11
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini akan dijelaskan perancangan hardware dan software dari rangkaian ekualiser.
3.1. Hardware Sistem
Perancangan sistem audio dengan remote control dengan bluetooth ini terdiri dari dua bagian modul, yaitu modul remote dan modul ekualiser. Bagian modul remote adalah modul untuk pengendalian jarak jauh yang berupa hp smart phone dan bagian modul ekualiser adalah modul yang terdiri dari ekualiser dimana ekualisernya menggunakan potensiometer digital yang dikontrol dengan mikrokontroler. Kedua bagian modul itu terhubung melalui bluetooth dengan diagram blok sebagai berikut :
12 3.1.1 Modul Ekualiser
Modul Ekualiser ini terdiri mikrokontroler, Keypad, LCD, modul bluetooth, rangkaian potensio digital, dan rangkaian ekualiser.
a. Mikrokontroler
Mikrokontroler yang digunakan pada skripsi ini adalah ATmega16. Kegunaan mikrokontroler pada bagian modul ekualiser adalah sebagai pengatur jalannya komunikasi pada bluetooth antara modul remote dan modul ekualiser dengan fitur USART-nya dan juga sebagai penerima inputan dari key atau tombol dan menampilkan masukan dari user pada LCD. Mikrokontroler ini yang juga akan mengatur potensiometer digital. Rangkaian mikrokontroler Atmega16 ditunjukkan pada Gambar 3.2.
13
Dibawah ini merupakan konfigurasi kegunaan pin ATmega16 pada modul ekualiser.
Tabel 3.1. Konfigurasi Kegunaan Pin ATMega16 pada Ekualiser
PORT Kegunaan
PORTA.0 KEY1
PORTA.1 KEY2
PORTA.2 KEY3
PORTA.3 KEY4
PORTA.4 KEY5
PORTB.2 CS (MCP42100)
PORTB.4 SCK (MCP42100)
PORTB.6 SI(MCP42100)
PORTC.0 RS LCD
PORTC.1 RW LCD
PORTC.2 EN LCD
PORTC.3 BL LCD
PORTC.4 D4 LCD
PORTC.5 D5 LCD
PORTC.6 D6 LCD
PORTC.7 D7 LCD
PORTD.0 to RX Bluetooth
PORTD.1 to TX Bluetooth
PORTD.2 POWER BLUETOOTH
14 b. Keypad
Rangkaian keypad atau tombol adalah rangkaian yang digunakan sebagai pemberi inputan dari user melalui sebuah key atau tombol. Rangkaian keypad ini menggunakan 5 buah switch dan 5 resistor 10 kΩ. Gambar 3.3 adalah realisasi keypad pada ekualiser dan rangkaian keypad ditunjukkan pada Gambar 3.4
Gambar 3.3. Realisasi Keypad pada Ekualiser
Gambar 3.4. Rangkaian Keypad pada Ekualiser
PIN uC3
PIN uc4
PIN uC5
PIN uC2 PIN uC1
S5 S4 S3 S2
S1
+V 5V
R5 10k R4 10k R3
10k R2
10k R1
c. LCD
LCD pada skripsi ini merupakan salah satu komponen pada bagian
digunakan untuk menampilkan menu pengaturan pada ekualiser. Melalui LCD ini ditampilkan juga inputan yang dimasukkan oleh pengguna. LCD yang digunakan pada skripsi ini merupakan LCD 16
setiap barisnya terdiri atas 16 karakter. LCD yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.5.
d. Modul Bluetooth
Untuk melakukan komunikasi pengiriman data antara ekualiser, digunakan
Pada skripsi ini digunakan modul
tegangan kerja 3,3 V dan menggunakan komunikasi serial untuk berhubungan dengan mikrokontroler.
pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6. Rangkaian Bluetooth pada Ekualiser
MODE
LCD pada skripsi ini merupakan salah satu komponen pada bagian
digunakan untuk menampilkan menu pengaturan pada ekualiser. Melalui LCD ini juga inputan yang dimasukkan oleh pengguna. LCD yang digunakan pada skripsi ini merupakan LCD 16×2. LCD ini memiliki 2 baris karakter dan setiap barisnya terdiri atas 16 karakter. LCD yang digunakan ditunjukkan pada
Gambar 3.5. LCD 16×2
Untuk melakukan komunikasi pengiriman data antara smartphone
, digunakan bluetooth sebagai sarana pengiriman data secara nirkabel. Pada skripsi ini digunakan modul Bluetooth HC-05. Modul bluetooth
tegangan kerja 3,3 V dan menggunakan komunikasi serial untuk berhubungan dengan mikrokontroler. Rangkaian Bluetooth pada ekualiser yang ditunjukkan
Gambar 3.6. Rangkaian Bluetooth pada Ekualiser
BLUETOOTH HC-05
LCD pada skripsi ini merupakan salah satu komponen pada bagian interface yang digunakan untuk menampilkan menu pengaturan pada ekualiser. Melalui LCD ini
juga inputan yang dimasukkan oleh pengguna. LCD yang digunakan ×2. LCD ini memiliki 2 baris karakter dan setiap barisnya terdiri atas 16 karakter. LCD yang digunakan ditunjukkan pada
smartphone dengan modul sebagai sarana pengiriman data secara nirkabel. bluetooth ini memiliki tegangan kerja 3,3 V dan menggunakan komunikasi serial untuk berhubungan Rangkaian Bluetooth pada ekualiser yang ditunjukkan
Gambar 3.6. Rangkaian Bluetooth pada Ekualiser
16
Agar dapat menjadi penghubung antara bluetooth ekualiser dengan bluetooth smartphone, perlu dilakukan pengaturan awal pada bluetooth ekualiser sebagai slave dan bluetooth smartphone sebagai master. Pengaturannya dapat dilakukan dengan menggunakan AT command secara serial. Software serial yang digunakan untuk memberikan command adalah jSerialyze. Gambar 3.7. merupakan sofware serial jSerialyze.
Gambar 3.7. Software Serial jSerialyze Berikut adalah perintah atau COMMAND yang digunakan :
1. Ketik AT pada sofware serial kemudian enter, setelah berhasil maka akan muncul tulisan OK pada bagian kiri dari command.
2. Kemudian ketik AT+ADDR? enter setelah berhasil maka akan muncul +ADDR : 98d3:31:4009e9. Perintah ini untuk dapat mengetahui addressing atau alamat dari bluetooth.
3. Lalu ketik AT+NAME=ekualiser enter, maka akan muncul tulisan OK. Perintah AT+NAME berfungsi untuk mengubah nama bluetooth.
4. Lalu ketik AT+ROLE=0 enter, maka apabila perintah berhasil dilakukan akan muncul tulisan OK. Perintah AT+ROLE=<parameter> digunakan untuk menggubah parameter menjadi Slave role “0”, Master role “1”, Slave-Loop role “2”.
17
dengan parameter “0”, menghubungkan modul ke banyak alamat“1”,atau sebagai Slave-Loop yaitu sebagai koneksi pasif “2”
6. Lalu AT+INIT enter, maka akan muncul tulisan OK. AT+INIT berfungsi untuk inisialisai SPP profil library.
7. ketik AT+STATE enter untuk mengetahui status apa yang dikerjakan bluetooth, apakah bluetooth itu INITIALIZED (initialized status), READY (ready status), PAIRABLE (pairable status), PAIRED (paired status), atau CONNECTED(connected status).
Gambar 3.8. Perintah AT Command pada Software Serial jSerialyze
Pada modul bluetooth ini, teradapat lampu LED yang menyatakan status konektivitas dengan bluetooth smartphone. Apabila bluetooth smartphone terhubung dengan modul bluetooth maka lampu LED1 akan menyala terus dan dan LED2 akan berkedip 2 kali dalam 1 detik terus, apabila tidak terhubung, lampu LED1 tidak akan menyala dan LED2 berkedip-kedip dalam waktu ½ detik.
e. Rangkaian Potensio Digital
18
pontensiometer mekanikal, dalam 1 buah IC tipe ini memiliki dua potensiometer digital.
