alat ukur tinggi badan otomatis … akhir alat ukur tinggi badan otomatis dengan sensor ultrasonik...

TUGAS AKHIR

ALAT UKUR TINGGI BADAN OTOMATIS DENGAN

SENSOR ULTRASONIK BERBASIS

MIKROKONTROLER DENGAN TAMPILAN LCD

BERGERAK DAN SUARA

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun Oleh :

BRIGITTA MEIDIAR KRISTRIANTARI

NIM : 135114021

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FINAL PROJECT

AUTOMATIC BODY HEIGHT MEASUREMENT

USING ULTRASONIC SENSOR BASED ON

MICROCONTROLER WITH MOVING LCD

DISPLAY AND SOUND

In a partial fulfillment of requirement

For the degree of Sarjana Teknik

Departement of Electrical Engginering

Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

BRIGITTA MEIDIAR KRISTRIANTARI

135114021

ELETRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SECIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017


iv


v

MOTTO :

Mulailah setiap hari dengan senyuman dan akhiri dengan

senyuman.

Skripsi iniku persembahkan untuk….

Orang tua yang mendukungku ibu Christina Sriwinarti dan bapak Antonius

Triyono tercinta

Andreas Kristriantoro adek ku tersayang

Laurensia Kristriantari adek ku tersayang

Arga Widyarta yang selalu memberi semangat

Semua sahabat yang kusayangi Teknik Elektro 2013


vi


vii

INTISARI

Alat ukur merupakan suatu alat yang dapat digunakan oleh manusia untuk

membantu dalam proses penentuan tinggi badan. Kebanyakan alat ukur tinggi yang

digunakan saat ini adalah alat ukur tinggi analog atau mekanik. Dalam perkembangannya

teknologi sekarang, maka penulis akan membuat alat ukur tinggi badan otomatis

menggunakan sensor ultrasonic untuk menghitung data dari obyek yang diterima.

Sensor yang digunakan untuk mengukur jarak berkerja pada frekuensi 40 KHz agar

tidak menganggu pendengaran manusia. Sebagai pusat kendali dari alat ukur ini

menggunakan Mikrokontroller Arduino Uno. Alat ukur tinggi badan ini mampu mengukur

sebuah obyek dengan jangkauan sensor untuk membaca data yaitu 195 cm tinggi maksimal

dan tinggi minimalnya 50 cm.

Keunggulan dari alat ini yaitu sudah menggunakan teknologi mikrokontroler dan

sensor, sedangkan untuk tampilan hasil pengukuran sudah digital yaitu dengan

menggunakan LCD dan pada alat ukur ini LCD dapat bergerak mengikuti tinggi obyek,

untuk menggerakan LCD digunakan motor DC sebagai penggerak. Serta hasil pengukuran

dikeluarkan melalui speaker berupa suara yang telah disimpan pada SD Card dalam format

WAV sehingga mempermudah penderita tuna netra untuk mengetahui tinggi badan

pengguna. Kekurangan dari alat ini adalah kontruksi alat dan pembacaan sensor, sehingga

hasil yang diperoleh dari pengukuran masih mengalami beberapa error .

Kata kunci : Alat ukur tinggi badan, bersuara dan Sensor Ultrasonic.


viii

ABSTRACT

The height measuring instrument is a tool that can be used by humans to assist in

the process of determining height. Most high measuring instruments used today are analog

or manual height gauges. In the development of technology now, the authors will make the

automatic height measuring instrument using ultrasonic sensors to calculate data from

received objects.

Sensors used to measure working distances at a frequency of 40 KHz so as not to

disturb human hearing. As the control center of this measuring instrument using Arduino

Uno Microcontroller. This measuring tool is able to measure an object with the accuracy of

the sensor to read data that is 195 cm maximum height and high minimum 50 cm.

The advantage of this tool is already using microcontroller and sensor technology, while

for display the results measurement is by using the LCD and the measuring instrument

LCD can move to follow the height of the object, to move the LCD used DC motor as a

driver. And the results of measurements issued through the speakers in the form of sound

that has been stored on the SD Card in WAV format that makes it easier for people with

blind people to know the height of the user. A disadvantage of this tool is the construction

of tools and sensor readings, so the results obtained from the measurement is still some

error.

Keywords: The height measuring instrument, sounded , and Ultrasonic Sensor.


ix

KATA PENGANTAR

Syukur dan terima kasih kepada Tuhan atas segala karuniaNya sehingga tugas akhir

ini dapat diselesaikan dengan baik.

Penelitian yang berupa tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Jurusan

Teknik elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan, gagasan dan

dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingi mengucapkan terimakasih

kepada :

1. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T,.M.T. sebagai ketua program studi Teknik

Elektro, Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Djoko Untoro Suwarno, MT., selaku Dosen pembimbing yang selalu

menyempatkan waktu untuk member bimbingan kepada saya walaupun mempunyai

banyak kegiatan.

3. Sudi Mungkasi, Ph.D sebagai dekan Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma.

4. Ir. Tjendro M.Kom dan Ir. Prima Ari,. M.T sebagai dosen pereview dan dosen

penguji.

5. Seluruh dosen dan laboran Teknik Elektro yang sudah mengajarkan saya banyak

hal selama kuliah.

6. Sahabat-sahabat Elektro angkatan 2013 yang selalu menghibur dan membantu saya.

7. Christina Sriwinarti dan Antonius Triyono, selaku orangtua yang sangat saya

sayangi yang selalu memberikan semangat dan dukungan.

8. Adikku Andreas Kristriantoro dan Laurentina Kristriantari yang selalu memberikan

motivasi.

9. Arga Widyarta, selaku teman istimewaku yang selalu memberikan motivasi, saran

dan kritik.

Semoga Tuhan membalas kebaikan anda.

Peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun serta

menyempurnakan tulisan. Semoga tugas ini dapat dimanfaatkan dan dikembangkan

lebih lanjut oleh peneliti lain sehingga tulisan ini dapat lebih bermanfaat.


x

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL BAHASA INDONESIA ........................................................

HALAMAN SAMPUL BAHASA INGGRIS .............................................................

LEMBAR PERSETUJUAN ........................................................................................

LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................................

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................. iv

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ......................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................. vi

INTISARI .................................................................................................................. vii

ABSTRAC ................................................................................................................. viii

KATA PENGANTAR ............................................................................................... ix

DAFTAR ISI ............................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xii

DAFTAR TABEL .................................................................................................... xiii

BAB I: PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ........................................................................................... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ................................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ........................................................................................ 2

1.4. Metodologi Penelitian ............................................................................... 3

BAB II: DASAR TEORI

2.1. Ultrasonik ............................................................................................... ...4

2.2. ATmega8535 ............................................................................................. 6

2.3. SD Card .................................................................................................... 7

2.4. Modul SD Card ......................................................................................... 8

2.5. LCD (Liqiud Cryistal Display) ............................................................... 10

2.6. Motor DC ................................................................................................. 12

2.7. Driver Motor (L298) ................................................................................ 12

2.8. Sensor Putaran ......................................................................................... 13

2.9. Speaker Aktif ........................................................................................... 13


xi

BAB III: RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Proses Kerja Sistem ................................................................................. 14

3.2. Perancangan Perangkat Keras ................................................................. 15

3.2.1. Rangkaian Sensor Ultrasonik dan LCD ke ATmega8535 .......... 16

3.2.2. Rangkaian Modul SD Card ke ATmega8535 ............................ 16

3.2.3. Rangkaian Driver Motor dan Motor DC ke ATmega8535......... 17

3.2.4. Roda Cacah (Rotary Encoder) .................................................... 17

3.3. Perancangan Perangkat Lunak................................................................. 18

3.3.1. Subrutin LCD (Liquid Crystal Display) Turun dan Naik ........... 20

3.3.2. Subrutin Speaker Bunyi Hasil .................................................... 20

BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pemasangan Alat ..................................................................................... 24

