“MODUL PEMBELAJARAN ALAT PENENTU 16

ARAH MATA ANGIN DENGAN OUTPUT SUARA”

4 TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

Hendra Rahmadhani

08530123

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2015

ABSTRAKSI

Pendidikan adalah pembelajaran pengetahuan, keterampilan, dan kebiasaan sekelompok orang yang diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya melalui pengajaran, pelatihan atau penelitian. Peningkatan mutu pelaksanaan pembelajaran di sekolah dilakukan dengan berbagai strategi. Satu diantaranya adalah dengan cara mengembangkan bahan ajar dalam bentuk modul. Modul dapat membantu sekolah dalam mewujudkan pembelajaran yang berkualitas. Melihat permasalahan tersebut, maka penulis memberikan alternatif dengan membuat sebuah modul pembelajaran yaitu tentang sebuah alat yang dapat membantu menunjukkan arah mata angin.

Perancangannya alat ini menggunakan sensor kompas cmps10 yaitu sebuah sensor magnet bumi yang dapat menentukan sudut derajat arah mata angin. Untuk mengetahui sudut derajat dari sensor kompas CMPS10 dapat diperoleh dengan membaca data antarmuka I2C pada pin 2 dan pin 3, sedangkan pada ATMega8535 pada Port C-0 (SCL) dan Port C-1 (SDA), kemudian karakter hasil pemrosesan dari mikrokontroler ditampilkan melalui LCD 16x2 dan juga ISD2590 yang berfungsi menampilkan hasil dari mikrokontroler yaitu berupa suara. Dari hasil pengujian sensor, nilai keakuratan dalam membaca arah mata angin dengan error rata-rata 3,821% yang diakibatkan karena sensor masih mudah terpengaruh oleh benda lain, sedangkan IC ISD2590 telah bekerja dengan baik yaitu data suara masukan sesuai dengan hasil data keluaran.

Kata kunci : Modul Pembelajaran, Arah Mata Angin, Kompas Digital.

ABSTRACT

Education is learning the knowledge, skills, and habits of a group of people passed down from one generation to the next through teaching, training or research. Improving the quality of teaching practices in schools conducted by various strategies. One of them is by developing teaching materials in the form of a module. Modules can assist schools in creating quality learning. Seeing this problem, the authors provide an alternative to creating a learning module that is about a tool that can help show the points of the compass.

The sensors used in the manufacture of these tools is the compass sensor cmps10 is an earth magnetic sensor that can determine the degree of the angle of the wind direction. To determine the degree of angle CMPS10 compass sensor can be obtained by reading the I2C data interface at pin 2 and pin 3, while on ATMega8535 is at Port C-0 (SCL) and port C-1 (SDA), and then the character of the results of the processing of microcontroller shown via LCD 16x2 and functions of ISD2590 is displaying the results of the microcontroller in the form of sound. The test results from the sensor when reading direction of the wind produces an average error amounting to 3.821%. The error was caused because the sensor is easily influenced by other objects, while the IC ISD2590 has worked well because the input voice data in accordance with the results of the output data.

Keywords: Learning Module, Direction of the wind, Digital Compass.

LEMBAR PERSEMBAHAN

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis sadari bahwa semua tak lepas

dari dukungan dan dorongan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun

tidak langsung dan dalam berbagai bentuk, secara moril maupun materiil. Dalam

kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang

amat sangat kepada semua pihak, terutama:

1. Allah SWT Atas segala cinta kasih-Mu dan berkah-Mu.

2. Ibuku tercinta yang selalu memberikan dorongan dan do'a dan juga

Ayahku yang selalu memberi semangat karena tanpa beliau berdua saya

bukanlah siapa-siapa.

3. Nenekku tercinta yang sering mengingatkan ibadahku dan selalu

mendo'akanku supaya Allah SWT. memberikan kemudahan dalam proses

kelulusan ini.

4. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Ketua Jurusan Elektro sekaligus

selaku dosen pembimbing pertama, yang secara langsung maupun tidak

langsung telah banyak membantu saya, terima kasih banyak atas

bimbingan dan arahan selama ini, semoga amal baik yang telah Bu Alif

berikan mendapat balasan yang sepantasnya dari Allah SWT.

5. Bpk. Machmud Effendi, ST, M.Eng selaku dosen pembimbing kedua,

yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan.