Gambar 3.9. IC Potensiometer digital MCP42100
Dibawah ini merupakan tabel dari konfigurasi IC MCP42100
19
Rangkaian potensio digital ditunjukkan pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10. Rangkaian Potensio digital
CS
PB1 PW1 PA1 PB2 PW2 PA2 PB3PW3 PA3 PB4 PB5 PB6
PB7 PB8 PB9 PB10 PB11 PB12
PB14
PW4 PW5 PW6
PW7 PW8 PW9 PW10
PA4 PA5 PA6
PA7 PA8 PA9 PA10 PA11 PA12
PA13 PA14 PA15 PA16
PW11 PW12
PW13 PW14 PW15
PB13 PB15 PB16 PB17 PB18
20 f. Rangkaian Ekualiser
Digunakan rangkaian ekualiser yaitu 10 band x2 mini graphic equalizer type AF-030 yang berfungsi untuk mengatur suatu band frekuensi tertentu. Dibawah ini merupakan rangkaian ekualiser 10 band :
Gambar 3.11. Rangkaian Ekualiser
Gambar 3.12. Rangkaian Simulator RLC
= . 1 + . 2 + . 2
IN BYPASSOUTL
16kHz 8kHz 4kHz 2kHz 1kHz 500Hz 250Hz 125Hz 64Hz 32Hz
C24
10kp 15kpC16 33kpC18 47kpC20
VR1a VR2a VR3a VR4a VR5a VR6a VR7a VR8a
VR9a VR10a
470k 470kR4 470kR6 470kR8 470kR10 R12470k R14470k R16470k
R18
470k R20
470k R1
470R 470RR3 470RR5 470RR7 470RR9 470RR11 R13
21
= . Z2 + . R2
= ( + ) (4)
= (5)
Subtitusikanpersamaan (3) dan (4) ke persamaan (5) didapatkan
=
= ( ) .
= . (6)
= + , subtitusi I1dari persamaan (6) didapatkan
= . +
= 1 +
= (7)
= . + ( + ) , subtitusi I2 dari persamaan (7) didapatkan
= . + . ( + )
= + (8)
Dari persamaan (8) didapatkan :
= = + . ( + )
= + . +
= +
.
= +
.
. .
22 = + .(( . ). )
= (1+ 2. 1)+ 1. 1+ 2 2 1 2 1
( 1)(1+ 2. 1)
= 2 2 1 2 1+ 1. 1+ 2. 1+1
2
2 1 1+ 1
Pada persamaan 5 semuanya dibagi dengan
=
. .
=
=
Untuk pada persamaan (7) R2 bisa diabaikan karena R2 > R1
=
=
= ( )+ ( ( )( ) )+ ( )
= ( ) +( ) +
= ( ) + ( ) + (9)
= Real + Imajiner
= ( ) + ( ) +
= ( ) + ( ) +
= ( ) + ( ) −
23
Pada saat resonan Z = Real maka Imajinernya akan sama dengan 0
= ( + ) + ( ) − 1
( ) − = 0
( ) =
( ) = 1
=( )
= ( ) (11)
2 = ( )
= ( ) (12)
Pada saat resonan
= ( )
= + 1 , karena C1>C2 maka bisa diabaikan maka akan sama dengan
=
Saat resonan R1 minimum = R
24 Pada untai diatas nilai :
R1 = 330 Ω R2 = 330 Ω R3 = 10 kΩ
Rp = Rpotensio = 100 kΩ
Untuk dapat mengetahui nilai penguatan pada saat maksimum atau minimum maka gambar untai dibagi menjadi 2 yaitu :
Gambar 3.14. Rangkaian 1 Band Ekualiser Saat Maksimum Penguatan
1 = 1 +
VR1P = VR2
=V 2 = 2
= V 1 = 1
= +
= + V +
= . 3 + . 2 + . = ( 3 + 2) + .