4.1.1. Keterangan Penggunaan Alat ................................................... 25

4.2. Pengujian Alat ......................................................................................... 26

4.2.1. Pengujian Sensor Ultrasonik HCSR-04 .................................... 26

4.2.2. Pengujian Suara ........................................................................ 28

4.2.3. Pengujian Pergerakan LCD ...................................................... 29

4.3. Perangkat Lunak ...................................................................................... 30

BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan .............................................................................................. 36

5.2. Saran ........................................................................................................ 36

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 37

LAMPIRAN


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Diagram Block Perancangan ..................................................................... 3

Gambar 2.1. Sensor Ultrasonik....................................................................................... 5

Gambar 2.2. Modul Sensor Ping .................................................................................... 5

Gambar 2.3. Mikrokontroller ATmega8535................................................................... 6

Gambar 2.4. Bentuk Fisik SD Card ................................................................................ 8

Gambar 2.5.Konfigurasi Pin SD Card ............................................................................ 8

Gambar 2.6. Modul SD Card ......................................................................................... 8

Gambar 2.7. LCD 16x2 .................................................................................................. 10

Gambar 2.8. Motor DC ................................................................................................... 12

Gambar 2.9.Driver Motor L298N .................................................................................. 12

Gambar 2.10.Modul Optocoupler .................................................................................. 13

Gambar 2.11. Speaker Aktif ........................................................................................... 13

Gambar 3.1. Diagram Rancang Pengukur Tinggi Badan ............................................... 14

Gambar 3.2. Desain 2D Alat .......................................................................................... 15

Gambar 3.3. Rangkaian Sensor Ultrasonik dan LCD ke ATmega8535 ......................... 16

Gambar 3.4. Rangkaian Modul SD Card ke ATmega8535 ............................................ 16

Gambar 3.5. Rangkaian Driver Motor dan Motor DC ke ATmega8538 ........................ 17

Gambar 3.6. Flowchart Keseluruhan Sistem ................................................................. 19

Gambar 3.7. Flowchart Subrutin LCD Niak dan Turun................................................. 20

Gambar 3.8. Flowchart Subrutin Speaker Aktif Bunyi Hasil ....................................... 21

Gambar 4.1. Alat Ukur Tinggi Badan Otomatis ............................................................. 24

Gambar 4.2. Inisialisasi input dan output ....................................................................... 30

Gambar 4.3. Program Pengolahan Data Sensor Ping ..................................................... 31

Gambar 4.4. Tampilan LCD ........................................................................................... 31

Gambar 4.5. Tampilan LCD Error.................................................................................. 32

Gambar 4.6. Sub Program LCD Turun........................................................................... 32

Gambar 4.7. Program Pengecekan SD Card dan Data Suara ......................................... 33

Gambar 4.8. Program Output Suara ............................................................................... 33


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Konfigurasi Pin Modul SD Card ............................................................... 9

Tabel 2.2. Konfigurasi Pin LCD ............................................................................... 11

Tabel 3.1. Suara yang Direkam ................................................................................ 23

Tabel 4.1. Keteragan Gambar Alat Ukur Tinggi Badan Otomatis

Berbasis Mikrokontroller ......................................................................... 25

Tabel 4.2. Hasil Pengukuran dengan Sensor Ultrasonik pada tinggi badan ............ 26

Tabel 4.3. Hasil Pengukuran dengan Sensor Ultrasonik diberbagai bidang ........... 26



Tabel 4.6. Hasil Pengukuran tinggi badan dengan bidang datar ............................. 28

Tabel 4.7. Suara yang Dihasilkan Ketika Sensor Mulai Bekerja ............................. 28

Tabel 4.8. Pengambilan Data Pergerakan LCD ........................................................ 29


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pengukuran merupakan hal yang penting dalam dunia ilmu pengetahuan. Tinggi

merupakan salah satu besaran fisis yang sering diukur dalam berbagai keperluan. Peralatan

yang digunakan selama ini masih bersifat manual, yang artinya untuk mendapatkan suatu

data tinggi masih menggunakan tenaga manusia dimana cara ini telah banyak ditinggalkan

dan digantikan dengan alat ukur yang bersifat otomatis. Dimana hal ini bertujuan untuk

memudahkan pengguna dalam mengoperasikannya.

Selaras dengan perkembangan jaman, dibutuhkan alat ukur tinggi badan yang dapat

bekerja secara otomatis, melakukan proses pengukuran, membaca hasil pengukuran,

sekaligus memberitahukan hasil pengukuran secara otomatis. Dengan memanfaatkan

teknologi elektronis salah satunya mencangkup bidang mikro penulis mencoba untuk

membuat alat ukur tinggi badan yang berbasiskan mikrokontroler. Peranan dalam

pembuatan alat ini juga dibantu dari judul tugas akhir dari Erik Hardianto yaitu pengukur

tinggi badan menggunakan ultrasonik berbasis mikrokontroler AT89s51 dengan tampilan

yang mengikuti ketinggian obyek [1]. Alat ini diharapkan untuk mempermudah pengguna

dalam mengukur tinggi badan dan dapat sebagai informasi berapa tinggi badan seseorang,

informasi ini dapat disimpan dan dapat dilihat kembali pada pengukuran selanjutnya untuk

mengetahui perkembangan tinggi badan seseorang yang biasanya diperlukan sebagai suatu

catatan.

Dengan latar belakang inilah penulis merancang suatu alat yang dapat mempermudah

orang dalam melakukan pengukuran tinggi badan. Pengukuran tinggi badan ini

memanfaatkan prinsip pantulan gelombang suara dengan frekuensi tertentu. Oleh karena

itu penulis menggunkan frekuensi dari gelombang ultrasonik 20 KHz, dimana gelombang

ini dapat merambat melalui zat padat, cair, dan gas. Namun untuk mengkur jarak benda

digunakan sinyal berfrekuensi 40 KHz dengan kecepatan bunyi 344 m/s, sehingga mudah

untuk menghitung waktu tundanya dan dalam penggunaannya gelombang ini tidak

menganggu sistem pendengaran manusia.


2

Degan menggunakan mikrokontroler data akan diolah dan dikeluarkan dalam bentuk

tulisan melalui piranti penampil yang dapat bergerak naik dan turun agar mudah dalam

pembacaan dan dalam bentuk suara melalui speaker. Data suara terlebih dahulu direkam

dan di simpan pada SD Card dalam format WAV. Alat ini akan membantu masyarakat

dalam proses pengukuran tinggi badan.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan suatu alat pengukur tinggi badan

manusia yang memanfaatkan sensor ultrasonik yang diolah oleh mikrokontroller agar

memiliki keluaran berupa tulisan digital dan keluaran suara, untuk dapat membantu

meringankan seseorang dalam proses pengukuran tinggi badan.

Manfaat penelitian ini adalah menyediakan suatu instrument yang dapat

dipergunakan sebagai alat ukur tinggi badan yang dapat dipergunakan oleh seseorang yang

tuna rungu dan tuna netra, sehingga mereka dapat mengetahui tinggi badan mereka.

1.3. Pembatasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini dapat mengarah pada tujuan dan untuk menghindari terlalu

kompleksnya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan- batasan masalah

yang sesuai dengan judul dari tugas akhir ini. Adapun batasan masalah adalah :

1. Alat hanya digunakan untuk mengukur tinggi badan seseorang.

2. Tinggi badan maksimal yang dapat diukur 195 cm dan tinggi badan minimal

50 cm.

3. Menggunakan mikrokontroler keluarga AVR ATmega8535 sebagai pengolah

data dari sensor tinggi dan menampilkan data tersebut ke LCD dan berupa

keluaran suara ke speakeraktif.

4. Sensor yang digunakan adalah sensor ultrasonik ping HCSR04 sebagai sensor

jarak.

5. LCD menampilkan tinggi badan dengan satuan centimeter, dengan resolusi

pengukuran ketinggian adalah 1 cm.

6. SD Card sebagai penyimpan file suara format WAV.


3

1.4. Metodologi Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode- metode yang digunakan dalam

penyusunan tugas akhir ini adalah :

1. Studi Literature, yaitu dengan cara mendapatkan data dengan membaca buku-

buku dan jurnal- jurnal yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas

dalam tugas akhir ini.

