Tuts Organ Elektronik Menggunakan Pengontrol Mikro.

(1)

Universitas Kristen Maranatha i

Tuts Organ Elektronik Menggunakan Pengontrol Mikro

Edwin / 0622030

Email :

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha

Jalan Prof. drg. Suria Sumantri, MPH 65, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Perkembangan teknologi peralatan elektronik diutamakan di jaman

sekarang. Peralatan mekanik dapat digantikan dengan peralatan secara elektronik.

Peralatan menggunakan elektronik lebih mudah untuk diperbaiki jika terjadi

kerusakan. Tuts organ pada umumnya bekerja secara mekanik. Tuts mekanik

dapat lebih mudah rusak seperti terjadi kekendoran pada palu atau peredam.

Pada Tugas Akhir ini dibuat tuts organ elektronik menggunakan sensor

dan pembangkit sinyal nada dengan pengontrol mikro. Tuts yang dibuat berfungsi

untuk dapat membedakan kuat sentuhan dari jari. Perbedaan kuat sentuhan akan

berpengaruh pada kuat suara yang dihasilkan. Pengontrol mikro digunakan untuk

mempermudah melakukan kendali secara komputer. Pengontrol mikro

mengendalikan satu input dari tujuh buah tuts dalam satu waktu dan output berupa suara yang dihasilkan sesuai dari input. Organ dibuat memiliki catu daya sehingga

dapat digunakan jika diberi catu daya langsung dari listrik jala-jala.

Tuts diuji dalam dua bagian yaitu pengujian sensor pada bagian LDR dan

microphone. LDR dapat memberikan perbedaan tegangan untuk berfungsi sebagai

on – off pada daerah pencahayaan 15 lux – 600 lux. Microphone menghasilkan tegangan sesuai dengan kuat sentuhan yang terbagi dalam 4 tingkat nada suara.

Suara yang dihasilkan menyerupai nada solmisasi dan hanya terdapat 1.56%

kesalahan pada frekuensi.

(2)

Universitas Kristen Maranatha ii

Electronic Organ Key Based On Microcontroller

Edwin / 0622030

Email :

Electrical Engineering, Engineering Faculty, Maranatha Christian University

Prof. drg. Suria Sumantri, MPH 65 Street, Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

Nowadays people focus on improvement the technology of electronic.

Mechanical instruments can be changed to electrical ones. Maintaining or

repairing electronic instruments is easier. Organ usually works mechanically

which is harder to repair if the key is broken. The broken key can happen on its

hammer or damper.

The Final Project is about creating electronic key organ using sensor and

signal tone generator based on microcontroller. Electronic key can sense the

tapping power from human finger. The different from the tapping power effects

on the power of sound that produced by microcontroller. Organ uses

microcontroller for easy control due to computerized programming.

Microcontroller controls one from seven inputs from the key in one time to

produce the frequency of sound appropriately. Organ has its own power converter.

LDR is tested on room lighting from 15 lux to 600 lux and as result LDR

can represent as on-off function. Microphone gives voltage depends on power of

the tapping and categories in 4 levels. Sound is produced almost the same with the

natural key and there is only 1.56% difference on the frequency.

(3)

Universitas Kristen Maranatha v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang Penelitian ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 1

1.3 Tujuan ... 1

1.4 Pembatasan Masalah ... 1

1.5 Alat yang Digunakan ... 2

1.6 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II LANDASAN TEORI ... 3

2.1Organ ... 3

2.1.1 Sejarah Organ ... 3

2.1.2 Cara Kerja Organ Elektronik ... 4

2.2MicrophoneElectretCondenser ... 6

2.3LightDependentResistor(LDR) ... 7

2.4LowPassFilter ... 9

2.4.1 LowPassFilter Pasif ... 9

2.4.2 LowPassFilter Aktif ... 10

2.5Mikrokontroler ATMEGA16 ... 11

2.5.1 Arsitektur ... 11

2.5.2 Register dan Memori ... 15

2.5.3 PortInput/Output ... 17

(4)

Universitas Kristen Maranatha vi

2.5.5 PulseWidthModulation (PWM) ... 18

2.5.5.1PWM CTC Mode Pada Timer 1 ... 19

2.5.5.2PWM Fast Mode Pada Timer 2 ... 20

2.6LiquidCrystalDisplay (LCD) ... 22

2.7LM7805 ... 23

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ... 24

3.1Perancangan Sensor Tuts ... 25

3.2Perancangan Pada Mikrokontroler ... 27

3.2.1 Perancangan Kendali Pada Mikrokontroler ... 27

3.2.2 Perancangan Program Mikrokontroler ... 29

3.3Perancangan Penguat Suara ... 32

3.3.1 Perancangan Filter ... 32

3.3.2 Pengaturan Kuat Suara ... 32

3.4Perancangan PowerSupply ... 34

3.5Perancangan Kotak Organ ... 34

BAB IV HASIL DAN ANALISA ... 37

4.1Data Pengamatan ... 37

4.1.1 Data Pengamatan Masukan ... 37

4.1.1.1Masukan LightDependentResistor Keadaan Ruang 600 Lux ... 37

4.1.1.4Sinyal Input Microphone Kategori DutyCycle 78.1% ... 39

(5)