= V2 . 3 +V2 . 2 + .
= V . 32 + V + .
25
= . 1 + .
= V1 . 1 + .
= V + .
− = V . (13)
= +
= +
= V . ( + ) (14)
= V + . ,subtitusi I dari persamaan (14) didapatkan
= V + V . + .
= V 1 + +
V = (15)
Subtitusi persamaan (15) ke persamaan (13) menghasilkan :
− = V .
= .
= . +
= 1 + (16)
Karena 1 = 2 maka :
26
= = 1 + (18)
Gambar 3.15. Rangkaian 1 Band Ekualiser Saat Minimum Penguatan
= V
= =
= =
= + +
= + V +
= . 3 + . 1 + .
= ( 3 + 1 ) + .
= . ( 3 + 1 ) + .
= V (1 + ) + .
= V (1 + ) + .
= . 1 + .
= . 2 + .
= . 2 + .
27
− = V . (19)
= + = +
= +
= V + (20)
= V + . , subtitusi I dari persamaan (20) didapatkan :
= V + V + .
= V 1 + + , karena 2 = 1 maka
= V 1 + +
= V 1 + +
V = (21)
Subtitusi persamaan (21) ke persamaan (19) dihasilkan :
− = V .
= .
= 1 + (22)
= = 1 + (23)
Bandingkan pada persamaan (18) dan persamaan (23) dihasilkan
persamaan (18) ˃ dari pada pada persamaan (23) jadi
(min) = 1 +
28 3.1.2. Modul Remote
Pada modul remote digunakan smartphone android yang berfungsi sebagai remote control. Digunakan smartphone android dikarenakan pada smartphone sudah memiliki screen dan bluetooth. Pada modul remote menggunakan protokol komunikasi bluetooth dengan komunikasi wireless (tanpa kabel) yang beroperasi pada pita frekuensi 2,4 GHz. Firework untuk membuat aplikasi android ini menggunakan aplikasi CORDOVA. CORDOVA adalah framework untuk membuat aplikasi android menggunakan bahasa pemrograman HTML,CSS, JAVA SCRIPT. Aplikasi CORDOVA juga digunakan untuk membuat aplikasi all platform handphone seperti iphone, android, blackberry. Untuk masing- masing platform harus menginstal sdk (standart development kit). Pada aplikasi CORDOVA untuk dapat membuat tampilan pada android digunakan bahasa pemrograman html css dan untuk memprogram logika kerja digunakan java script dan untuk mengakses Bluetooth (device utilty) diperlukan penginstalan plugin)
Langkah-langkah pembuatan aplikasi Android menggunakan Apache Cordova adalah seperti berikut ini:
1. Membuat aplikasi awal misal seperti berikut ini:
D:\cobamobile>cordova create form com.contoh.form FormInput Creating a new cordova project with name "FormInput" and id "com.contoh.form" at location "D:\cobamobile\form"
2. Tambahkan platform Android seperti contoh berikut ini: D:\cobamobile>cd form
D:\cobamobile\form>cordova platform add android Creating android project...
Creating Cordova project for the Android platform: Path: platforms\android
Package: com.contoh.form Name: FormInput
Android target: android-19 Copying template files... Project successfully created.