2. Perancangan hardware. Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang

optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai

faktor- faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan seperti pada

gambar 1.1.

Gambar 1.1. Diagram blok perancangan

3. Perancangan Software. Dalam Tahap ini, penulis menggunakan Mikrokontroler

sebagai “otak” dari perancangan-perancanga alat yang dimasukkan pada

program menggunakan bahasa C menggunakan software Codevision AVR.

4. Pengukuran alat dan pengujian. Melakukan pengukuran dan pengujian alat

untuk melihat performansi dari alat yang telah dirancang apakah alat yang

dibuat dapat berfungsi dengan baik.

5. Analisis dan kesimpulan hasil percobaan. Setelah alat berfungsi dengan baik,

maka langkah terakhir adalah mengambil kesimpulan dari hasil analisis dari

masalah yang terjadi.


4

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Ultrasonik

Ultrasonik merupakan suara atau getaran dengan frekuensi yang tinggi yaitu kira-

kira di atas 20 KHz. Beberapa hewan seperti lumba-lumba menggunakannya untuk

komunikasi, dan untuk kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk navigasi.

Dalam hal ini, gelombang ultrasonik merupakan gelombang ultra (diatas) frekuensi

gelombang suara (sonik). Gelombang ultrasonik dapat merambat pada medium padat, cair

dan gas. Reflektivitas dari gelombang ultrasonik dipermukaan cairan hampir sama dengan

permukaan padat, tetapi pada tekstil dan busa, maka jenis gelombang ini akan diserap[2].

Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan

gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di

depannya, frekuensi kerjanya pada daerah diatas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400

KHz.

Sensor ultrasonik terdiri dari dua unit, yaitu unit pemancar dan penerima. Struktur

unit pemancar dan penerima sangat sederhana, yaitu sebuah kristal piezoelectric

dihubungkan dekan mekanik jangkar dan hanya dihubungkan dengan diafragma penggetar.

Tegangan bolak-balik yang memiliki frekuensi kerja hingga 40 KHz hingga 400 KHz

diberikan pada plat logam. Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi

(mengikat), mengembang atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan, dan

ini disebut dengan efek piezoelectric. Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma

penggetar sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara dan pantulan

gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu, dan pantulan gelombang

ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima. Selanjutnya unit sensor

penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan bergetar dan efek piezoelectric

menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama[2].


5

Gambar 2.1. Sensor Ultrasonik HC-SR04 [4]

HC-SR04 memiliki kinerja yang baik dalam mendeteksi jarak, dengan tingkat

akurasi yang tinggi serta deteksi yang stabil. Penggunaan dari HC-SR04 sangat mudah,

misalnya pada AVR cukup hubungkan keluaran dari modul sensor ini dengan pin masukan

digital dari papan pengembang ini. Hitung waktu antara saat pengiriman signal dengan saat

signal pantulan diterima, bagi dengan dua kali kecepatan suara, maka jarak yang terdeteksi

akan segera didapatkan [3]. Pada sensor Ultrasonik HCSR-04 ini memiliki 4 pin seperti

pada gambar 2.1 yaitu :

1. VCC, sebagai pin yang dihubungkan ke tegangan 5 volt

2. Trig, sebagai pengirim gelombang ultrasonik

3. Echo, sebagai penerima pantulan gelombang ultrasonik

4. GND, sebagai pin yang dihubungkan ke ground

Sensor ultrasonik mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang

ultrasonik dan kemudian mendeteksi pantulannya. Gelombang ultrasonik merambat di

udara dengan kecepatan 344 m/s, mengenai objek dan memantul kembali ke sensor. Pin

Trig akan mengeluarakan pulsa output high setelah memancarkan gelombang ultrasonik

dan setelah gelomang pantulan terdeteksi maka pin Trig akan membuat output low. Lebar

pulsa High (tIN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2

kali jarak ukur dengan objek. Ditunjukkan pada gambar 2.2.

Gambar 2.2. Modul Sensor Ping [5]


6

Berikut adalah hasil perhitungan waktu yang diperlukan sensor ultrasonik untuk menerima

pantulan pada jarak tertentu. Perhitungan dapat dirumuskan sebagai berikut

(2.1)

Dimana :

S = jarak antara sensor ultrasonik dengan objek yang dideteksi

V = Cepat rambat gelombang ultrasonik di udara (344m/s)

tIN = Selisih waktu pemancaran dan penerimaan pantulan gelombang.

2.2. ATmega8535

Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer lengkap dalam satu chip.

Mikrokontroler berisikan ROM (Read-Only Memory) , RAM (Read-Write Memory),

beberapa Bandar masukan maupun keluaran, dan beberapa perihal seperti pencacah/

pewaktu, ADC Analog to Digital Converter) , DAC (Digital to Analog Converter), dan

serial komunikasi[3].

Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler

AVR. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dikelompokan menjadi 3 kelompok, yaitu

AT90Sxx, ATmega dan ATtiny. Untuk membedakan masing-masing kelas adalah dengan

melihat dari memori, peripheral, dan fiturnya[3].

Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 40 pin seperti yang ditunjukkan pada

gambar 2.3.

Gambar 2.3. Mikrokontroler Atmega8535

Adapun konfigurasi pin pada mikrokontroler ini adalah :

1. VCC untuk tegangan pencatu daya positif [6].


https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=VCC&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Tegangan&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/wiki/Pencatu_daya

7

2. GND untuk tegangan pencatu daya negative [6]

3. PortA (PA0 - PA7) sebagai port Input/Output dan memiliki kemampuan lain yaitu

sebagai input untuk ADC [6].

4. PortB (PB0 – PB7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang

lain [6].

5. PortC (PC0 – PC7) sebagai port Input/Output untuk ATMega8535 [6].

6. PortD (PD0 – PD7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang

lain [6].

7. RESET untuk melakukan reset program dalam mikrokontroler [6].

8. XTAL1 dan XTAL2 untuk input pembangkit sinyal clock [6].

9. AVCC untuk pin masukan tegangan pencatu daya untuk ADC [6].

10. AREF untuk pin tegangan referensi ADC [6].

2.3 SD Card

SD Card adalah salah satu media penyimpanan data digital dengan format kartu

memori flash. Digunakan dalam portable, seperti PDA, kamera digital dan telepon

genggam. Kartu SD dikembangkan oleh SanDisk, Toshiba, dan Panasonic berdasarkan

Kartu Multi Media (MMC) yang sudah lebih dulu ada. Selain memiliki sistem pengaman

yang lebih bagus daripada MMC, SD Card juga bisa dengan mudah dibedakan dari MMC

karena memiliki ukuran yang lebih tebal dibandingkan kartu MMC standar.

Keluarga microSD yang lain terbagi menjadi SDSC yang kapasitas maksimum

resminya sekitar 2GB, meskipun beberapa ada yang sampai 4GB. SDHC (High Capacity)

memiliki kapasitas dari 4GB sampai 32GB. Dan SDXC (Extended Capacity) kapasitasnya

di atas 32GB hingga maksimum 2TB. SD Card sudah terformat dengan system file FAT

16 dimana system ini memungkinkan untuk dapat diakses melalui semua perangkat host

pembaca SD. FAT standar dapat digunakan untuk memperbaiki atau mengambil data yang

rusak dan beberapa dapat memulihkan file yang dihapus. Gambar fisik SD Card dapat

dilihat pada gambar 2.4. dan gambar konfigurasi pi SD Card pada gambar 2.5.


https://id.wikipedia.org/wiki/Input

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Output&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/wiki/ADC

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Tegangan_referensi&action=edit&redlink=1

8

Gambar 2.4 Bentuk fisik SD Card[7]

Gambar 2.5 Konfigurasi pin SD Card[8]

2.4 Modul SD Card

SD Card Board untuk kartu SD standar. Modul SD Card ini merupakan

board external yang dapat dengan mudah dihubungkan pada mikrokontroler..

Berikut adalah contoh modul SD Card yang dapat dilihat pada gambar 2.6. dan

konfigurasi pin dari modul SD Card dapat dilihat pada tabel 2.1.