6. Bpk. Ir. Nurkhasan, MT selaku dosen penguji pertama sekaligus sebagai

dosen wali dan Bpk. Ir. Nurhadi, MT selaku dosen penguji kedua yang

telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam penyelesaian revisi

Tugas Akhir ini.

7. Bpk. M. Chasrun Hasani,MT selaku dosen wali kedua terima kasih atas

pembemberian semangat dan dorongan dalam menyelesakian study S1

Teknik Elektro UMM.

8. Bpk. Drs. Budi Priyanto, MSi selaku dosen wali pertama masuk kuliah dan

semua Bpk./Ibu Dosen Teknik Elektro UMM terima kasih banyak atas

bimbingan dan arahan yang telah Bpk./Ibu berikan.

9. Sahabat-sahabatku alumni Elekto UMM satu angkatan (Irwan Hamza,

Ardian H. D., Okti Ragil, Yudi, Tridi Sandri, Agus M. K., Henry Febrian,

Eko "Kodok", Eko "Kodik", Imam "Paklek", Aan "Sinchan", Jakaria F.

"Jacky", Achmad, Iwan, Tono, Risman, Rio dan semua yang belum

disebutkan) terima kasih banyak atas dukungan, do‟a serta semangatnya.

10. Sahabat Elektro UMM lainnya ( Paijo Elektro 2010, Afrizal ‟08, Fahmi

‟10, Edi “Yayak” ‟07, Aris ‟08 (Alm), Mas Afif „2000, Mustajap, Awang

Dwi. P., semua calon Wisudawan/Wisudawati Periode III 2015 dan semua

rekan-rekan yang belum disebutkan ) terima kasih atas dukungan dan

do'anya.

11. Kepada semua pihak yang tidak bisa disebutkan semuanya, terima kasih

banyak atas dukungan, do‟a serta semangatnya.

Sekali lagi kepada mereka, penulis dengan tulus mengucapkan terima kasih atas

bantuannya, semoga amal baik Bapak, Ibu, dan saudara semua mendapat balasan

yang sepantasnya dari Allah SWT. Amiiin!

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih banyak kekurangan, oleh

karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan.

Akhirnya, penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi

kita semua.

Billahi Fii Sabilil Haq Fastabiqul Khairat

Wassalamualaikum Wr. Wb

Malang, 10 Agustus 2015

Penulis

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb

Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas rahmat, hidayah dan berkat segala

kemurahan-Nya telah memperkenankan penulis tugas akhir dengan judul

“MODUL PEMBELAJARAN ALAT PENENTU 16 ARAH MATA ANGIN

DENGAN OUTPUT SUARA”.

Penulisan dari tugas ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang.

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT dan Bpk. Machmud Effendi, ST, M.Eng

selaku dosen Pembimbing I dan II.

2. Bpk. Ir. Nurkhasan, MT dan Bpk. Ir. Nurhadi, MT selaku dosen Penguji I

dan II.

3. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Kajur Elektro.

4. Semua Bapak dan Ibu Dosen jurusan Elektro yang telah memberi

dukungan dan arahan kepada penulis.

5. Semua Rekan-rekan mahasiswa Elektro yang memberikan dorongan dan

semangat sehingga penulisan skripsi ini terselesaikan.

Penulis sadar sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari

sempurna, kritik serta saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan.

Akhirnya penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat

bermanfaat dan menambah wawasan pengetahuan bagi pembaca.

Billahi Fii Sabilil Haq Fastabiqul Khairat

Wassalamualaikum Wr. Wb

Malang, 10 Agustus 2015

Penulis

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ..............................................................................................

LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. ii

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. iii

ABSTRAK ........................................................................................................ iv

ABSTRACT ....................................................................................................... v

LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................... vi

KATA PENGANTAR .................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL............................................................................................ xv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Perumusan masalah ........................................................................ 2

1.3 Tujuan ............................................................................................ 3

1.4 Batasan masalah ............................................................................. 3

1.5 Metodologi ..................................................................................... 3

1.6 Sistematika Pembahasan ................................................................ 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kompas ........................................................................................ 5

