai dilanjutkan dengan pemotongan sinyal. Pemotongan sinyal ini dilakukan untuk

(46)

yang terekam benar-benar hanya suara demung yang akan digunakan sebagai sample nada

suara demung. Proses pengambilan sumber nada demung dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Diagram alir proses pengambilan sumber nada

Pada penelitian ini digunakan 7 buah nada rekaman demung laras pelog dan 7 buah

(47)

disimpan di dalam SD Card dengan nama seperti pada Tabel 3.1. untuk laras slendro, .

sedangkan untuk laras pelog disimpan dengan nama seperti pada Tabel 3.2.

Tabel 3.1. Nada rekaman demung laras slendro

NO Nada Nama File

1 Enem Rendah Sl s6ren.wav

2 Siji Sl s1.wav

3 Loro Sl s2.wav

4 Telu Sl s3.wav

5 Lima Sl s5.wav

6 Enem Sl s6.wav

7 Siji Tinggi Sl s1ting.wav

Tabel 3.2. Nada rekaman laras demung pelog

NO Nada Nama File

1 Siji Pl p1.wav

2 Loro Pl p2.wav

3 Telu Pl p3.wav

4 Papat Pl p4.wav

5 Lima Pl p5.wav

6 Enem Pl p6.wav

7 Pitu Pl p7.wav

Setelah mendapatkan sample nada dari tiap-tiap bilahan demung baik laras slendro

maupun pelog, selanjutnya sample nada disimpan dalam satu file direktori untuk nantinya

diolah dalam proses menentukan kuat lemahnya volume yang dihasilkan.

3.2.1. Pengaturan Volume Nada

Pada penelitian ini demung elektronik dirancang untuk dapat merespon kuat lemahnya

tabuhan dengan volume suara yang dihasilkan sehingga kuat lemahnya tabuhan akan

sebanding dengan volume suara yang dihasilkan. Demung elektronik dirancang untuk dapat

memainkan 3 tingkatan volume yang berbeda mulai dari lirih, sedang, hingga keras yang

(48)

setiap bilahan demung agar dapat memainkan 3 tingkatan volume yang berbeda dengan nada

yang sama.

Pengolahan sample nada dilakukan dengan software Matlab dengan cara mengalikan

amplitudo dari sample suara rekaman tiap nada sehingga timbul pelemahan sinyal suara yang

diinginkan. Untuk menentukan faktor pengali (amplitudo) pelemahan sinyal digunakan

Persamaan (2.4) sehingga didapat data seperti pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3. Pelemahan sinyal suara

No Tingkatan Volume Pelemahan Sinyal (dB) Amplitudo Sinyal

1 Level 3 (keras) 0 1

2 Level 2 (sedang) -6 0,49

3 Level 1 (lirih) -12 0,24

Pelemahan sinyal suara menggunakan kelipatan -3dB. Pelemahan sinyal sebesar 0dB

untuk level 1, -6dB untuk level 2, dan -12dB untuk level 3 didasarkan pada pendengaran

subjektif peneliti dimana telah terjadi perbedaan yang cukup signifikan dari tiap tingkatan

volume tersebut berdasarkan suara yang mampu ditangkap oleh indra pendengaran manusia.

Setelah mendapatkan nilai amplitudo untuk masing-masing tingkatan volume maka

selanjutnya dilakukan perkalian dengan sample suara sehingga didapat 3 sample suara untuk

1 nada. Untuk laras slendro ada 7 bilah atau 7 nada sehingga total sample nada untuk laras

slendro = 21 sample nada. Begitu juga untuk laras pelog ada 7 bilah atau 7 nada sehingga

total sample nada untuk laras pelog = 21 sample nada. Keseluruhan sample nada ini disimpan

dalam SD Card untuk kemudian akan dipanggil dalam program memainkan nada sehingga

dihasilkan suara demung sebagai keluaran sistem.

3.3. Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras demung elektronik secara umum dapat dibagi menjadi 6

bagian. Bagian catu daya berfungsi sebagai supply daya untuk Raspberry dan sensor.

Rangkaian