Gambar 2.6 Modul SD Card


9

Tabel 2.1 Konfigurasi pin Modul SD Card

Pin Nama

1 MISO

2 SCK

3 SS

4 MOSI

5 GND

6 5V

Pin ini yang nantinya akan dihubungkan sesuai dengan pin pada Atmega8535, SPI

pada Atmega8535 terletak pada pin 7 (MISO), pin 8 (SCK), pin 5 (SS) dan pin 6 (MOSI).

Untuk bisa diterima oleh mikrokontroler, modul SD Card mengubah tegangan dari

mikrokontroler menjadi 3.3 volt agar SD Card dapat bekerja. Agar program pada

mikrokontroler dapat mengakses data pada SD Card, dibutuhkan library yang disebut SD

library. SD library digunakan untuk membaca dan menulis pada modul SD Card. Library

ini mendukung system file FAT16 pada standart SD Card. Library yang digunakan adalah

library SPI.h yaitu library yang khusus bertugas untuk komunikasi serial sinkron SPI (

Serial Peripheral Interface ) di mikrokontroler. Serial sinkron merupakan protocol

komunikasi data secara serial dan membutuhkan jalur clock untuk sinkronisasi antara

transmitter dan receiver.

SPI merupakan tipe protocol komunikasi yang memiliki 3 jalur yaitu MISO

(Master In Slave Out), MOSI (Master Out Slave IN), dan SCK (Serial Clock). MOSI

merupakan jalur pengiriman data dari master ke slave, dan untuk MISO jalur pengiriman

data dari slave ke master. Sedangakn untuk mangaktifkan/ mematikan perangkat slave SPI

merupakan pin SS (Slave Select). Pin ini bersifat spesifik untuk setiap perangkat slave yang

menggunakan komunikasi SPI sehinga dapat berbeda-beda untuk masing-masing

perangkat. Komunikasi serial data antara master dan slave pada SPI diatur melalui 4 buah

pin yang terdiri dari MOSI, MISO, SCK, dan SS. Keempat pin tersebut dijelaskan sebagai

berikut :

1. MOSI (Master Output Slave Input) merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur

data pada saat data keluar dari master dan masuk kedalam slave.

2. MISO (Master Input Slave Output) merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur

data Slave Output Master Input (SOMI), Serial Data Output (OUT), Data Out

(OUT), dan Serial Out (SO).


10

3. SCK (Serial Clock) merupakan data biner yang keluar dari master ke slave yang

berfungsi sebagai clock dengan frekuensi tertentu.

4. SS (Slave Select) merupakan pin yang berfungsi untuk mengaktifkan slave

sehingga pengiriman data hanya dapat dilakukan ketikaslave dalamkeadaan aktif.

2.5 LCD (Liqiud Cryistal Display)

LCD adalah suatu display dari bahan cairan kristal yang pengoperasiannya

menganut sistem dot matrix. Komunikasi data yang dipakai menggunakan mode teks,

artinya semua informasi yang dikomunkasikan memakai kode American Standard Code

for Information Interchange (ASCII), seluruh pengiriman data ke LCD adalah melalui

saluran data DB4 – DB7 [9].

Gambar 2.7. LCD 16 x 2 [10]

LCD 2 x 16 karakter seperti pada gambar 2.7 ini yang akan digunakan sebagai

penampil pada perancangan alat ini. Dimana LCD memiliki 2 baris dan 16 kolom karakter,

jadi total karakter yang bisa ditampilkan sebanyak 32 karakter. LCD ini memiliki 16 kaki

pin yang terlihat pada table 2.2.

Keterangan dari pin pada LCD :

1. D0 sampai D7 merupakan jalur data yang digunakan untuk menyalurkan kode

ASCII atau perintah pengatur kerja LCD.

2. RS singkatan dari Register Select yang digunakan untuk membedakan jenis data

yang dikirim ke LCD, jika RS = 0 maka data yang dikirim adalah perintah untuk

mengatur kerja LCD. Sedangkan jka RS = 1 maka data yang dikirim adalah kode

ASII yang ingin ditampilkan.


11

3. R/W merupakan singkatan dari Read/Write, jika R/W = 0 maka akan adanya

pengiriman data ke LCD. Dan jika R/W = 1 maka akan adanya pengamblan data

dari LCD.

4. E (enable) merupakan sinyal sinkronisasi, digunakan sebagai penanda kepada LCD

bahwa data akan dikirim. E = 1 sebagai pengambil data, dan untuk kondisi siap

menerima perintah selanjutnya adalah E = 0.

5. Led – dan Led + merupakan pin yang digunakan untuk menyalakan backlight dari

layar LCD.

Tabel 2.2. Konfigurasi Pin LCD

Pin Nama

1 VEE (0V)

2 VCC (5V)

3 GND (0V)

4 RS

5 R/W

6 E

7 DB0

8 DB1

9 DB2

10 DB3

11 DB4

12 DB5

13 DB6

14 DB7

15 Led -

16 Led+


12

2.6 Motor DC

Motor DC adalah suatu alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik (gerak) dengan prinsip elektromagnet. Prinsip kerja dari motor DC adalah arus

yang dilewatkan pada kumparan akan menimbulkan sebuah medan magnet buatan,

sehingga medan magnet tersebut akan tarik menarik atau tolak menolak sehingga timbul

gerakan dari media yang dialiri listrik tersebut. Gerakan motor DC dapat dengan mudah

diatur CW atau CCW hanya dengan membalik arah arusnya, sehingga dalam hal ini motor

DC membutuhkan arus searah untuk bekerja. Simbol motor DC yang digunakan pada alat

seperti gambar 2.8.

Motor DC

Gambar 2.8. Simbol Motor DC

2.7 Driver Motor

Driver motor digunakan untuk menggerakan motor DC. Karena port-port pada

mikrokontroler Atmega8535 tidak mampu untuk menghidupkan motor DC dikarenakan

arus keluaranya sangat kecil. Driver motor yang digunakan adalah IC L298, dapat dilihat

Gambar 2.9. IC L298


13

2.8 Sensor Putaran

Sensor putaran digunakan sebagai pembaca putaran suatu objek yag berputar.

Sensor putaran yang digunakan adalah optocoupler, dimana ditengah antara optocoupler

diletakan roda cacah ( rotary encoder ). Optocoupler merupakan komponen yang

menggabungkan antara phototransistor dan LED ditunjukkan pada gambar 2.10., dimana

phototransistor bertugas sebagai penerima sinar LED yang diputus oleh roda cacah yang

diputar oleh motor sehingga menghasilkan pulsa yang digunakan untuk menghentikan

putaran motor.

Gambar 2.10. Rangkaian Optocoupler

2.8. Speaker Aktif

Pada perancangan alat speaker aktif digunakan sebagai piranti keluaran

suara.dengan spesifikasi tegangan 5-12 volt dc, memiliki dua kabel USB dan kabel jack

audio yang nantinya disambungkan pada mkrokontroler. Berikut contoh speaker aktif bisa

dilihat pada gambar 2.11.

Gambar 2.11. Speaker Aktif


14

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1 Proses Kerja Sistem

Perangangan alat ini terdiri dari beberapa bagian utama yaitu Atmega8535,

rangkaian optocoupler, motor DC, sensor sebagai masukan ke mikrokontroler, power

supply 5v, SD Card, piranti penampil dan speaker aktif. Sensor yang dipakai sebagai

masukan ke mikrokontroler adalah sensor ultrasonik HC-SR04. Atmega85345 berfungsi

sebagai pengatur dan pemroses masukan dari sensor ultrasonik sehingga dapat

menghasilkan keluaran berupa tulisan digital dan keluaran suara. Sensor ultrasonik

berperan sebagai pembaca tinggi badan sebagai masukan ke mikrokontroler yang akan

diolah dan menghasilkan keluaran angka melalui LCD dan berupa suara melalui speaker.

