SEMINAR NASIONAL ELECTRICAL, INFORMATICS, AND IT’S EDUCATIONS 2009

A2-51

Sistem Penghitung Waktu Otomatis dan Peringatan Pemain dalam Perlombaan Renang

*Romy Budhi Widodo *Dosen Universitas Ma Chung Malang E-mail: romy.budhi@machung.ac.id

ABSTRAK

Keterbatasan ketelitian dan kejelian seorang wasit dalam perlombaan renang dapat menyebabkan terjadinya kesalahan penilaian. Umumnya perlombaan renang menggunakan stopwatch sebagai pengukur waktu. Penelitian ini dilatarbelakangi oleh ketidakefisienan dan ketidakefektifan penggunaan sistem pewaktuan dalam perlombaan renang. Dalam penelitian ini dimanfaatkan beberapa saklar tekan pada ujung-ujung lintasan renang, pemanfaatan IC penyimpan suara ISD1420, mikrokontroler terprogram sebagai pengendali waktu utama, dan LCD sebagai tampilan. Prototipe kolam renang yang dibuat terdiri atas empat lintasan. Perancangan perangkat lunak ditekankan pada pemanfaatan timer mikrokontroler. Meskipun hanya digunakan sebuah timer namun pemanfaatannya dilakukan pada empat lintasan sekaligus dengan menggunakan teknik buffering nilai timer pada suatu data array. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fasilitas timer dalam mikrokontroler dapat dimanfaatkan untuk pewaktuan paralel empat lintasan, semua perenang dalam keempat lintasan dapat dicatat waktunya. Demikian juga suara peringatan yang terekam pada ISD dapat diputar tepat waktu. Kata kunci: timer mikrokontroler, pewaktuan otomatis, buffering, perlombaan renang

1. PENDAHULUAN

Perlombaan renang memerlukan ketepatan pencatatan waktu. Sebagian besar kolam renang di Indonesia belum dilengkapi pewaktuan otomatis sehingga pencatatan waktu dilakukan wasit pada setiap lintasan renang. Di sisi lain, wasit menghentikan kerja stopwatch berdasarkan pengamatan mata kapan seorang atlet menyentuh batas finish. Tentu hal ini tidak efektif. Kenyataan lain yang dijumpai adalah jika ada empat lintasan perlombaan maka diperlukan empat wasit untuk mencatat waktu masing-masing pemain. Sehingga dalam hal ini tidak efisien. Penelitian ini fokus pada perlombaan renang militer yang memiliki kategori jarak 50 m dan 100 m.

Penelitian ini mencoba mengatasi permasalahan efektivitas dan efisiensi pada penilaian akhir perlombaan renang. Pada penelitian pendahuluan (Prajaka, 2006), pewaktuan perlombaan menggunakan IC RTC DS1320 (Real Time Clock), penelitian dilanjutkan dengan memanfaatkan fasilitas timer pada mikrokontroler sebagai pengganti RTC DS1320. Tujuan penelitian adalah membuat pewaktuan otomatis dengan spesifikasi sebagai berikut: adanya sistem pendeteksian kecurangan atlet, adanya pencatatan waktu semua lintasan, adanya suara pada speaker yang memberikan aba-aba perlombaan, dan tampilan visual waktu yang ditempuh masing-masing atlet. 2. KAJIAN TEORI 2.1 Renang Militer

Perlombaan renang militer terbagi atas tiga tahap yaitu perencanaan, persiapan, dan pelaksanaan. Tahap perencanaan meliputi penentuan kategori perlombaan, apakah 50m atau 100m. Umumnya kolam renang memiliki panjang 50 meter. Kemudian

juga dilakukan penentuan lokasi renang serta peralatan renang. Tahap persiapan meliputi kegiatan briefing peserta, briefing wasit, pemeriksaan peserta, dan pembagian lintasan bagi tiap peserta. Tahap terakhir adalah pelaksanaan meliputi kegiatan penting yakni pencatatan waktu semua peserta. Kriteria penilaian perlombaan meliputi: kecepatan waktu, gaya yang digunakan, dan perlengkapan yang digunakan. 2.2 ISD1420 Chip ini digunakan untuk menyimpan data suara. ISD kependekan dari Information Storage Devices. Konfigurasi pin IC ISD1420 ditunjukkan dalam gambar 1.

