v
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas segala limpahan berkat dan Rahmat-Nya sehingga skripsi yang
berjudul ”PERANCANGAN MODUL PEMBELAJARAN HURUF
BRAILLE BERBASIS MIKROKONTROLER UNTUK MEMBANTU PROSES BELAJAR DISABILITAS NETRA” ini dapat diselesaikan penulis dengan tepat waktu. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.
Selama proses penyusunan skripsi ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak, sehingga pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana.
2. Bapak Wayan Gede Ariastina, ST., M. Eng. Sc. Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak I Gusti Agung Putu Raka Agung, ST., MT. selaku dosen
pembimbing I yang telah banyak memberikan arahan, waktu, semangat, serta saran-saran selama penyusunan laporan.
4. Bapak Pratolo Rahardjo, ST., MT. selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan arahan, waktu, semangat, serta saran-saran selama penyusunan laporan.
5. Kedua orang tua dan keluarga yang telah memberikan doa dan dukungan secara moral maupun non moral.
6. Rekan-rekan Himpunan Mahasiswa Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana, seluruh anggota UKM Robotec Universitas Udayana, KSR Fakultas Teknik Universitas Udayana.
7. Serta semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu.
vi
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih ada kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang konstruktif sangat diharapkan penulis demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang.
Akhir kata yang dapat penulis sampaikan, permohonan maaf kepada semua pihak jika dalam pembuatan skripsi ini melakukan kesalahan. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/ Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian skripsi ini.
Bukit Jimbaran, 15 Juli 2017
vii ABSTRAK
Disabilitas netra merupakan salah satu penyandang cacat fisik yang memiliki keterbatasan dalam melihat suatu objek. Keterbatasan yang dimiliki oleh penyandang disabilitas netra menyebabkan mereka harus menggunakan alat khusus untuk membantu mereka terutama untuk membaca. Salah satu cara yang digunakan untuk membantu disabilitas netra untuk membaca yakni dengan huruf braille. Tujuan dari penelitian ini yakni merancang modul pembelajaran huruf braille berbasis arduino ATMega 2560 untuk membantu proses belajar huruf braille disabilitas netra.
Metode modul pembelajaran huruf braille menggunakan Arduino ATMega 2560. Data yang diolah oleh Arduino ATMega 2560 berasal dari pin
keyboard yang ditekan dimana pin arduino akan berlogika low pada saat tombol
keyboard ditekan dan akan berlogika high pada saat tombol keyboard tidak
ditekan. Arduino akan mengolah data input sesuai dengan pin berlogika low dan diteruskan pada DFPlayer mini dan LCD. LCD akan menampilkan karakter tombol yang tertekan dan DFPlayer mini akan mengolah data yang diberikan oleh arduino dan memutar MP3 player yang telah tersimpan pada micro SD. Data tersebut akan diteruskan ke loudspeaker untuk dikonversi menjadi suara.
Hasil yang dicapai dari penelitian ini yakni sinkronisasi antara input
push button pada keyboard yang telah ditekan dengan output suara yang
dihasilkan oleh DFPlayer mini, serta tampilan karakter yang ditampilkan oleh LCD sudah sesuai dan benar. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan melihat hasil dari pengujian dan pembahasan rangkaian modul secara keseluruhan. Perancangan modul pembelajaran huruf braille berbasis arduino ATMega 2560 dibuat dengan desain modul yang fleksibel dan ringan agar dapat dipindahkan dengan mudah.
Modul pembelajaran huruf braille dapat digunakan selama 5,6 jam atau 336 menit dalam kondisi modul keyboard tanpa ditekan (stand by). Apabila modul pembelajaran huruf braille digunakan dalam kondisi modul keyboard ditekan dengan volume DFPlayer mini volume minimum atau volume maksimum, modul dapat digunakan selama 5,04 jam atau 302 menit 24 detik. Modul pembelajaran huruf braille berbasis arduino ATMega 2560 dapat dinyatakan berjalan dengan baik sesuai dengan perancangan.
viii ABSTRACT
The blind is one of the physically handicapped persons who has limited in view of an object. The limitations of the blind have caused them to use special tools to help them, especially to read. One of the ways used to help the blind to read is by braille. The purpose of this research is to design the learning module braille based Arduino ATMega 2560 to help the learning process of blind braille.
Braille learning module method using Arduino ATMega 2560. Data processed by Arduino ATMega 2560 comes from the keyboard pins are pressed where pin Arduino will be low logic when the keyboard keys are depressed and will be high logic when the keyboard keys are not pressed. Arduino will process the input data according to the low logic pin and forwarded to the mini DFPlayer and LCD. The LCD will display the suppressed button characters and mini DFPlayer will process the data provided by the arduino and play the MP3 player that has been stored on the micro SD. The data will be forwarded to the loudspeaker to convert into sound.