Data suara terlebih dahulu direkam, kemudian disimpan di dalam SD Card dengan format

WAV. Agar mikrokontroler dapat mengakses data di dalam SD Card maka harus

menggunakan modul SD Card yang berfungsi sebagai komunikasi terhadap

mikrokontroler. Pada perancanggan alat ini LCD dapat bergerak naik dan turun

menyesuaikan tinggi badan seseorang sehingga dapat mempermudah dalam pembacaan,

dalam hal ini rotary encoder sangat berperan dalam menghentikan putaran motor sesuai

dengan perhitungan. Berikut adalah gambar 3.1 diagram blok rancangan perangkat

pengukur tinggi badan menggunakan sensor ultrasonik.

Gambar 3.1. Diagram rancang pengukur tinggi badan


15

3.2 Perancangan Perangkat Keras

Dalam perancangan perangkat keras (hardware) dari mulai sensor ultrasonik

sampai ke penampil LCD dan keluaran suara melalui speaker. Penulis memanfaatkan

kontruksi alat yang sebelumnya pernah dibuat oleh Erik Hardianto (0151114065) alumni

Universitas Sanata Dharma dan menambahkan serta memodifikasi kontruksi alat yang

sudah ada dengan penambahan push button dan tata letak speaker aktif. Pada bagian ini

akan ditunjukkan keseluruhan gambar kontruksi alat desain 2D yang digambar penulis

pada gambar 3.2.

Gambar 3.2 desain 2D

Keterangan bagian alat:

1. Penempatan roda cacah (Rotary Encoder) dan rangkaian optocoupler

2. Penempatan sensor ultrasonik

3. Area pergerakan LCD

4. Box penempatan mikrokontroller, modul SD card dan SD card, motor DC

5. Titik awal obyek

6. Penempatan speakeraktif

7. Penempatan push button


16

Desain alat ukur tinggi badan ini setinggi 2 meter terhitung dari titik awal obyek, dan jarak

antara tiang 10 cm.

3.2.1 Rangkaian Sensor Ultrasonik dan LCD ke Atmega8535

Gambar 3.3. Rangkaian Sensor ultrasonik dan LCD ke Atmega8535

3.2.2 Rangkaian Modul SD Card ke Atmega8535

Gambar 3.4. Rangkaian Modul SD Card ke Atmega8535


17

3.3.3 Rangkaian Driver motor, Motor DC ke Atmega8535

Gambar 3.5. Rangkaian Driver motor dan motor DC ke Atmega8535

3.2.4 Roda Cacah ( Rotary Encoder )

Roda cacah (rotary encoder) digunakan untuk menghasilkan putaran motor DC

sesuai dengan yang diinginkan. Jika pulsa yang dihasilkan oleh rotary encoder sama

dengan pulsa yang menunjukkan tinggi badan maka motor DC akan berhenti. Agar LCD

dapat bergerak turun sesuai yang di inginkan maka dapat digunakan rumus :

(3.1)

Keliling untuk satu kali putaran (X) dirumuskan sebagai berikut :

(3.2)

Roda cacah yang memiliki luang sebanyak n, maka akan menghasilkan n pulsa pada setiap

satu kali putaran ( ) , maka besarnya jarak setiap pulsa dapat dihitung dengan rumus:

(3.3)


18

Untuk membuat roda cacah seberapa besar jari-jari (r) roda cacah, maka tentukan banyak

luang roda cacah (n) dan keliling roda cacah (x).

Pada perancangan alat ini ditentukan n sebanyak 20 dan x sebesar 20 cm, maka didapatkan

r sebesar :

, maka didapatkan D = 6.4 cm

Jadi pada alat ini menggunakan roda cacah dengan banyak luang 20 dan dengan diameter

6.4 cm dan pada kondisi ini 1 pulsa akan menghasilkan 1 cm.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak adalah perancangan yang mengatur cara kerja alat

sesuai dengan yang diinginkan. Program diawali dengan melakukan penekanan tombol

start lalu memulai untuk melakukan inisialisasi. Kemudian sensor akan bekerja mengukur

tinggi badan seseorang dengan memancarkan gelombang yang kemudian akan dipantulkan

dan diterima kembali oleh sensor ultrasonik. Pada hal ini sensor ultrasonik akan bekerja

jika mendeteksi obyek dengan tinggi lebih besar atau sama dengan batas minimum tinggi

badan yang telah ditentukan yaitu 50 cm. Jika sensor telah mendeteksi dan data sudah

didapatkan dan diolah di mikrokontroler maka data selanjutnya disimpan. Data tersebut

diolah dalam bentuk pulsa agar LCD dapat bergerak turun sesuai perhitungan, setelah

tinggi LCD sesuai dengan tinggi badan objek maka LCD akan berhenti dan menampilkan

tinggi badan objek. Kemudian speaker membunyikan hasil tinggi badan sesuai dengan

angka yang ada di LCD. Jika pada titik awal objek masih terdapat objek maka LCD dan

speaker masih akan tetap bekerja, tetapi jika sudah tidak terdeteksi adanya objek maka

LCD dan speaker akan OFF dan LCD akan bergerak naik sampai menyentuh limit swich

dan LCD akan berhenti.


19

Gambar 3.6. Flowchart Keseluruhan Sistem


20

3.3.1 Subrutin LCD ( Liquid Crystal Display ) Naik dan Turun

Gambar 3.7. Flowchart Subrutin LCD naik dan LCD turun

3.3.2 Subrutin Speaker Bunyi Hasil

Program ini berisi syarat- syarat bunyi hasil tinggi badan seseorang yang akan

dikeluarakan melalui speaker. Suara terlebih dahulu telah direkam dalam format WAV dan

di simpan di SD Card. Penulis melakukan perekaman menggunakan handphone yang

terhubung dengan headset, penggunaan headset ini membantu penulis dalam proses

perekaman agar suara dapat terekam dengan jelas. Data yang sudah terekam disimpan pada

memori internal handphone, data yang tersimpan masih dalam format mp4 sehingga

penulis melakukan convert menggunakan aplikasi audacity untuk mendapatkan hasil suara

dengan vormat WAV. Setelah semua suara dalam format WAV, penulis melakukan

pemindahan data dari memori internal handphone ke SD Card. Data perekaman dapat

dilihat pada tabel 3.1.


21

Gambar 3.8. Flowchart Subrutin Speaker Bunyi Hasil


22

Pembacaan tinggi badan seseorang berkisar dari 50 cm sampai 200 cm , contoh dari

pembacaan program dalam perhitungan, pembacaan untuk tinggi badan 185 cm sebagai

berikut :

1. seratus. Sisa hasil bagi akan disimpan dan diolah pada program selanjutnya.

Perhitungan pembacaan dalam ratusan

, Div/Mod (sisa hasil bagi)

= 1

Sisa = Tinggi badan mod 100

= 85

Dalam hasil pembagian ratusan maka mikrokontroller akan membaca 1 yang berarti

output keluaran suara berbunyi

2. Perhitungan pembacaan dalam puluhan


= 8


= 5

Dalam hasil pembagian puluhan maka mikrokontroller akan membaca 8 yang

berarti output keluaran suara berbunyi delapanpuluh. Sisa hasil bagi akan disimpan

dan diolah pada program selanjutnya.

3. Perhitungan pembacaan dalam satuan


= 5


= 5

Maka keluaran suara yang akan dihasilkan untuk tinggi badan 185 cm adalah

“tinggi badan anda seratus delapan puluh lima centimeter”.

Berikut ini merupakan data perekaman suara dengan format WAV yang telah diubah

menjadi kualitas 32 bit menjadi 8 bit, channel data suara diubah menjadi mono dengan

frekuensi data kurang dari 32 KHz. Spesifikassi file suara yang dipaka rata-rata sebesar 20

Kb untuk kapasitasnya, 8bit, dan mempunyai sample rate 24 KHz.