Gambar 1. Konfigurasi pin IC ISD1420

ISD1420 berdurasi minimum 20 detik. Di dalamnya terdapat memori sebesar 128 KB untuk menyimpan data suara. Sebelum merekam suara perlu dilakukan pemilihan alamat. Lama perekaman akan menentukan banyaknya alamat yang dipakai oleh IC ISD1420. Semakin lama merekam, alamat yang dipakai akan makin banyak (konsep memory). Jika IC ISD1420 digunakan untuk merekam beberapa

SEMINAR NASIONAL ELECTRICAL, INFORMATICS, AND IT’S EDUCATIONS 2009 A2-52

kata dalam durasi beberapa detik, lamanya perekaman tidak boleh melebihi durasi waktu yang telah dirancang atau masuk pada alamat perekam berikutnya, karena suara yang telah direkam dapat tertumpuk dan terpotong dengan data suara berikutnya. 2.3 TIMER pada AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 memiliki dua buah timer yakni timer0 dan timer1. Beberapa register penting pada timer adalah TMOD dan TCON. TMOD (Timer Mode)

Dalam keadaan reset, semua bit bernilai 0. Bit ke-7 sampai dengan bit ke-4 digunakan untuk mengatur timer 1, sedangkan bit ke-3 sampai dengan bit ke-0 digunakan untuk timer 0. Misal dalam aplikasi hanya digunakan timer 0 saja maka nilai bit ke-3 sampai ke-0 saja yang diatur sedangkan bit ke-7 sampai bit ke-4 dapat dibuat bernilai 0000 atau nilai yang lain (bebas). Setting mode timer dilakukan melalui kombinasi M1 dan M0. TCON (Timer Control)

Dari diagram diatas ada beberapa hal yang perlu menjadi perhatian yaitu: - Bit TFx bernilai 1 jika ada limpahan/ overflow

timer, dan perlu di-nol kan kembali secara manual

- Bit TRx digunakan untuk menyalakan Timer/counter.

3. PERANCANGAN

3.1 Perancangan Sistem Gambar 2 menunjukkan sistem yang

dirancang dalam penelitian ini. Limit switch diletakkan di kedua ujung lintasan. Tampilan diperoleh lewat LCD (liquid crystal display) dan suara diolah chip ISD1420. Semua masukan dan pewaktuan dikendalikan oleh mikrokontroler.

Gambar 2. Blok diagram sistem

Prinsip kerja sistem adalah sebagai berikut:

disediakan dua pilihan perlombaan 50m atau 100m melalui sebuah saklar dua posisi. Pada tembok start kolam renang dipasang switch atau saklar. Para perenang akan menekan/menginjak saklar tersebut sebelum melakukan pertandingan. Wasit perlu menekan sebuah tombol untuk membunyikan suara “mulai” dari ISD. Sebelum wasit menekan tombol, jika terjadi kecurangan misal seorang pemain berangkat terlebih dulu maka akan diputar suara “terjadi kecurangan”. Jika suara “mulai” telah diperdengarkan maka para perenang dapat meninggalkan tempat start dan secara otomatis sistem penghitung waktu akan bekerja. Untuk finish para perenang harus menekan saklar yang telah ditentukan sehingga perangkat lunak yang dirancang akan menangkap nilai timer dan meletakkannya pada buffer data untuk setiap lintasan. Sebagai tanda jika seorang perenang benar-benar menekan saklar finish ditandai dengan menyalanya LED dan ISD menginformasikan dengan suara “finish”. Meskipun seorang pemain telah mencapai finish, timer tetap bekerja untuk mencatat waktu perenang-perenang berikutnya. Kalau pertandingan sudah selesai, LCD akan menampilkan waktu dan lintasan yang digunakan para perenang. 3.2 Perekaman Suara Perekaman suara dilakukan seperti pada gambar 3.

Gambar 3. Untai perekaman

Rangkaian antarmuka ISD dengan mikrokontroler seperti pada gambar 4.

SSAVSSDV

CCAVCCDV

Gambar 4. Hubungan ISD1420 dengan pin-pin mikrokontroler

(sumber: datasheet ISD1420)

SEMINAR NASIONAL ELECTRICAL, INFORMATICS, AND IT’S EDUCATIONS 2009 A2-53

Tabel 1 menunjukkan rancangan A4 dan A9: Tabel 1. Rancangan bit A4 dan A9

3.3 Hubungan Switch dan Led ke Mikrokontroler Gambar 5 menunjukkan hubungan switch ke mikrokontroler. Terdapat delapan buah switch, empat switch diletakkan pada keberangkatan dan empat switch pada ujung lintasan kolam renang.

Gambar 5. Hubungan switch ke kontroler

3.4 Perancangan Display LCD M1632 digunakan sebagai komponen display. LCD terdiri atas 16 pin dengan fungsi setiap pin yang berbeda. Khusus pin 7 sampai dengan 14 adalah jalur data yang dihubungkan ke P1 mikrokontroler. Pin 15 dan 16 khusus untuk mengatur kecerahan LCD. Adapun fungsi dari pin-pin LCD dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2. Fungsi pin-pin LCD

Hubungan LCD ke kontroler ditunjukkan pada gambar 6.