3. Kita akan membuat form dengan source code seperti berikut ini: <form action="http://www.proweb.asia/mobilepost/proses.php" method="POST">
29
<br/>Kota : <input type="text" name="kota"> <button type="submit" >Kirim</button>
</form>
Tambahkan coding di atas pada www\index.html, pada contoh kali ini adalah D:\cobamobile\form\www\index.html seperti berikut ini:
<div class="app">
<h1>Apache Cordova</h1>
<div id="deviceready" class="blink">
<p class="event listening">Connecting to Device</p> <p class="event received">Device is Ready</p> </div>
<form action="http://www.proweb.asia/mobilepost/proses.php" method="POST">
Nama : <input type="text" name="nama">
<br/>Kota : <input type="text" name="kota"> <button type="submit" >Kirim</button>
</form> </div>
4. Kemudian pada submit formnya misalnya
http://www.proweb.asia/mobilepost/proses.php kita edit isinya misalnya seperti berikut ini:
<?php
$nama=$_POST['nama']; $kota=$_POST['kota'];
echo "Nama: $nama <br/>Kota: $kota"; ?>
5. Lakukan build misalnya :
D:\cobamobile\form>cordova build android
BUILD SUCCESSFUL Total time: 51 seconds Built the following apk(s):
D:\cobamobile\form\platforms\android\ant-build\CordovaApp-debug.apk
6. Copy file CordovaApp-debug.apk (dalam contoh
D:\cobamobile\form\platforms\android\ant-build\CordovaApp-debug.apk) ke Smartphone Android
7. Lakukan instalasi
8. Pilih CordovaApp-debug.apk
9. Silahkan pilih Install
30
Gamabar 3.16 Aplikasi CORDOVA
3.2 Software Sistem
Perancangan software sistem menggunakan software AVR Studio4 yang pemrogramannya berbasiskan bahasa C. Pada dasarnya untuk memprogram sebuah IC mikrokontroler kita harus memahami IC mikrokontroler yang akan kita gunakan, seperti fitur-fitur apa saja yang dimiliki oleh IC mikrokontroler tersebut. Kemudian kita harus mengerti bagaimana menggunakan fitur-fitur tersebut dengan mengakses register-register dalam IC mikrokontroler itu.
Menurut pengalaman penulis untuk memprogram IC mikrokontroler ATmega8535/8/16/32, AVR Studio4 merupakan software yang cukup membantu untuk memahami register-register yang ada di IC mikrokontroler di dalam AVR Studio4. Dalam tugas akhir ini fitur yang digunakan dalam IC mikrokontroler Atmega16 adalah pin I/O mikrokontroler, serial USART, dan interupsi eksternal untuk serial receiver.
31 Pada diagram alir ini dibagi menjadi tiga bagian yaitu : 1. Connection Bluetooth
Pada connection bluetooth ini dibagi menjadi 2 bagian yaitu koneksi bluetooth pada ekualiser dan pengaturan koneksi bluetooth pada remote dengan bluetooth pada ekualiser. Dibawah ini merupakan digram alir koneksi bluetooth ditunjukkan pada gambar 3.17.
(a) (b)
Gambar 3.17. Gambar (a) adalah Settingan Connection Pada Ekualiser dengan Remote dan Gambar (b) adalah Gambar Koneksi
Bluetooth Pada Ekualiser M u l a i
C a r i K o n e k s i
A d a k o n e k s i ?
U b a h P o t e n s i o
S e l e s a i Y a
T i d a k
T e r i m a D a t a d a r i M i k r o k o n t r o l e r Mulai
Cari Koneksi
Ada Koneksi?
Pairable /Paired/ Connected ?
Selesai Ya
Ya
Tidak
32
Gambar 3.17 menunjukkan diagram alir software untuk mengatur koneksi bluetooth. Berikut adalah penjelasan dari diagram alir connection bluetooth:
1. Untuk gambar pada bagian (a) saat awal bluetooth pada ekualiser akan mencari koneksi antara bluetooth yang terdapat pada ekualiser dengan bluetooth yang terdapat pada remote smartphone.
2. Setelah bluetooth remote menemukan koneksi bluetooth ekualiser, maka status apa yang dikerjakan bluetooth, apakah bluetooth itu INITIALIZED (initialized status), READY (ready status), PAIRABLE (pairable status), PAIRED (paired status), atau CONNECTED(connected status).
3. Setelah mendapatkan koneksi connected status maka Bluetooth tersebut sudah siap digunakan.
4. Untuk gambar pada bagian (b) setelah bluetooth keduanya terkoneksi maka terdapat perintah yang disampaikan remote ke mikrokontroler ekualiser maka mikrokontroler akan menerima data data remote tersebut, dan akan mengolah data serta mengubah potensio mana yang akan diubah untuk mengatur band frekuensi ekualiser.