23

Tabel 3.1. Suara yang direkam

Angka Besar (kilo byte)

0.wav 42

1.wav 22

2.wav 25

3.wav 22

4.wav 19

5.wav 28

6.wav 24

7.wav 26

8.wav 33

9.wav 38

10.wav 33

11.wav 38

12.wav 43

13.wav 51

14.wav 54

15.wav 56

16.wav 51

17.wav 54

18.wav 62

19.wav 62

20.wav 47

30.wav 54

40.wav 51

50.wav 51

60.wav 48

70.wav 52

80.wav 63

90.wav 59

100.wav 44

CENTIMETER.wav 49

TINGGI BADAN ANDA.wav 59


24

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini menjelaskan implementasi perancangan penelitian dan hasil pengamatan

beserta pembahasannya untuk mengetahui kesesuaian antara perancangan dan penelitian.

Ada beberapa perubahan antara perancangan dan implementasi perangkat keras.

Pada penelitian ini mikrokontroller yang digunakan mikrokontroller Atmega8535 tetapi

pada implementasi mengunakan Arduino Uno, karena IC Atmega 8535 tidak terdapat fitur

yang mendukung kebutuhan dari alat yang akan dibuat. Fitur ini berhubungan dengan

pengolahan data suara yang disimpan pada SD Card yaitu tipe program tmrpcm.h yang

hanya terdapat pada Arduino Uno.

4.1 Pemasangan Alat

Gambar 4.1.Alat Ukur Tinggi Badan Otomatis

1

2

3

4


25

Piranti pengukur tinggi badan berbasis mikrokontroller ini menggunakan sensor

ping HCSR-04 yang pada dasarnya akan berfungsi sebagai sensor pembaca jarak. Data

berupa tulisan akan di tampilkan pada LCD yang dapat bergerak mengikuti tinggi obyek

dan data berupa suara yang terdapat pada SD Card dikeluarkan menuju speaker.

Komponen- komponen tersebut dapat dilihat pada gambar 4.1 dan untuk penjelasan

komponen dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Keterangan Gambar Alat Ukur Tinggi Badan Otomatis Berbasis

Mikrokontroller

No Nama Keterangan

1 HCSR-04 Komponen sensor jarak

2 LCD Komponen tampilan

3 Motor DC Komponen penggerak LCD

4 Speaker Komponen penghantar suara

Sensor akan bekerja ketika gelombang yang dipancarkan mengenai suatu obyek

(manusia), sensor akan membaca jarak obyek dan mengolah data tersebut ke

mikrokontroller dan akan disimpan sementara dalam program, yang nantinya akan

ditampilkan melalui LCD dan suara melalui speaker. LCD akan bergerak turun sesuai

tinggi badan obyek dan menampilkan tinggi badan obyek.

Ketika tinggi badan telah ditampilkan maka pada program secara langsung akan

membaca data suara pada SD Card dan mengeluarkan suara melalui speaker.

4.1.1 Keterangan Penggunaan Alat

Dari gambar 4.1. merupakan hardware dari alat ukur tinggi badan dengan t keluaran

suara. Pada rangkaian tersebut terdapat sebuah minimal sistem Arduino Uno, LCD yang

berfungsi sebagai penampil, speaker aktif sebagai piranti output suara, SD Card yang

berfungsi sebagai penyimpan suara dengan format WAV yang telah direkam dan motor

DC sebagai penggerak LCD naik dan turun. Alat ini dapat berfungsi pada tegangan DC

5V, tegangan yang dihasilkan dari adaptor yang dihubungkan langsung pada tegangan

listrik AC 220 Volt. Ketika sudah mendapatkan tegangan 5 Volt alat ukur tinggi badan

akan aktif, namun untuk melakukan pengukuran tinggi badan pengguna terlebih dahulu


26

menekan tombol untuk memulai pengukuran. Sensor akan mulai bekerja dan mengolah

data tersebut pada mikrokntroler dimana data akan tertampil di LCD dan dikeluarkan

dalam bentuk suara melalui speaker aktif sehingga pengguna atau penderita tuna netra akan

lebih mudah untuk mengetahui tinggi badan mereka. Selanjutnya LCD juga akan bergerak

turun sesuai dengan tinggi badan pengguna sehigga mudah dalam pembacaan.

4.2. Pengujian Alat

Pengujian alat berguna untuk mendapatkan data-data spesifikasi dari alat yang telah

dibuat sehingga akan mepermudah menganalisa kesalahan dan kerusakan yang akan terjadi

pada saat alat bekerja.

4.2.1 Pengujian Sensor Ultrasonik HCSR-04

Pengujian pada bagian ini berhubungan dengan keakuratan sensor ultrasonik

HCSR-04 dalam mengukur jarak. Pengujian ini dilakukan dengan cara membandingkan

tinggi sebenarnya dengan pembacaan tinggi pada sensor dengan mengambil beberapa data

dari tinggi badan seseorang yang terdapat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. Hasil pengujian Sensor Ultrasonik pada tinggi badan orang

Tinggi Sebenarnya

(cm)

Pembacaan Sensor

(cm)

Error (%)

130 90 44.44

140 69 102.90

150 105 74.42

160 188 14.90

170 119 42.86

Dari hasil percobaan pada tabel 4.2 terlihat pengukuran tinggi badan mendapatkan

hasil error dengan rata-rata 55,9 %. Data ini menunjukkan bahwa tingkat akurasi

pengukuran masih jauh dari tinggi badan sebenarnya. Sehingga penulis melakukan

percobaan pengambilan data dengan menggunakan beberapa media permukaan datar,

gelombang dan lingkaran, untuk mengetahui tingkat akurasi yang baik untuk membantu

dalam pengukuran tinggi badan. Berikut tabel hasil pengujian Sensor ultrasonik di berbagai

bentuk bidang.


27

Tabel 4.3. Hasil pengujian Sensor Ultrasonik diberbagai bentuk bidang

Bidang Datar

Tinggi Sebenarnya

(cm)

Pembacaan Sensor

(cm)

130 130

140 141

150 151

160 161

170 171


Bidang Gelombang

Tinggi Sebenarnya

(cm)

Pembacaan Sensor

(cm)

130 127

140 139

150 149

160 162

170 166


Bidang Bola

Tinggi Sebenarnya

(cm)

Pembacaan Sensor

(cm)

130 173

140 183

150 178

160 193

170 197

Dari pengujian yang dilakukan pada tiga bidang yang berbeda terlihat hasil pada

pengujian bidang datar yang memiliki hasil tingkat akurasi yang baik. Permukaan obyek

yang tidak rata saat pengukuran berpengaruh dalam pembacaan sensor sehingga hasil

pengukuran tidak stabil seperti pada hasil pengukuran pada bidang bergelombang dan bola.

Sehingga pada pengambilan data pengukuran tinggi badan dilakukan dengan menggunakan

bidang datar agar mendapatkan hasil yang akurat dapat dilihat pada tabel 4.6.

Tabel 4.6. Hasil pengukuran pada tinggi badan seseorang menggunakan bidang datar

No. Tinggi Sebenarnya (cm) Pembacaan Sensor (cm) Error Jarak (%)

1 70 72 2.85

2 90 92 2.22


28

Tabel 4.6. (lanjutan) Hasil pengukuran pada tinggi badan seseorang menggunakan bidang

datar

3 112 113 0.90

4 116 117 0.86

5 120 121 0.83

6 129 130 0.77

7 135 136 0.74

8 150 151 0.66

9 160 161 0.62

10 166 167 0.60

Rata- rata 1.105

Dari tabel 4.6 data yang dihasilkan oleh sensor masih ada 1,105 % error yang

terlihat, berdasarkan dari adanya data dapat disimpulkan bahwa tingkat akurasi akan lebih

baik jika obyek yang diukur memiliki ketinggian mendekati sensor, dengan kata lain

semakin tinggi badan obyek yang diukur semakin baik tingkat akurasinya dan permukaan

obyek yang tidak rata saat pengukuran juga berpengaruh pada pembacaan sensor yang

dapat menyebabkan hasil dari pengukuran tidak stabil, oleh sebab itu pada saat melakukan

pengukuran menggunakan bantuan papan tipis untuk mendapatkan permukaan yang rata.

4.2.2 Pengujian Suara

Pada pengujian ini dilakukan untuk menguji ketepatan keluaran suara dengan angka

yang dibaca sensor ultrasoik. Pengujian ini dilakukan dengan memutar kembali semua kata

yang telah direkam dam SD Card. Berikut ini merupakan tabel keluaran suara ketika

sensor telah membaca jarak. Dari data pengujian ketepatan suara yang dihasilkan

ditunjukkan pada tabel 4.6.