The results achieved from this research that synchronization between the push button input on the keyboard that has been pressed with the sound output generated by mini DFPlayer, as well as display the characters displayed by the LCD is appropriate and correct. This can be proved by looking at the results of the test and discussion of the whole module circuit. The design of learning module braille based Arduino ATMega 2560 made with flexible and lightweight module design to be moved easily.
Braille learning module can be used for 5.6 hours or 336 minutes under the condition of the keyboard module without being pressed (stand by). If the braille learning module is used under the condition of the keyboard module pressed with minimum volume or maximum volume of DFPlayer mini volume, the module can be used for 5.04 hours or 302 minutes 24 seconds. The learning module braille letters based on arduino ATMega 2560 can be stated to run well in accordance with the design.
ix DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Sampul Dalam ... i
Lembar Persyaratan Orisinalitas ... ii
Lembar Persyaratan Gelar ... iii
Lembar Pengesahan Skripsi ... iv
Ucapan Terima Kasih ... v
Abstrak ... vii
Abstract ... viii
Daftar Isi... ix
Daftar Gambar ... xii
Daftar Tabel ... xiv
Daftar Singkatan ... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan Penelitian ... 2 1.4 Manfaat Penelitian ... 2 1.5 Batasan Masalah ... 2 1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Muktahir ... 5
2.2 Tinjauan Pustaka ... 7
2.2.1 LCD (Liquid Crystal Display) ... 7
2.2.2 Arduino Mega ... 8
2.2.3 DFPlayer Mini ... 9
2.2.4 Loudspeaker ... 11
2.2.5 I2C Protokol ... 12
x BAB III METODE PERANCANGAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 16
3.2 Data ... 16
3.2.1 Sumber Data ... 16
3.2.2 Jenis Data ... 16
3.2.3 Metode Pengumpulan Data ... 16
3.3 Bahan Penelitian ... 17
3.4 Peralatan Kerja ... 17
3.5 Perancangan Modul Pembelajaran Huruf Braille Berbasis Arduino ATMega 2560 ... 18
3.5.1 Diagram Aliran Perancangan Modul Pembelajaran Huruf Braille Berbasis Arduino ATMega 2560 ... 18
3.5.2 Perancangan Rangkaian (Hardware) ... 21
3.5.2.1 Perancangan Rangkaian LCD ... 22
3.5.2.2 Perancangan Rangkaian DFPlayer Mini ... 26
3.5.2.3 Perancangan Rangkaian Keyboard . 27 3.5.2.4 Perancangan Sistem Secara Keseluruhan ... 29
3.5.3 Perangkat Lunak ... 30
3.5.3.1 Diagram Aliran (Flowchart) ... 31
3.5.4 Perancangan Plan Pengujian ... 32
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Realisasi Hasil Perancangan Modul Pembelajaran Huruf Braille ... 34
4.2 Pengujian dan Pembahasan Hasil Perancangan Modul Pembelajaran Huruf Braille ... 35
4.2.1 Pengujian dan Pembahasan Arduino ATMega 2560 dengan rangkaian LCD ... 35
xi
4.2.2 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian
Input Keyboard ... 38
4.2.3 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian DFPlayer Mini ... 43
4.2.4 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Secara Keseluruhan ... 49
4.2.4.1 Singkronisasi data input dengan output ... 49
4.2.4.2 Konsumsi daya listrik yang digunakan oleh modul huruf braille. 53 BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan ... 58
5.2 Saran ... 58
DAFTAR PUSTAKA ... 59
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Letak Posisi Titik huruf braille ... 5
Gambar 2.2 LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 ... 7
Gambar 2.3 Arduino Mega 2560... 9
Gambar 2.4 DFPlayer Mini ... 10
Gambar 2.5 Timing Diagram Read Multi Blok ... 10
Gambar 2.6 Timing Diagram CMD12 ... 11
Gambar 2.7 PCF8574 (I2C) ... 12
Gambar 2.8 Tampilan Software IDE Arduino ... 13
Gambar 3.1 Diagram alir perancangan modul pembelajaran huruf braille berbasis mikrokontroler ... 19
Gambar 3.2 Diagram blok sistem perancangan modul pembelajaran huruf braille berbasis arduino ATMega 2560 ... 21
Gambar 3.3 Contoh Rencana Tampilan Pada LCD ... 23
Gambar 3.4 Skematik rangkaian LCD 16 x 2 ... 26
Gambar 3.5 Skematik Rangkaian DFPlayer mini... 27
Gambar 3.6 Skematik Rangkaian keyboard ... 29
Gambar 3.7 Rangkaian sistem dari perancangan modul pembelajaran huruf braille berbasis arduino ATMega 2560 ... 30