Universitas Kristen Maranatha vii

4.1.1.6Sinyal Input Microphone Kategori DutyCycle

39.1% ... 42

4.1.1.7Sinyal Input Microphone Kategori DutyCycle 19.5% ... 43

4.1.2 Data Pengamatan Keluaran ... 45

4.1.2.1Sinyal Pada PWM ... 45

4.1.2.2Sinyal Pada Speaker ... 47

4.2Data Analisa ... 48

BAB V KESIMPULAN ... 49

5.1 Kesimpulan ... 49

5.2 Saran ... 49

DAFTAR PUSTAKA

(6)

Universitas Kristen Maranatha viii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Frekuensi Nada ... 5

Tabel 2.2 Konfigurasi Port ATMEGA 16 ... 17 Tabel 3.1 Penggunaan Pin Pada ATMEGA 16 ... 27

Tabel 4.1 Hasil Respon Tegangan Keluaran Pada LDR Cahaya Ruang 600

Lux ... 38

Lux ... 39

Tabel 4.4 Hasil Pembacaan Sinyal Pada Pin PWM ... 45

(7)

Universitas Kristen Maranatha ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gambar Pembagian Proses Suara Organ ... 5

Gambar 2.2 Gambar Skematik Microphone ... 6

Gambar 2.3 Bentuk dan Simbol LDR ... 7

Gambar 2.4 Karakteristik LDR Secara Umum ... 8

Gambar 2.5 Hubungan Input-Output LDR Secara Umum ... 8

Gambar 2.11 Pemetaan Memori ATMEGA 16 ... 16

Gambar 2.12 Pemetaan Register Timer 1 OCR1A ... 16

Gambar 2.13 Pemetaan Register Timer 2 OCR2 ... 17

Gambar 2.14 Duty Cycle ... 19

Gambar 2.15 Diagram Cara Kerja Pada Mode CTC Timer 1 ... 20

Gambar 2.16 Diagram Cara Kerja Pada Mode Fast PWM Timer 2 ... 21

Gamabr 2.17 Karakteristik LCD 16x2 ... 22

Gambar 2.18 Karakteristik LM7805 ... 23

Gambar 3.1 Diagram Blok Cara Kerja ... 24

Gambar 3.2 Skematik Tuts Organ ... 25

Gambar 3.3 Skematik Pin Mikrokontroler ... 28

Gambar 3.4 Diagram Alir Program ... 30

Gambar 3.5 Diagram Alir Sub-Program ... 31

Gambar 3.6 Skematik Rangkaian Pengaturan Kekuatan Suara ... 33

Gambar 3.7 Skematik Rangkaian PowerSupply ... 34

Gambar 3.8 Realisasi Organ Elektronik Secara Total ... 35

Gambar 3.9 Tampilan Depan Organ Elektronik ... 36

Gambar 3.10 Tampilan Belakang (Menyamping) Organ Elektronik ... 36

(8)

Universitas Kristen Maranatha x

Gambar 4.2 Tampilan LCD Saat Input 3.3 Vpp ... 40

Gambar 4.3 Bentuk Sinyal Microphone Untuk Output “Kuat” ... 41

Gambar 4.5 Bentuk Sinyal Microphone Untuk Output “Sedang” ... 42

Gambar 4.6 Tampilan LCD Saat Input 1 Vpp ... 43

Gambar 4.7 Bentuk Sinyal Microphone Untuk Output “Lemah” ... 44

Gambar 4.9 Bentuk Sinyal Pada PWM ... 46

(9)

LAMPIRAN A

(10)

(11)

LAMPIRAN B1

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

C-1

/*****************************************************

This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.3 Standard

Automatic Program Generator

http://www.hpinfotech.com

// Alphanumeric LCD Module functions

#asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC

(33)

C-2

#include <lcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x40

// 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;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

(34)

C-3

counter=counter+1;

push=push+1;

OCR1A=17190.97708;

fre=349;

}

void so(void)

(35)

C-4

counter=counter+1;

push=push+1;

OCR1A=12144.74899;

fre=494;

}

//---main---

void main(void)

{

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

(36)

C-5

// 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

Func0=In

PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization

Func0=In

PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=Out Func6=In Func5=Out Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In

Func0=In

// State7=0 State6=T State5=0 State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTD=0x00;

DDRD=0xA0;

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

(37)

C-6

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;

// Clock value: 12000.000 kHz

// Mode: CTC top=OCR1A

// OC1A output: Toggle

// OC1B output: Discon.

