Ayunan Bayi Otomatis Berbasis Mikrokontroler
( Automatic Baby Swing with Microcontroller )
Oleh
Yohan Purwo Nugroho NIM : 612004030
Skripsi
Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh Ijazah Sarjana Teknik Elektro
Konsentrasi Teknik Elektronika
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
Ayunan Bayi Otomatis Berbasis Mikrokontroler
( Automatic Baby Swing with Microcontroller )
Oleh
Yohan Purwo Nugroho NIM : 612004030
Skripsi ini telah diterima dan disahkan sebagai salah satu persyaratan guna mencapai gelar
SARJANA TEKNIK ELEKTRO dalam
Bidang Studi Teknik Elektronika
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
Disahkan oleh :
Pembimbing I Pembimbing II
iii INTISARI
Skripsi ini bertujuan untuk merancang dan merealisasikan sebuah
perangkat keras dan perangkat lunak berbasis mikrokontroler ARM CortexM0 LPC1114 yang diaplikasikan pada ayunan bayi otomatis yang bertujuan untuk meringankan beban orangtua dalam mengasuh bayi. Dengan ayunan yang dapat
digerakkan secara otomatis maka orangtua bisa menghemat tenaga untuk melakukan aktivitas lainnya.
Alat ini mampu menggerakkan ayunan secara otomatis dan memutarkan musik dengan menekan tombol pilihan atau dengan dengan memakai remote. Pengguna dapat menggerakkan ayunan dengan atau tanpa memainkan musik dan
dapat mengontrol ayunan dari jauh dengan remote. Sebagai penggerak dari ayunan ini digunakan prinsip medan magnet sehingga ayunan tidak akan berisik
dan pergerakan ayunannya akan mulus tanpa ada gangguan getaran seperti ayunan yang menggunakan penggerak dari motor maupun gear. Medan magnet yang
dihasilkan berasal dari magnet permanen dan solenoid. Sedangkan sebagai media penyimpanan lagu digunakan SD Card yang bisa dilepas untuk menambah atau mengurangi file lagu. Mekanik ayunan terbuat dari kayu olahan jenis MDV dan
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena
begitu besar kasih dan karuniaNya yang diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagai syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknik Elektro Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.
Semua usaha yang penulis lakukan tentu tidak akan berarti tanpa doa, dorongan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis
ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu yang telah memberi semangat dan mendoakan setiap malam, serta selalu
memaafkan jika aku melakukan kesalahan. Kasihnya tak pernah habis, dia selalu menjaga dan menyayangiku.
2. Bapak orang yang telah mengajarkanku tentang kedewasaan dan kehidupan,
tentang bagaimana menghadapi dan menyelesaikan suatu masalah serta memenuhi semua kebutuhanku selama aku kuliah.
3. Bapak F. Dalu Setiaji dan Bapak Lukas B. Setyawan yang telah meluangkan waktu untuk membimbing dan memberi arahan pada waktu pengerjaan
skripsi.
4. CayangQ Tyas Ikrar Ninggar yang selalu setia menemaniku, mendoakanku, memberi nasehat saat aku merasa putus asa, mendukung apa yang aku
lakukan dan mengajariku tentang kesabaran.
5. Adik-adikku Yonathan Galih Anindita dan Yulian Dani Waskita yang selalu
v
6. Seluruh tenaga pengajar FTJE UKSW yang telah memberikan banyak ilmu
agar kelak dapat bermanfaat saat aku terjun didunia kerja.
7. Pak Bambang, Pak Sentot, Pak Harto, Pak Budi, Mas Wicak, Mbak Tien,
Ranto, Mbak Tenong dan segenap laboran yang telah membantu selama kuliah dan pengerjaan skripsi ini.
8. Teman-teman seperjuangan di Lab XT yaitu Dancuk, Ivan, Hansen, Mas
Widhi, Ardi, Beha, Widji, Oong, Thomas, DK, Sitok, Sembir, Panjul, Luis dan teman-teman lain yang selalu siap membantu dalam pengerjaan skripsi
ini.
9. Teman seperjuangan di Elektro Daniel, Noven, Surya, Iwan, Jiemy, PakDhe, PakChe, Aldo, Kumiz, Arie, Trek, Fonso dan teman-teman lain yang selalu
membantu dan memberikan dukungan selama kuliah.
Banyak pihak yang mungkin tidak disebutkan disini karena keterbatasan ruang,
untuk itu penulis meminta maaf yang sebesar – besarnya.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam
skripsi ini, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari para pembaca sangat diharapkan untuk perkembangan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi
siapapun yang berkenan membacanya. Terima Kasih semoga Tuhan selalu memberkati kita semua.