Gambar 3.8 Tampilan Software Arduino 1.6.4 ... 31
Gambar 3.9 Diagram alir (flowchart) program dari sistem perancangan modul pembelajaran huruf braille berbasis arduino ATMega 2560 ... 32
Gambar 3.10 Plan pengujian perancangan modul pembelajaran huruf braille berbasis arduino ATMega 2560 ... 33
Gambar 4.1 Realisasi perancangan modul pembelajaran huruf braille berbasis mikrokontroler untuk membantu proses belajar disabilitas netra ... 34
xiii
Gambar 4.2 Diagram blok pengujian arduino ATMega 2560
dengan rangkaian LCD ... 36
Gambar 4.3 Hasil pengujian arduino ATMega 2560 dengan rangkaian LCD ... 37
Gambar 4.4 Diagram blok pengujian keyboard ... 38
Gambar 4.5 (a) Pengujian keyboard saat sebelum ditekan. (b) Pengujian keyboard saat setelah ditekan ... 41
Gambar 4.6 Contoh tampilan pada LCD pada saat tombol keyboard ditekan ... 41
Gambar 4.7 Diagram blok pengujian rangkaian DFPlayer mini ... 43
Gambar 4.8 Diagram blok pengujian konsumsi energi listrik ... 53
Gambar 4.9 Hasil pengujian modul keyboard tanpa ditekan ... 54
Gambar 4.10 Hasil pengujian modul keyboard ditekan dengan volume DFPlayer mini volume minimum ... 55
Gambar 4.11 Hasil pengujian modul keyboard ditekan dengan volume DFPlayer mini volume maksimum ... 55
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Perencanaan karakter yang akan tampil pada LCD ... 25
Tabel 3.2 Hubungan Pin LCD 16 x 2 dengan PCF8574 ... 25
Tabel 3.3 Hubungan PCF8574 dengan Pin Arduino ATMega 256 .. 26
Tabel 3.4 Hubungan Pin DFPlayer mini dengan ATMega 2560... 27
Tabel 3.5 Hubungan Pin keyboard dengan Pin ATMega 2560 ... 28
Tabel 4.1 Spesifikasi modul pembelajaran huruf braille ... 35
Tabel 4.2 Hasil pengujian rangkaian input keyboard ... 42
Tabel 4.3 Besar file yang digunakan oleh mp3 dan suara Mp3 ... 46
Tabel 4.4 Hasil pengujian DFPlayer Mini dengan input keyboard . 47 Tabel 4.5 Hasil pengujian keseluruhan sistem moduul belajar huruf braille ... 50
Tabel 4.6 Hasil pengujian konsumsi daya listrik dari modul pembelajaran huruf braille ... 56
xv
DAFTAR SINGKATAN
AVR = Alf and Vegard RISC
DC = Direct Current
DIP = Dual In-line Package
GND = Ground
I2C = Inter-Integrated Circuit
JP = Jumper
LCD = Liquid Crystal Display
Ma = miliAmpere
PCB = Printing Circuit Board
RX = Receiver
SCL = Serial Clock
SDA = Serial Data
SPI = Serial Peripheral Interface
TX = Transmitter
USB = Universal Serial Bus
V = Volt
Vc = Circuit Voltage
VCC = Voltage Common Collector
Vdc = Direct Voltage
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berdasarkan Undang-Undang (UU No. 4 Tahun 1997) tentang Penyandang Cacat pasal 1 ayat 1 menyatakan bahwa penyandang cacat dapat terbagi menjadi tiga, antara lain cacat fisik, cacat mental serta cacat fisik dan mental. Salah satu penyandang cacat yang menjadi perhatian khusus pada penelitian ini ialah disabilitas netra yang termasuk ke dalam penyandang cacat fisik. Keterbatasan yang mereka miliki menyebabkan sebagian orang yang menyandang disabilitas netra tidak dapat merasakan pendidikan yang layak seperti orang lain pada umumnya. Panti Dria Raba merupakan salah satu sekolah luar biasa disabilitas netra yang ada di kota Denpasar yang hingga saat ini masih menerapkan metode pembelajaran secara konvensional. Kurangnya fasilitas yang mendukung para pengajar di sekolah tersebut untuk mengajarkan siswanya membaca huruf braille, menyebabkan sang pengajar sulit untuk mengajarkan membaca, ditambah lagi siswa yang diajar memiliki kemampuan dalam mengingat huruf braille yang sulit, sehingga sang pengajar harus mengulangi kata yang sama berkali-kali. Penelitian yang dilakukan oleh Muktafin dkk, (2015), Asa Nanda dkk, (2013), dan Syahrul (2011) masih memiliki beberapa kekurangan seperti sulitnya booting program pada PC, kurangnya efisiensi dan fleksibilitas dari alat yang telah dibuat, sehingga penulis ingin mengajukan sebuah penelitian dengan mendesain ulang alat bantu pembelajaran huruf braille berbasis mikrokontroler yang dapat mempersingkat waktu penggunaan, serta lebih efisien dan fleksibel dari alat pada penelitian sebelumnya.