Gambar 6. Hubungan LCD ke kontroler

3.5 Perancangan Perangkat Lunak Pemrograman terdiri atas beberapa sub rutin

yang disediakan, yakni: sub rutin delay; sub rutin pemutar suara: “siap-siap”, “mulai”, “terjadi kecurangan”, dan “finish”; sub rutin LCD; sub rutin timer; dan sub rutin konversi.

Sub rutin pemutar suara isinya bertujuan untuk mengendalikan A4 dan A9 IC ISD1420. Contoh program untuk mengeluarkan suara “siap-siap”

void siap_siap ( ) { D9 = 0;D4 = 0; play=0; tunda (10) ; play=1; }

Sedangkan sub rutin timer digunakan untuk inisialisasi timer dan interrupt timer overflow. Timer yang digunakan adalah timer 0, mode 1, hitungan 10000 detak maju.

void init_timer() { TMOD=0b00000001; TCON=0; TH0=0xEC;TL0=0x78; //(-5000) ET0=1; EA=1; }

Setiap dua kali overflow, timer 0 interrupt akan diaktifkan melalui interrupt service routine berikut:

void tim0_int(void) interrupt 1 using 3 { TR0=0; hitungan++; if (hitungan ==2) { hitung++; hitungan=0; } TF0=0; TH0=0xEC;TL0=0x78; //(-5000) TR0=1; }

Dari kedua sub rutin tersebut dihasilkan 10000 detak yang setara dengan 10000µ detik atau sama dengan 1/100 detik. Penelitian ini menggunakan crystal 12MHz. Sehingga waktu terkecil yang bisa terdeteksi adalah 1/100 detik, sama seperti nilai timer stopwatch pada umumnya. Sub rutin berikutnya adalah konversi, yang akan merubah nilai di atas menjadi satuan detik, menit, dan jam. Adapun isi sub rutin konversi adalah

void konversi ( ) { seperdetik=hitung; //dalam 1/100 detik detiknya=(seperdetik- (seperdetik%100))/100; menitnya=(detiknya-(detiknya%60))/60; jamnya=(menitnya-(menitnya%60))/60; if(seperdetik>=100) seperdetik=seperdetik%100;

SEMINAR NASIONAL ELECTRICAL, INFORMATICS, AND IT’S EDUCATIONS 2009 A2-54

if (detiknya >=60) detiknya=detiknya%60; if (menitnya >=60) menitnya=menitnya%60; }

Metode buffering digunakan untuk menyimpan nilai timer ke data array setiap kali switch finish tertekan. Berikut proses buffering nilai timer ke data array untuk perenang di lintasan 1 saat mencapai finish:

if (j1b==1 && selesai1==0) { konversi(); seperdetik_j1=seperdetik; data_seperdetik[0]=seperdetik_j1; detik_j1=detiknya; data_detik[0]=detik_j1; menit_j1=menitnya; data_menit[0]=menit_j1; led_jalur1=0; selesai1=1; }

4. HASIL PENGUJIAN

Pengujian dilakukan per bagian dan pengujian

secara keseluruhan. Adapun pengujian yang dilakukan per bagian meliputi pengujian minimum sistem AT89S51, pengujian LCD, pengujian IC ISD1420, dan pengujian respon kontroler terhadap masukan switch.

Secara keseluruhan hasil pengujian sistem dibandingkan dengan stopwatch Seiko ditampilkan pada tabel 3.

Tabel 3. Tabel hasil pengujian sistem

5. SIMPULAN Detak yang diberikan timer pada mikrokontroler

dapat dimanfaatkan untuk pewaktuan (real time) dengan pendeteksian timer overflow dan besarnya crystal yang terpasang pada minimum sistem. Pada alat ini, perekaman dan pemutaran ulang suara pada ISD1420 memerlukan pengalamatan yang tepat untuk menentukan waktu rekam. Penelitian dapat dikembangkan untuk perlombaan renang umum, dengan menyediakan pilihan kategori lebih lengkap pada alat yang dibuat. Demikian juga peletakan switch disesuaikan dengan gaya renang yang dipakai.

DAFTAR RUJUKAN Budioko, Totok. Belajar dengan Mudah dan Cepat

Pemrograman Bahasa C. Yogyakarta: Gava Media. 2005

Nalwan, Paulus Andi. Penggunaan dan Antarmuka Modul LCD M1632. Jakarta: Elex Media Komputido. 2003

Putro, Agfianto. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi). Yogyakarta: Gava Media. 2002

Prajaka, Dwi Gusta. Rancang Bangun Sistem Penghitung Waktu untuk Pertandingan Renang Militer dengan Memanfaatkan MCU AT89S51 . Batu: Kodiklat TNI Angkatan Darat Lembaga Pengkajian Teknologi. 2006

Widodo, Budiharto. Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler. Jakarta: Elex Media Komputido. 2002

Widodo, Romy Budhi. Embedded System Menggunakan Mikrokontroler dan Pemrograman C. Yogyakarta: Penebit Andi. 2009