2. Preset
33
Dibawah ini merupakan digram alir dari Preset Load ditunjukkan pada gambar 3.18.
Gambar 3.18. Diagram Alir Preset Load
START
PENEKANAN TOMBOL
PRESET USER ?
AMBIL DATA EQUALISER
USER YA
PRESET TEMPLATE ? Tidak
ROCK ? CLASSIC
?
JAZZ ? FLAT ?
POP ?
AMBIL DATA
EEPROM AMBIL DATA EEPROM AMBIL DATA EEPROM AMBIL DATA EEPROM AMBIL DATA EEPROM
Ya Ya Ya Ya
LOAD DATA KE BUFFER POTENSIO
LOAD DATA KE REGISTER POTENSIO
END Ya
Ya
Tidak
Tidak Tidak Tidak Tidak
ADA PENEKANAN
TOMBOL? YA
YA
34
Gambar 3.18. menunjukkan diagram alir software untuk memuat pengaturan aliran musik yang dipilih oleh user. Berikut adalah penjelasan dari diagram alir preset load:
1. Saat terjadi penekanan tombol, maka mikrokontroler akan mengecek apakah ada perintah penekanan tombol.
2. Jika terdapat perintah penekanan tombol maka settingan apa yang dipilih apakah preset user (settingan yang diatur oleh pengguna) atau preset template (settingan yang sudah terdapat dimenu pengaturan pada remote maupun ekualiser).
3. Apabila yang dipilih adalah preset template maka pilihan aliran musik apa yang akan dimainkan dan dipilih apakah pop, jazz, rock, flat atau classic.
4. Kemudian mikrokontroler akan mengambil data EEPROM.
5. Selanjutnya akan meload atau memuat data ke buffer potensio digital
6. Setelah itu mikrokontroler akan meload data ke register potensio digital dan proses preset template selesai dilakukan sesuai dengan pilihn aliran musik yang dipilih.
7. Apabila yang dipilih adalah preset user maka mikrokontroler akan mengambil data dari ekualiser user dan akan meload data ke buffer potensio kemudian akan meload data ke register potensio dan mengatur preset user.
Dibawah ini merupakan digram alir dari Preset Save ditunjukkan pada gambar 3.19.
Gambar 3.19. Diagram Alir Preset Save
S t a r t
A p a k a h T o m b o l S a v e ?
A m b i l D a t a d a r i U s e r
A m b i l D a t a d a r i B u f f e r
S a v e U s e r
E n d Y A
35
Gambar 3.19. menunjukkan diagram alir software untuk menyimpan pengaturan aliran musik yang sudah diatur oleh user. Berikut adalah penjelasan dari diagram alir preset save:
1. Mikrokontroler akan mengecek apakah ada penekanan tombol save.
2. Apabila terdapat penekanan tombol save maka mikrokontroler akan mengambil data dari pengaturan yang dilakukan oleh user.
3. Kemudian mikrokontroler akan mengambil data dari buffer setelah itu mikrokontroler akan menyimpan data yang sudah diatur oleh user atau pengguna.
3. Ekualiser
Dibawah ini merupakan digram alir dari ekualiser ditunjukkan pada gambar 3.20.
Gambar 3.20. Diagram Alir Ekualiser
36
Gambar 3.20. menunjukkan diagram alir software untuk pengaturan ekualiser. Berikut adalah penjelasan dari diagram alir ekualiser:
1. Saat awal Mikrokontroler akan mengecek apakah ada penekanan tombol.
2. Apabila terdapat penekanan tombol maka mikrokontroler akan mengecek pengaturan apa yang akan dijalankan.
3. Apabila yang diatur adalah pengaturan band frekuensi ekualiser apakah band 1 atau band 2 dan setererusnya maka mikrokontroler akan mengubah potensio digital sesuai dengan band yang diatur.
4. Kemudian apabila yang diubah adalah adalah volume maka mikrokontroler akan mengubah potensio digital 11.