Salatiga, Januari 2012
DAFTAR ISI
1.4. Sistematika Penilaian Tugas Akhir ………. 4
BAB II. LANDASAN TEORI ……….. 5
2.1. Mikrokontroler ARM CortexM0 LPC1114 ……….. 5
2.1.1. GPIO ……….. 10
2.1.2. TIMER ……….. 16
2.1.3. SPI (Serial Peripheral Interface bus) ……… 20
2.2. Ayunan ………. 24
2.3. Sensor Photointerruptor ……….. 25
2.4. Solenoid ……….. 26
2.5. Driver Solenoid ……… 29
2.6. Secure Digital Card (SDC) ………. 30
v
2.6.2. Inisialisasi MMC ……… 31
2.6.3. Proses Pembacaan Data ………. 32
2.7. WAVE File Format ………. 33
BAB III. PERANCANGAN ALAT ……… 35
3.1. Deskripsi Alat ……….. 35
3.2. Perancangan Elektronik ……… 35
3.2.1. Modul Mikrokontroler ……….. 36
3.2.2. Modul Photointeruptor ………. 37
3.2.3. Modul Driver Solenoid ………. 40
3.2.4. Modul control Utama ……… 41
3.2.5. Modul Penerima dan Pemancar Remote ……….. 42
3.3. Perancangan Perangkat Lunak (software) ……….. 44
3.4. Perancangan Mekanik (Hardware) ………. 49
3.4.1. Perancangan Solenoid ……….. 50
BAB IV. PENGUJIAN ALAT ……… 52
4.1. Pengujian Tiap Modul ………. 52
4.1.1. Pengujian Sensor photointerruptor ……….…. 52
5.2. Saran Pengembangan ………... 60
DAFTAR PUSTAKA ……… 61
LAMPIRAN A ( Blok Diagram dan Untai Lengkap )……….. 62
LAMPIRAN B ( Datasheet )………. 65
LAMPIRAN C ( Petunjuk Penggunaan Alat )……… 80
LAMPIRAN D ( Dokumentasi Alat )……… 82
vii
DAFTAR GAMBAR
HALAMAN
Gambar 1. Gambaran Keseluruhan Sistem ………. 5
Gambar 2.1. Gambar Blok Diagram LPC1114 ……….. 7
Gambar 2.2. Pin ARM CORTEX M0 LPC1114 ……… 9
Gambar 2.3. Write Operation ………. 15
Gambar 2.4. Read Operation ……….. 16
Gambar 2.5. Diagram blok dari Counter/Timer pada LPC1114302 ………….. 17
Gambar 2.6. Pin Penghubung pada SPI ………. 20
Gambar 2.7. Prosedur Operasi SPI ………. 22
Gambar 2.8. Diagram Pewaktuan SDC ……….. 23
Gambar 2.9. Gerak harmonik pada bandul ………. 25
Gambar 2.10. Sensor photointerruptor ……… 26
Gambar 2.11. Gambar kumparan berbentuk solenoid (a) dan arah masuk dan keluar lilitan (b) ………. 27
Gambar 2.12. Gambar arah medan magnet B (a) dan gaya magnet F1, F2 ……. 29
Gambar 2.13. Blok Diagram Driver Motor L298 ……… 30
Gambar 2.14. Pinout SDC ……… 31
Gambar 2.15. SDC Command Frame ………. 32
Gambar 2.16. Data Packet ……….. 33
Gambar 2.17. WAVE file format ………. 34
Gambar 3.1. Rangkaian photointerruptor ……….. 37
Gambar 3.3. Rangkaian photointerruptor ………. 39
Gambar 3.4. Gambar Peletakkan Sensor Photointerruptor ……….. 39
Gambar 3.5. Rangkaian Driver Solenoid menggunakan IC L298 ………. 40
Gambar 3.6. Diagram Modul Kontrol Utama ……… 41
Gambar 3.7. Koneksi MMC dengan mikrokontroler ………. 42
Gambar 3.8. Koneksi speaker dengan mikrokontroler ……….. 42
Gambar 3.9. Flowchart Kontrol Utama ………. 45
Gambar 3.10. Flowchart Sensor B ……….. 46
Gambar 3.11. Flowchart Sensor A(a) dan Sensor (c) ………. 47
Gambar 3.12. Flowchart WAV Playeri (1 lagu) ……….. 48
Gambar 3.13. Gambar Sketsa Perancangan Ayunan ……….. 50
Gambar 3.14. Koker ……… 51
Gambar 3.15. Koker dengan lilitan ……….. 51
ix
DAFTAR TABEL
HALAMAN
Tabel 1.1. Tabel Perbandingan Ayunan ………. 2
Tabel 1.2. Perbandingan Ayunan Motor DC dengan Medan Magnet ……….. 2
Tabel 2.1. Pin ARM CORTEX M0 LPC1114 ……….. 9
Tabel 2.2. Perbandingan Jumlah GPIO ……… 10
Tabel 2.3. Register-register yang terdapat pada GPIO ………. 11
Tabel 2.4. Bit pada GPIOnData ……… 11
Tabel 2.5. Bit pada GPIOnDIR ………. 12
Tabel 2.6. Bit pada GPIO interrupt sense register ……… 13
Tabel 2.7. Bit pada GPIO interrupt both edge sense register ………... 13
Tabel 2.8. Bit pada GPIO interrupt event register ……… 14
Tabel 2.9. Bit pada GPIO interrupt mask register ……… 14
Tabel 2.10. Bit pada GPIO raw interrupt status register ……… 14
Tabel 2.11. Bit pada GPIO masked interrupt status register ………. 15
Tabel 2.12. Bit pada interrupt register ……… 19
Tabel 2.13. Logic Input untuk Mengakses IC Driver Motor L298 ………. 30
Tabel 2.14. SPI Command Set ……… 32
Tabel 3.1. Tabel Konfigurasi Pin Mikrokontroler ………. 36
Tabel 3.2. Konfigurasi Pin PT2272 dengan LCP1114 ……….. 43 Tabel 4.1 Pengujian photointerupptor 53
Tabel 4.4 Pengujian Sudut Ayunan terhadap perubahan waktu 56