2.1.1 Susunan Kompas ......................................................................... 5

2.1.2 Fungsi Kompas ............................................................................ 5

2.1.3 Arah Mata Angin ......................................................................... 6

2.2 Mikrokontroler Atmega8535 ....................................................... 8

2.2.1 Fungsi Pin Mikrokontroler Atmega8535 ..................................... 9

2.2.2 Arsitektur Mikrokontroler Atmega8535 .................................... 10

2.2.2.1 Organisasi Memory ................................................................... 12

2.2.2.2 General Purpose Register (GPR) ............................................... 13

2.2.3 I/O Port ...................................................................................... 14

2.2.3.1 Port A ......................................................................................... 14

2.2.3.2 Port B ......................................................................................... 15

2.2.3.3 Port C ......................................................................................... 16

2.2.3.4 Port D ......................................................................................... 17

2.2.4 SRAM ........................................................................................ 18

2.2.5 Register I/O ............................................................................... 19

2.2.6 Reset dan Interupsi .................................................................... 21

2.2.7 Peripheral Atmega8535 ............................................................. 23

2.2.7.1 Timer/Counter .......................................................................... 23

2.2.7.2 WatchDog Timer ....................................................................... 27

2.2.7.3 EEPROM ................................................................................... 28

2.2.7.4 Analog Comparator ................................................................... 29

2.2.7.5 8 Channel Multiplexer Input ADC ............................................ 30

2.2.8 Osilator Kristal .......................................................................... 32

2.2.9 Pemrograman Atmega8535 ....................................................... 33

2.3 Kompas Digital CMPS10 .......................................................... 34

2.3.1 Fitur-fitur ................................................................................... 35

2.4 LCD (Liquid Crystal Display) ................................................... 35

2.4.1 Terminal I/O LCD ..................................................................... 36

2.5 Information Store Device 2590 ................................................. 39

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT

3.1 Pendahuluan .............................................................................. 43

3.2 Blok Diagram dan Prinsip Kerja ............................................... 43

3.2.1 Minimum Sistem ATmega8535 ................................................ 44

3.2.1.1 Mikrokontroler Atmega8535 ..................................................... 45

3.2.1.2 Rangkaian Clock ....................................................................... 46

3.2.2 LCD (Liquid Crystal Display) ................................................... 47

3.2.3 Perancangan Rangkaian ISD (Information Store Device) ......... 48

3.2.4 Sensor Kompas CMPS10 .......................................................... 49

3.2.5 Rangkaian Voltage Regulator .................................................... 50

3.3 Perancangan Software ............................................................... 51

BAB IV PENGUJIAN ALAT

4.1 Pengujian Sensor Kompas CMPS10 ......................................... 55

4.1.1 Tujuan ........................................................................................ 55

4.1.2 Peralatan yang digunakan .......................................................... 55

4.1.3 Prosedur Pengujian .................................................................... 55

4.1.4 Hasil Pengujian .......................................................................... 56

4.2 Pengujian Rangkaian ISD2590 .................................................. 57

4.2.1 Tujuan ........................................................................................ 57

4.2.2 Peralatan yang digunakan .......................................................... 57

4.2.3 Prosedur Pengujian .................................................................... 57

4.2.4 Hasil Pengujian .......................................................................... 60

4.3 Pengujian Sistem Keseluruhan .................................................. 61

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................................ 63

5.2 Saran .......................................................................................... 63

Daftar Pustaka

Lampiran

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 16 Arah Mata Angin .................................................................... 7

Gambar 2.2 Konfigurasi pin Atmega8535 ...................................................... 9

Gambar 2.3 Blok Diagram Mikrokontroler Atmega8535 ............................. 11

Gambar 2.4 Arsitektur Atmega8535 ............................................................. 12

Gambar 2.5 Peta Memori Atmega8535 ......................................................... 13

Gambar 2.6 General Purpose Register Atmega8535 ..................................... 13

Gambar 2.7 SDRAM Dalam Organisasi Memori Atmega8535.................... 19

Gambar 2.8 Blok diagram clock timer/counter ............................................ 24

Gambar 2.9 Blok diagram Timer/Counter0 .................................................. 25

Gambar 2.10 Blok diagram Timer/Counter1 .................................................. 26

Gambar 2.11 Diagram Blok Analog Comparator ........................................... 29

Gambar 2.12 ADC Internal Mikrokontroler Atmega8535 .............................. 30

Gambar 2.13 ADC Dengan Pendekatan Beruntun .......................................... 32