Tabel 4.7. Suara Yang Dihasilkan Ketika Sensor Mulai Bekerja

No. Tinggi Badan (cm) Suara

1 72 Tinggi Badan Anda Tujuh Puluh Dua

Centimeter

2 92 Tinggi Badan Anda Sembilan Puluh Dua

Centimeter

3 113 Tinggi Badan Anda Seratus Tigabelas

Centimeter

4 117 Tinggi Badan Anda Seratus Tujuhbelas

Centimeter

5 121 Tinggi Badan Anda Seratus Dua Puluh

Satu Centimeter


29

Tabel 4.7. (lanjutan) Suara Yang Dihasilkan Ketika Sensor Mulai Bekerja


Satu Centimeter

7 136 Tinggi Badan Anda Seratus Tiga Puluh

Enam Centimeter


Satu Centimeter

9 161 Tinggi Badan Anda Seratus Enam Puluh

Satu Centimeter

10 167 Tinggi Badan Anda Seratus Enam Puluh

Tujuh Centimeter

Suara yang dihasilkan dari pengukur tinggi badan sudah sesuai dengan data angka

yang tertampil pada LCD, hanya saja untuk suara yang dikeluarkan dari speaker masih

belum terdengar jernih. Hal ini dikarenakan pada program hanya bisa membaca data suara

dengan format WAV yang harus diubah dari kualitas 32 bit menjadi 8 bit. Kualitas 8 bit

adalah kualitas suara yang paling rendah. Untuk channel data suara harus diubah menjadi

mono dengan frekuensi data harus kurang dari 32 KHz. Spesifikasi file suara yang dipakai

rata-rata sebesar 20 Kb untuk kapasitasnya, dan mempunyai sample rate 32 KHz. Namun

masih ada selang waktu pada setiap akhir pengucapan sebuah kata. Suara yang terdengar

terkesan terpatah-patah. Hal ini terjadi karena sistem yang digunakan dalam memutar

kembali suara yang telah direkam dengan memberikan delaytime sebagai jarak antar kata.

4.2.3 Pengujian Pergerakan LCD

Pengujian pada bagian ini berkaitan dengan naik dan turunnya LCD. LCD akan

turun sesuai dengan tinggi badan obyek untuk mempermudah pembacaan. Pengujian ini

dilakukan dengan cara membandingkan data yang dibaca oleh sensor yaitu jarak dan

pengukuran manual menggunakan penggaris, pantulan sinyal ke objek menuju ke sensor

kembali. Dimana jarak telah diolah di mikrokontroller, pengujian dilakukan sebanyak 10

kali. Dari data pengujian ketepatan pergerakan LCD yang dihasilkan ditunjukkan pada

tabel 4.7.

Tabel 4.8. Pengambilan Data Pergerakan LCD

No. Tinggi Benda Uji (cm) Tinggi LCD (cm)

1 72 57

2 92 77

3 113 104

4 117 109


30

Tabel 4.8. (lanjutan) Pengambilan Data Pergerakan LCD

5 121 110

6 130 123

7 135 126

8 151 139

9 160 146

10 167 157

Pada tabel 4.8 dari data yang didapat rata-rata nilai pada 10 kali pengujian

mendapatkan hasil yang baik dengan rata-rata LCD akan bergerak turun sejauh 11 cm dari

tinggi badan yang diukur . Dalam hal ini LCD bergerak turun dan masih dalam jangkauan

pandangan mata seseorang dengan syarat obyek tidak menengok keatas ataupun kebawah.

4.3 Perangkat Lunak

Perangkat lunak atau program yang terdapat pada mikrokontroller dibuat untuk

menunjang kerja dari sistem pengukur tinggi badan otomatis dengan keluaran suara dan

LCD bergerak berbasis mikrokontroller ini. Dalam sistem ini terdapat program yang sesuai

dengan flowchart yang telah di buat pada BAB III.

Program utama berisi inisialisasi pin pada Arduino sebagai input dan output,

pembacaan SD Card untuk membaca suara, pembacaan sensor ultrasonik dan

mengeluarakan data suara melalui speaker. Inisialisai I/O bertujuan agar komponen yang

terpasang pada Arduino dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan konfigurasi I/O yang

telah ditentukan. Pengaturan ini dapat dilakukan dengan cara perintah pinMode().

Inisialisasi I/O ini ditulis didalam void setup pada program tersebut. Program inisialisasi

I/O ditunjukkan pada gambar 4.2.

Gambar 4.2. Inisialisasi input dan output


31

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2, A0 merupakan pin input dari

pembacaan sensor optocoupler dimana data akan diolah pada mikrokontroller, ECHO_PIN

dan TRIGGER_PIN merupakan input dan output dari sensor ping pembaca jarak HCSR-

04, pin 3, 4, 5 merupakan pin output dari driver motor L298, A1 merupakan pin input dari

push button dan A3 merupakan pin input dari limit switch. Pada hal ini sensor ping menjadi

peran utama sebagai pembacaan data, dimana data yang diperoleh sensor akan diolah pada

mikrokontroller. Berikut ini merupakan gambar dari program pembacaan sensor ping.

Gambar 4.3 . Program Pengolahan Data Sensor Ping

Pada program ini dibuat agar sensor ping membaca data jarak suatu obyek

sebanyak 50 kali hal ini digunakan untuk mendapatkan jarak yang akurat dimana setelah

pengambilan data selama 50 kali, jarak yang ditampilkan adalah rata- rata dari

pengambilan data. Tinggi dari obyek dihitung dengan maksimal pembacaan sensor yang

telah di tentukan yaitu 200 cm dikurang dari jarak rata- rata tersebut. Data yang telah

diolah nantinya akan ditampilkan pada LCD dengan sub program seperti gambar 4.4.

Gambar 4.4. Tampilan LCD


32

Seperti yang terdapat pada batasan masalah jika tinggi badan suatu obyek kurang

dari 50 cm dan lebih dari 195 cm maka tampilan pada LCD akan menampilkan “error”.

Gambar 4.5. Tampilan LCD “Error”

Sebelum data ditampilkn LCD akan bergerak turun menyesuaikan tinggi badan

obyek untuk mempermudah pembacaan. Posisi LCD akan berada pada 10 cm dari jarak

yang telah didekteksi oleh sensor. Program dapat dilihat pada gambar 4.6.

Gambar 4.6. Sub Program LCD turun


33

Untuk mengeluarkan data suara dari SD Card, program harus terlebih dahulu

mengecek apakah komunikasi mikrokontroller dengan modul SD Card telah terhubung

dengan baik atau belum. program yang akanmengecek melalui perintah yang telah dibuat

dengan bantuan serial monitor pada program, akan muncul tulisan SD fail jika modul

dengan mikrokontroller belum terhubung dengan baik. Program pengecekan kominikasi

dan data suara dapat dilihat pada gambar 4.7.

Gambar 4.7. Program Pengecekan SD Card dan Data Suara

Data yang telah diolah selain ditampilkan pada LCD dalam bentuk tulisan, data

juga akan dikeluarkan berupa output suara melalui speakeraktif. Program dapat dilihat

pada gambar 4.8.

Gambar 4.8. Program Output Suara


34

Gambar 4.8. (Lanjutan) Program Output Suara


35

Gambar 4.8. (Lanjutan) Program Output Suara


36

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menjelaskan tentang penarikan kesimpulan berdasarkan implementasi

sistem dan data pengujian pada bab IV, dan beberapa saran yang dapat digunakan untuk

pengembangan sistem selanjutnya.

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari piranti alat ukur tinggi badan otomatis

berbasis mikrokontroller ini adalah :

1. Piranti sudah dapat mengukur suatu obyek tinggi badan seseorang

2. Program telah mampu menampilkan tinggi badan seseorang dengan bantuan

bidang datar karena obyek yang diukur dan permukaan yang tidak rata

mempengaruhi pembacaan sensor ping sehingga obyek yang diukur harus

menggunakan piranti yang permukaannya rata seperti papan tipis untuk

membantu pembacaan sensor.

