Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Tongkat Tunanetra dengan Sistem Navigasi, Pendeteksi Penghalang dan Lubang Berbasis Mikrokontroler T1 612008039 BAB II

(1)

BAB II DASAR TEORI

Pada bab ini akan dibahas dasar teori penunjang sebagai pedoman dalam merancang dan merealisasikan skripsi ini. Teori-teori yang digunakan antara lain sensor akselerometer ADXL345, sensor jarak SRF05, modul GPS, modul suara dan kartu memori WTV020SD, Mikrokontroler, beberapa tombol dan saklar, LCD karakter.

2.1. Sensor Akselerometer ADXL345

Untuk mendeteksi kemiringan sudut, maka perancangan skripsi ini menggunakan sensor akselerometer ADXL345 yang merupakan sensor percepatan yang mampu mengukur percepatan pada tiga sumbu yaitu x, y, dan z. Sensor ini dapat mengukur percepatan statis ataupun percepatan gerak translasi. Sensor ADXL345 menggunakan antarmuka digital yaitu dengan komunikasi SPI atau I2C.

Di bawah ini adalah diagram blok ADXL345 : [ 3 ]

(2)

Dari diagram blok di atas dapat dilihat bahwa sensor ADXL345 ini memiliki ADC dan digital filter sehingga keluaran sensor ini sudah cukup baik.

Sumbu pengukuran ADXL345 ditunjukkan pada Gambar 2.3. berikut. Percepatan akan terukur bernilai positif ketika arah percepatan sama dengan arah sumbu positif sensor akselerometer.

Gambar 2.2. Sumbu Pengukuran Akselerometer ADXL345.

Gambar 2.3. Keluaran Data Akslerometer ADXL345 Pada Berbagai Orientasi Posisi Terhadap Percepatan Gravitasi.

(3)

Gambar 2.4. Konfigurasi Pin ADXL345 Dan Posisi Sumbu X, Y, Dan Z.

Tabel 2.1. Deskripsi Pin ADXL345.

Nomor Pin Nama Pin Fungsi

1 VDD I/O Catu daya untuk pin I/O

2 GND Terhubung ke ground

3 Reserved Harus dihubungkan ke VS atau tidak terkoneksi

6 VS Catu daya sensor

7 CS

Pemilihan mode komunikasi I2C atau SPI 1: mode I2C

0: mode SPI

8 INT1 Output Interrupt 1

9 INT2 OutputInterrupt 2

10 NC Tidak terkoneksi

11 Reserved Harus dihubungkan ke GND atau tidak terkoneksi

12 SDO/ALT ADDR Output data serial untuk komunikasi SPI Alternatif alamat untuk komunikasi I2C 13 SDA/SDI/SDIO Data serial komunikasi I2C/input data serial SPI-4

wire/input dan output serial data SPI-3 wire

14 SCL/SCLK Pulsa komunikasi serial.

(4)

2.2. Sensor Ultrasonik SRF05

Sensor ultrasonik adalah alat elektronika yang kemampuannya bisa mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonik. SRF05 adalah sensor pengukur jarak yang menggunakan ultrasonik. Prinsip kerja sensor jarak ini adalah pemancar ( transmitter ) mengirimkan gelombang ultrasonik, lalu diukur waktu yang dibutuhkan hingga datangnya pantulan dari obyek. Lamanya waktu ini sebanding dengan dua kali jarak sensor dengan obyek, sehingga didapat jarak dari sensor ke obyek

yang ditentukan dengan persamaan :

Jarak = ( Kecepatan suara × waktu pantulan ) / 2 . . . .( 2.1 )

Gambar 2.5. Sensor Ultrasonik

Sensor SRF05 ini memiliki spesifikasi sebagai berikut [ 5 ]:

1.Bekerja dengan tegangan DC 5 volt. 2.Beban arus sebesar 30 mA-50 mA.

(5)

Gambar 2.6. SRF05

2.3. Modul GPS

Pada navigasi, menggunakan modul GPS untuk mendapatkan titik koordinat yang akan digunakan sebagai penunjuk jalan agar sampai tujuan. Modul GPS yang digunakan adalah Itead Arduino GPS NEO-6 Antenna Include. GPS ini sudah compatible dengan board arduino, jadi pin-pin dari board arduino bisa keluar lagi melalui pin-pin modul GPS ini. Modul GPS ini menggunakan NEO-6 yang memiliki akurasi dengan posisi horizontal 2,5 meter, kecepatan akurasi 0,1 m/s, dan sudut akurasi 0,5 derajat.[ 6 ]

(6)

Gambar 2.8.Pin-pin Itead Arduino GPS NEO-6 Antenna Include. Tabel 2.2. Keterangan -pin Itead Arduino GPS NEO-6 Antenna Include

Arduino PIN Description

D0 Data

D1 D in

D2 -

D3 -

D4 -

D5 -

D6 -

D7 -

D8 -

D9 -

D10 CSN

D11 MOSI

D12 MISO

D13 SCK

A0 Breakout

A1 Breakout

A2 Breakout

A3 Breakout

A4 I2_{C_SDA}

(7)

2.4. Modul Suara Dan Kartu Memori WTV020SD

Pada skripsi dibutuhkan keluaran berupa suara sebagai notifikasi. Untuk mendapatkan keluaran suara tersebut dibutuhkan sebuah modul suara dan kartu memori untuk menyimpan suara yang akan dikeluarkan. Modul suara yang digunakan adalah WTV020SD yang mana telah dilengkapi dengan micro SD. Berikut ini adalah fitur dan spesifikasi dari WTV020SD [ 7 ] :

1. Mengurai dan memainkan (decode & play) berkas audio Microsoft Wave Audio (*.WAV) dengan sampling rate 6 kHz hingga 16 kHz. Pastikan penyandian dalam format PCM 4-bit / 8-bit.