Alat yang akan dirancang pada penelitian ini menggunakan mikrokontroler arduino mega 2560 yang dapat memepermudah dalam proses pemrograman serta berfungsi sebagai kendali utama. Input arduino berasal dari keyboard yang berbentuk simbol hurufbraille dengan setandar jarak dan tinggi antara titik 2 mm dan memiliki diameter titik 2,5 mm berjumlah 42 buah push button. Mikrokontroler akan mengolah masukan dan keluaran menjadi suara dan tampilan pada LCD. Suara
2
yang dihasilkan oleh DFPlayer mini sama dengan tampilan huruf, angka, dan tanda baca pada LCD. Jika orang dengan disabilitas netra menggunakan keyboard maka akan ditampilkan text dan suara dari tombol keyboard yang ditekan tersebut.
Perancangan modul pembelajaran huruf braille berbasis mikrokontroler diharapkan mampu mempermudah proses pembelajaran huruf braille, dapat mempercepat siswa dalam menghafal huruf braille, dan membantu penggajar dalam proses pembelajaran huruf braille. Dengan demikian orang dengan disabilitas netra bisa belajar dengan mandiri dan hasil yang lebih baik.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah bagaimana perancangan modul pembelajaran huruf braille berbasis arduino ATMega 2560 untuk membantu proses belajar huruf braille disabilitas netra ?
1.3Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah merancang modul pembelajaran huruf braille berbasis arduino ATMega 2560 untuk membantu proses belajar huruf braille disabilitas netra
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
1. Dapat membantu pengajar dalam proses pengajaran huruf braille dengan lebih mudah tanpa mengulangi kalimat – kalimat alphabet.
2. Dapat mempermudah akses penggunaan alat bantu dalam proses pembelajaran huruf braille bagi pemula (siswa baru).
3. Dapat mempercepat dan meningkatkan kemampuan siswa disabilitas netra (tuna netra) dalam menghafal huruf braille dengan cepat.
4. Alat yang dirancang memiliki manfaat sebagai alat pengajaran kepada siswa disabilitas netra.
3
1.5 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari penelitian ini adalah:
1. Penelitian dilakukan pada Panti Dria Raba, Jalan Sersan Mayor Gede No. 11, Sanglah Dangin Puri, Denpasar.
2. Modul output suara yang digunakan adalah DFPlayer Mini dengan output suara berupa huruf a sampai dengan z, tanda baca titik (.), koma (,), tanda tanya (?), tanda seru (!), titik dua (:), spasi , dan angka dari 0 sampai 9.
3. Modul pembelajaran huruf braille hanya mencakup pembelajaran huruf alphabet dari a sampai dengan z, tanda baca titik (.), koma (,), tanda tanya (?), tanda seru (!), titik dua (:), spasi , dan angka dari 0 sampai 9.
4. Modul pembelajaran huruf braille tidak dapat mengeluarkan suara apabila pengguna menekan dua tombol atau lebih secara bersamaan.
5. Menggunakan mikrokontroler arduino ATMega 2560.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri dari pokok pembahasan yang saling berkaitan yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang pembuatan sistem perancangan modul huruf braille berbasis mikrokontroler untuk membantu proses pembelajaran disabilitas netra, Bab ini terdiri dari bagian rumusan masalah, tujuan dan manfaat, batasan masalah, serta sistematika penulisan dari alat yang akan direncanakan.
BAB II : KAJIAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan tentang tinjauan mutakhir yang digunakan pada penelitian ini. Bab ini juga membahas teori – teori yang mendukung dalam pembuatan hardware maupun software. Serta uraian tentang
Arduino Mega, DFPlayer mini, LCD (Liquit Crystal Display), dan
4
BAB III : METODE PERANCANGAN
Bab ini menguraikan tentang tempat dan waktu penelitian, data yang digunakan dalam penelitian, pemodelan sistem, teknik pengumpulan data, dan desain dari sistem yang akan dibuat. Perancangan perangkat keras pada penelitian ini meliputi diagram blok, perancangan rangkaian
Arduino Mega, rangkaian LCD, rangkaian DFPlayer mini, rangkaian
push button sebagai inputan dan perancangan skema sistem keseluruhan loudspeaker serta perancangan perangkat lunak yang meliputi diagram alir program.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Meliputi prosedur pengujian, hasil pengujian dan pembahasan tentang program yang telah dirancang dan diimplementasikan serta pengujian cara kerja alat yang dibuat.
BAB V : PENUTUP
Meliputi simpulan tentang hasil pembahasan pada bab sebelumnya, serta saran-saran untuk pengembangan penelitian lebih lanjut.