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer 1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=0x40;

(38)

C-7

// Mode: Fast PWM top=FFh

// OC2 output: Non-Inverted PWM

ASSR=0x00;

TCCR2=0x69;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: Off

// INT1: Off

// INT2: Off

MCUCR=0x00;

MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 750.000 kHz

// ADC Voltage Reference: AVCC pin

// ADC Auto Trigger Source: None

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x84;

(39)

(40)

C-9

sprintf(lcdamp,"%4d",temp);

sprintf(lcdfre,"%4d",fre);

sprintf(counter2,"%4d",counter);

sprintf(lcdpush,"%4d",push);

if(c>=cc && d>=dd && e>=ee && f>=ff && g>=gg && a>=aa && b>=bb)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

D-1

Data Pada PWM

Nada Do Nada Re

Nada Mi Nada Fa

(46)

D-2

Nada Ti

Data Pada Speaker

Nada Do

Amplituda Duty Cycle 19.5% Amplituda Duty Cycle 39.1%

(47)

D-3 Nada Re

Nada Mi

(48)

D-4

Nada Fa

(49)

D-5 Nada So

Nada Fa

(50)

D-6

Nada Ti

(51)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang masalah, identifikasi masalah, tujuan,

pembatasan masalah dan sistematika penulisan.

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi peralatan elektronik diutamakan di jaman

sekarang ini. Penggunaan alat secara mekanik dapat digantikan dengan elektronik.

Penggunaan elektronik mempermudah perbaikan jika terjadi kerusakan.

Pada alat musik organ, tuts menggunakan mekanik dapat terjadi

kekendoran atau kerusakan secara mekanik. Tuts pada umumnya menggunakan

mekanik dan pegas dan dipengaruhi gaya tekan yang diberikan pada tuts. Tuts

mekanik pada umumnya mempunyai kelemahan dalam kekuatan umur kelenturan

pegas.

Dalam tugas akhir ini, dibuat tuts organ elektronik yang dipengaruhi oleh

keras-lemah dan lama sentuhannya menggunakan mikrokontroler ATMEGA 16.

1.2 Perumusan Masalah

Bagaimana membuat tuts organ secara elektronik?

1.3 Tujuan

Membuat tuts organ elektronik dengan mikrokontroler ATMEGA 16.

1.4 Pembatasan Masalah

1. Organ dibuat dalam bentuk prototype.

2. Jumlah tuts organ yang dibuat tujuh buah mewakili satu tangga nada.

3. Suara yang dihasilkan adalah satu oktaf (nada C sampai B).

(52)

BAB I PENDAHULUAN 2

Universitas Kristen Maranatha

1.5 Alat yang digunakan

1. LDR dan Microphone sebagai sensor berfungsi sebagai tuts 2. Mikrokontroler sebagai pengontrol dan pembangkit suara

3. IC LM386 sebagai poweramplifier

4. LM7805 sebagai regulator tegangan catu daya

1.6 Sistematika Penulisan

Laporan Tugas akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:

• Bab I Pendahuluan

Bab ini berisi latar belakang masalah, identifikasi masalah, tujuan,

pembatasan maslaah dan sistematika penulisan.

• Bab II Landasan Teori

Bab ini berisi teori dasar dari organ, microphone, light dependent resistor

(LDR), low pass Filter, mikrokontroler ATMEGA 16, liquid crystal display (LCD), LM7805.

• Bab III Perancangan dan Realisasi

Bab ini berisi perancangan dan realiasasi pada sensor tuts, mikrokontroler,

penguat, serta diagram alir dari kerja organ elektronik dan algoritma

program, powersupply, kotak organ.

• Bab IV Data Pengamatan dan Analisis Data

Bab ini berisi data pengamatan dan hasil analisa pada pengujian LDR

dengan multimeter, microphone dengan osciloscope, dan sinyal output

berupa suara dengan menggunakan osciloscope.

• Bab V Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran yang dapat

(53)

49 Universitas Kristen Maranatha BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari alat yang telah dibuat.

Kesimpulan didapat dari hasil percobaan dan saran untuk perkembangan alat lebih

lanjut.

5.1 Kesimpulan

Berikut adalah kesimpulan dari Tugas Akhir yang telah dibuat:

• Tuts organ elektronik menggunakan mikrokontroler berhasil direalisasikan

dan bekerja pada cahaya ruang antara 15 lux – 600 lux.

• Frekuensi suara yang dihasilkan hanya terdapat perbedaan 1,56%. Hal ini

masih dapat ditolelir karena tidak terlalu jauh dari frekuensi tangga nada

solmisasi.

5.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan pengembangan

Tugas Akhir ini di masa mendatang adalah:

• Perlu dikaji penggunaan sensor perkusi elektronik untuk mendeteksi keras

lemah sentuhan.

• Alat yang direalisasi dikembangkan agar dapat melakukan sentuhan tuts

(54)

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. Lancaster, Donald E. 1975. Active-Filter Cookbook, Macmillan Pub.

2.

3.

Millman, J and Halkias, Christos C. 1988. Integrated Electronics,

Singapore: McGraw-Hill.

4.

Diefenderfer, A. J and Holton, Brian E. 1994. Principle of Electronics

Instruments, Florida: Saunders College Publishing.