2. Mengurai dan memainkan (decode & play) berkas audio dengan 4-bit ADPCM (*.AD4) dengan sampling rate antara 6 kHz hingga 32 kHz, juga mendukung sampling rate 36 kHz.

3. Membaca berkas audio yang tersimpan kartu SD berkecepatan tinggi (High-Speed SD-Card) berkapasitas hingga 2 GB via on-board SD-Card Reader (file system:

FAT). SD-card memiliki beberapa kelas yaitu kelas 2,4,6 dan 10 yang maksudnya masing-masing kelas memiliki kecepatan MB/s. Dalam skripsi ini digunakan SD-Card V-gen 2 GB dengan kelas 4.

4. Dapat mengenali format dan sampling rate dari berkas audio yang tersimpan dan menguraikannya sesuai metadata yang tertera secara otomatis.

5. Dapat dikendalikan langsung oleh pemakai dengan menyambungkan tombol (mode manual) ataupun secara terprogram lewat koneksi serial (sambungkan dengan pin digital I/O pada mikrokontroler / Arduino board; membutuhkan hanya 2 pin untuk koneksi: DI / Data Input dan CLK / CLocK signal).

6. Memori internal untuk mengingat posisi terakhir pada berkas audio yang dimainkan.

(8)

Gambar 2.9. WTV020SD

(9)

2.5 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah suatu chip berupa IC (Integrated Circuit) yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan memberikan sinyal output sesuai dengan program yang diisikan ke dalamnya.

2.5.1. _{Mikrokontroler AVR}

Mikrokontroler AVR pertama kali diperkenalkan ke pasaran sekitar tahun 1997 oleh Atmel, yaitu sebuah perusahaan yang sangat terkenal dengan produk mikrokontroler seri AT89S51/52-nya. Mikrokontroler AVR diklaim memiliki arsitektur dan set instruksi yang benar-benar baru dan berbeda dengan arsitektur mikrokontroler sebelumnya yang diproduksi perusahaan tersebut.

AVR merupakan mikrokontroler dengan arsitektur RISC ( Reduced instruction Set Computer ) dengan lebar bus data 8 bit. Frekuensi kerja mikrokontroler AVR sama dengan frekuensi osilator.

Dengan instruksi yang sangat variatif serta jumlah register serba guna (General Purpose Register) sebanyak 32 buah yang semuanya terhubung secara langsung ke ALU (

Arithmetic Logic Unit ). Kecepatan operasi mikrokontroler AVR dapat mencapai 16 MIPS

(enam belas juta instruksi per detik).

Mikrokontroler AVR muncul dipasaran dengan tiga seri utama, yaitu tinyAVR, ClassicAVR, dan megaAVR. Keseluruhan seri AVR memiliki organisasi memori dan set instruksi yang sama. Perbedaan antara tinyAVR, AVR dan megaAVR adalah tambahan

ADC internal pada seri AVR tertentu, jumlah I/O serta memori yang berbeda, dan sebagainya. Dari semuanya, megaAVR umumnya memiliki fitur yang paling lengkap, disusul oleh AVR, dan terakhir tinyAVR. [ 8 ]

2.5.2. Mikrokontroler Arduino

(10)

lain. Di dalam Arduino sudah terdapat sistem yang dapat langsung digunakan oleh pengguna sehingga dengan bermodal kabel power saja sudah bisa menjalankan Arduino.

Arduino sendiri memiliki beberapa jenis dan mikrokontroler yang didalamnya berbeda juga, mulai dari mikrokontroler 8-bit Atmel AVR hingga 32-bit Atmel ARM. Untuk memprogram Arduino hanya dibutuhkan sebuah kabel koneksi USB. Aplikasi yang digunakan untuk memprogram Arduino juga telah disediakan di internet sehingga dapat diunduh dimana saja. Untuk memprogram Arduino digunakan aplikasi ini dan perlu juga memahami bahasa pemrograman C atau C++. Dalam forum Arduino di internet juga banyak pengguna profesional yang aktif sehingga jika mengalami kesulitan atau ada hal baru yang ingin dikerjakan bisa dibahas dalam forum di internet. [ 9 ]

2.6. LCD

Pada skirpsi menggunakan LCD yang berfungsi sebagai user interface operator untuk menambah dan menghapus tujuan . LCD yang digunakan berukuran 20×4 yang mana LCD ini mampu menampilkan data sebanyak 80 karakter.

Gambar 2.10. LCD 20x4 [ 10 ]

(11)

Tabel 2.4. Deskripsi Pin pada LCD

No Symbol Function

1 Vss GND pin, 0V

2 Vdd Positive power pin, +5V

3 Vo LCD drive voltage input pin

4 Rs Data/Instruction select input pin 5 R/W Read/Write select input pin

6 E Enable Input pin

7 – 14 D0 – D7 Data Bus Line

15 Led A LED Power Supply

16 Led K LED Power Supply

2.7. Tombol Limit Switch, Push Button Dan Saklar Geser

Pada skripsi ini menggunakan beberapa tombol dan saklar yang berfungsi untuk membantu tunanetra dalam memilih tujuannya dan operator dalam memilih menu yang terdapat pada LCD. Tombol dan saklar ini menggunakan rangkaian pull down yang mana dari rangkaian ini didapat Vcc , ground dan data sebagai masukan ke mikrokontroler. Rangkaian ini digunakan agar tidak terjadi bouncing.