3. Hasil pengukuran berhasil dikeluarkan melalui LCD dan dikeluarkan memalui

speaker aktif berupa suara.

4. LCD sudah dapat turun sesuai tinggi obyek yang diukur

5.2 Saran

Saran untuk pengembangan alat ukur tinggi bandan otomatisini adalah sebagai berikut :

1. Untuk lebih kokoh dalam perancangan kontruksi alat ukur ini sehingga pada saat

pengukuran tidak terjadi goyangan.


37

DAFTAR PUSTAKA

[1] Hardianto, Erik., 2007, Pengukur Tinggi Badan Menggunakan Ultrasonik Berbasis

Mikrokontroler AT89S51 Dengan Tampilan Yang Mengikuti Ketinggian Obyek,

Tugas Akhir, Jurusan teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta.

[2] https://id.wikipedia.org/wiki/Ultrasonik , diakses 13 Oktober 2016

[3] Kahfi, S., Solichan, A., Kiswanto, A., 2015, Alat Ukur Tinggi Badan Dan Massa

Badan Otomatis Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535,Media Elektrika., vol.8

No. 1 Juni 2015

[4] https://depokinstruments.com/2016/02/23/hc-sr04-ultrasonic-sensor/, diakses 13

Oktober 2016

[5] http://portal.kopertis3.or.id, Paper Dektetor Jarak Dengan Sensor Ultrasonik,

diakses 12 Oktober 2016

[6] https://id.wikipedia.org/wiki/ATMega8535, diakses 12 Oktober 2016

[7] http://www.goodram.com/product/micro-cards/goodram-microsd-class-4/16 …

Desember 2016

[8] ____,2012, Data Sheet Micro SD

[9] http://www.engineersgarage.com/electronic-components/16x2-lcd-module-

datasheet ,diakses 13 Oktober 2016

[10] http://www.engineersgarage.com/electronic-components/16x2-lcd-module-

datasheet, diakses 13 Oktober 2016


https://id.wikipedia.org/wiki/Ultrasonik

https://depokinstruments.com/2016/02/23/hc-sr04-ultrasonic-sensor/

http://portal.kopertis3.or.id/

https://id.wikipedia.org/wiki/ATMega8535

http://www.engineersgarage.com/electronic-components/16x2-lcd-module-datasheet




LAMPIRAN A

LISTING PROGRAM


L1

LISTING PROGRAM ARDUINO IDE

#include <Wire.h>

#include <SPI.h>

#include <SD.h>

#include <LCD.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#include <NewPing.h>

#include <TMRpcm.h>

TMRpcm tmrpcm;

#define TRIGGER_PIN 7 // Arduino pin tied to trigger pin on the

ultrasonic sensor.

#define ECHO_PIN 8 // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic

sensor.

#define MAX_DISTANCE 400 // Maximum distance we want to ping for (in

centimeters). Maximum sensor distance is rated at 400-500cm.

// definisi untuk I2C LCD Backpack

#define I2C_ADDR 0x3F

#define BACKLIGHT_PIN 3

#define BACKLIGHT_POL POSITIVE

#define EN_PIN 2

#define RW_PIN 1

#define RS_PIN 0

#define D4_PIN 4

#define D5_PIN 5

#define D6_PIN 6

#define D7_PIN 7

LiquidCrystal_I2C lcd(I2C_ADDR, EN_PIN, RW_PIN, RS_PIN, D4_PIN, D5_PIN,

D6_PIN, D7_PIN, BACKLIGHT_PIN, BACKLIGHT_POL);

NewPing sens(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE); // NewPing setup of

pins and maximum distance.

long duration;

int jarak, i, n;

int HT = 200, Tinggi;

int data, ratus, puluh, sat;

boolean en;

void setup() {

Serial.begin(9600);

lcd.begin(16, 2);

pinMode(A0, INPUT);

pinMode(ECHO_PIN, INPUT);

pinMode(TRIGGER_PIN, OUTPUT);

HT = 200;

//attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), interrupt_count, RISING);

pinMode(2, INPUT);

pinMode(5, OUTPUT); // Output motor

pinMode(4, OUTPUT); // Output motor

pinMode(3, OUTPUT); // Output PWM utk motor

pinMode(A1, INPUT_PULLUP); // push button

pinMode(A3, INPUT_PULLUP); // limmit switch

SD.begin(10);


L2

tmrpcm.speakerPin = 9;

jarak = 0;

i = 0;

}

void loop()

{

int jara = 0;

for (int j = 0; j < 50; j++)

{

jara = jara + sens.ping_cm();

delay(10);

}

lcd.clear();

jarak = jara / 50;

Serial.println(jarak);

if (digitalRead(A1) == 0)

{

Tinggi = HT - jarak;

if (Tinggi < 195 && Tinggi > 50){

turun();

lcd.setCursor (0,0);

lcd.print("Tinggi =");

lcd.print(Tinggi);

lcd.print("cm");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Jarak = ");

lcd.print(jarak);

lcd.print("cm");

Serial.print("jarak = cm");

Serial.print(jarak);

Serial.println("cm ");

Serial.print(Tinggi);

Serial.println("cm ");

delay(2000);

i=0;

suara(Tinggi);

balik();

}

if (Tinggi > 195 || Tinggi < 50){

lcd.clear();

lcd.print("Error");

}

if (jarak > 200)

{

lcd.setCursor(7, 0);

lcd.print("error");

Serial.println("error");

lcd.setCursor (7, 1);

lcd.print ("error");

delay(1000);

}

}

}

void turun()

{


L3

lcd.clear();

n = (jarak/1.05);

Serial.print("n =");

Serial.println(n);

while (i <= n)

{

if (digitalRead(A0) == LOW)

{

i++;

}

digitalWrite(4, 0);

digitalWrite(5, 1);

analogWrite(3, 255);

Serial.print(i);

delay(250);

}

digitalWrite(4, 0);

digitalWrite(5, 0);

analogWrite(3, 0);

delay(100);

}

void balik()

{

while (digitalRead(A3) == 1)

{

digitalWrite(4, 1);

digitalWrite(5, 0);

analogWrite(3, 255);

}

digitalWrite(4, 0);

digitalWrite(5, 0);

analogWrite(3, 0);

}

void suara(int data)

{

int ratus = data / 100;

int puluh = (data % 100) / 10;

int sat = (((data % 100) % 10) / 1);

tmrpcm.play("TINGGI~1.WAV");

delay(2000);

Serial.print(ratus);

switch (ratus) {

case 1:

tmrpcm.play("100.WAV");

break;

}

delay(1500);

if ( (data % 100)> 10 && (data % 100) < 20){

switch (data %100){

case 11:


break;

case 12:

tmrpcm.play("12.WAV ");

break;


L4

case 13:


break;

case 14:


break;

case 15:


break;

case 16:


break;

case 17:


break;

case 18:


break;

case 19:


break;

}

}

else {

Serial.print(puluh);

switch (puluh) {

case 1:


break;

case 2:


break;

case 3:


break;

case 4:


break;

case 5:


break;

case 6:


break;

case 7:


break;

case 8:


break;

case 9:


break;

}

delay(1500);

Serial.println(sat);

switch (sat) {

case 1:



L5

break;

case 2:


break;

case 3:


break;

case 4:


break;

case 5:


break;

case 6:


break;

case 7:


break;

case 8:


break;

case 9:


break;

}

}

delay(1000);

tmrpcm.play("CENTIM~1.WAV");

delay(2000);

}


LAMPIRAN B

SKEMATIK RANGKAIAN


L-7

SKEMATIK RANGKAIAN


LAMPIRAN C

GAMBAR ALAT


L-8

Gambar Alat Keseluruhan Gambar penempatan sensor dan LCD

Gambar Titik awal obyek, speaker, motor dc, dan boks penempatan

mikrokontroler


alat ukur tinggi badan otomatis … akhir alat ukur tinggi badan otomatis dengan sensor ultrasonik...

Documents