Gambar 2.14 Koneksi Osilator ........................................................................ 32

Gambar 2.15 Konfigurasi Drive External Clock ............................................. 32

Gambar 2.16 Pemrograman paralel (A) dan pemrograman serial (B)

pada Atmega8535 ...................................................................... 34

Gambar 2.17 Sensor kompas CMPS10 ........................................................... 35

Gambar 2.18 Diagram Blok Driver LCD ........................................................ 37

Gambar 2.19 Timing Diagram Proses Menulis (write) ................................... 38

Gambar 2.20 Timing Diagram Proses Membaca (read) .................................. 38

Gambar 2.21 Transfer data mode 4 bit ............................................................ 39

Gambar 2.22 Diagram Blok Analog Comparator ........................................... 39

Gambar 3.1 Diagram Blok Modul Alat Penentu 16 Arah Mata Angin ......... 44

Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATmega8535 ................................. 45

Gambar 3.3 Rangkaian Clock mikrokontroler ATmega8535 ....................... 47

Gambar 3.4 Rangkaian LCD ......................................................................... 48

Gambar 3.5 Rangkaian ISD 2590 .................................................................. 49

Gambar 3.6 Rangkaian Kompas CMPS10 dengan Mikrokontroler .............. 50

Gambar 3.7 Rangkaian Voltage Regulator .................................................... 51

Gambar 3.8 Flowchart Perancangan Alat ...................................................... 52

Gambar 3.8 Flowchart Software ................................................................... 54

Gambar 4.1 Rangkaian Penguji ISD2590 ..................................................... 58

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fungsi Alternatif Port A ............................................................ 15

Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port B ............................................................ 16

Tabel 2.3 Fungsi Alternatif Port C ............................................................ 17

Tabel 2.4 Fungsi alternatif port D ............................................................. 18

Tabel 2.5 Reset dan Vektor Interupsi ........................................................ 22

Tabel 2.6 Pemilihan clock timer/counter pada AVR ................................. 24

Tabel 2.7 Mode compare pada Timer/Counter1 ........................................ 27

Tabel 2.8 Pengaturan Prescaler WDT ....................................................... 28

Tabel 2.9 Tabel terminal I/O pada LCD .................................................... 36

Tabel 2.10 Clock XCLK .............................................................................. 41

Tabel 3.1 Fungsi Port yang digunakan pada ATmega8535....................... 46

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor Kompas CMPS10 ................................ 56

Tabel 4.2 Hasil Pengujian ISD2590 .......................................................... 60

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sistem Keseluruhan ......................................... 62

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Yawan, Handi. 2009. Kutub Utara Magnet Bumi Bergeser.

http://www.kompas.com/teknologi/news/0512/09 .

[2]. CMPS10-Tilt Compensated Compass Module,

www.pishrobot.com/files/products/datasheets/cmps10.pdf, (didownload

25 April 2015).

[3]. Caruso, M.J. “Applications of Magnetic Sensors for Low Cost Compass

Systems,” Position Location and Navigation Symposium, IEEE 2000.

[4]. Atmel, 2002, Data Sheet 8 Bit AVR Microcontroller In Syatem

Programmable Flash Atmega8535, http://www.atmel.com , USA.

[5]. Wardhana, Lingga, 2006, Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR seri

Atmega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Andi, Yogyakarta.

[6]. Atmel, 2006, “ATMEGA8535 ”, http://www.atmel.com/ Bejo, A., 2007,

“Rahasia Kemudahan C dan AVR”, Gava Media, Yogyakarta.

[7]. Record/Playback Device 60, 75, 90, and 120 Second Duration.

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-

pdf/view/83097/WINBOND/ISD25120.html.

[8]. www.atmel.com/images/doc2502.pdf diakses pada tanggal 09 maret 2015.

[9]. http://www.biltek.tubitak.gov.tr/gelisim/elektronik/dosyalar/6/

ISD2560.pdf diakses pada tanggal 10 maret 2015.

[10]. Anonymous, 2003, ISD2560/75/90/120. http://www.windbond.com

[11]. Irwan Hamza, 2007, “TENSIMETER DIGITAL MENGGUNAKAN

ATMEGA8535 DILENGKAPI VOICE PROCESSOR”, Tugas Akhir,

UMM.