rancang bangun sistem monitoring langkah kaki … · 4.1.1.1 rangkaian alat monitoring langkah kaki...
TRANSCRIPT
i
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING
LANGKAH KAKI DENGAN SENSOR MPU6050
BERBASIS ANDROID
TUGAS AKHIR
Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1
Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh :
DIAH AYU FITRIANI
201210370311005
JURUSAN INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2016
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING LANGKAH
KAKI DENGAN SENSOR MPU6050 BERBASIS ANDROID
TUGAS AKHIR
Sebagai persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1
Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
DIAH AYU FITRIANI
(201210370311005)
Malang, 21 Oktober 2016
Menyetujui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
iii
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING LANGKAH
KAKI DENGAN SENSOR MPU6050 BERBASIS ANDROID
TUGAS AKHIR
Sebagai Persyaratan Guna meraih Gelar Sarjana Strata 1
Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
DIAH AYU FITRIANI
(201210370311005)
Tugas Akhir ini telah diuji dan dinyatakan lulus melalui sidang majelis penguji
pada tanggal 29 Oktober 2016
Menyetujui,
Penguji I Penguji II
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Informatika
iv
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA : DIAH AYU FITRIANI
NIM : 201210370311005
FAK./JUR. : TEKNIK/INFORMATIKA
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul RANCANG
BANGUN SISTEM MONITORING LANGKAH KAKI DENGAN SENSOR
MPU6050 BERBASIS ANDROID beserta seluruh isinya adalah karya saya
sendiri bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya,
kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila
kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya
saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya
siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.
Mengetahui, Malang, 29 Oktober 2016
Dosen Pembimbing Yang Membuat Pernyataan
Diah Ayu Fitriani
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan
judul “Rancang Bangun Sistem Monitoring Langkah Kaki dengan Sensor
MPU 6050 Berbasis Android”.
Perkenankan bersama ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-
besarnya kepada bapak dan ibu dosen orang tua yang selama ini turut membantu
dan memberi support yang begitu besar kepada penulis. Semoga Allah memberikan
balasan yang sepadan atas budi baik yang selama ini diberikan.
Dengan menyadari adanya keterbatasan waktu, kemampuan, pengetahuan
referensi dan pengalaman, Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu
saran dan masukan kesempurnaan sangat penulis harapkan.
Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat dn
menjadi tambahan ilmu pengetahuan. Aamiin.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Malang, 29 Oktober 2016
Penulis,
Diah Ayu Fitriani
vi
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga saya
dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Maka dari itu saya menyampaikan ucapan
terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Allah SWT yang Maha Pemberi petunjuk, Maha Pemurah. Sungguh besar
kuasa-Mu yang telah memberikan saya keteguhan hati dan kesabaran.
2. Rasulullah Muhammad SAW. Imam dan penuntun menuju Al-Jannah.
3. Kedua orang tua dan keluarga, Bapak H. Matori, Ibu Hj. Sulastri, Dendy Cahya
E.S, Umi Mardiyati dengan doanya yang tiada henti.
4. Dosen pembimbing Bapak Wahyu Andhyka Kusuma dan Ibu Diah Risqiwati
selalu sabar dan memberi arahan dalam pengerjaan tugas akhir ini.
5. Bapak Yuda Munarko, M.Sc selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika
Universitas Muhammadiyah Malang.
6. Bapak Ibu Dosen pengajar yang selalu memotivasi kami dan memberikan
ilmunya kepada kami beserta staff TU Jurusan Teknik Informatika UMM.
7. Pendamping terbaik Aisy Al Ayyubi yang selalu menemani, membantu dan
menyemangati dalam penyelesaian tugas akhir ini.
8. Sahabat terbaik dari masa SMK sampai sekarang Siti Nor Habibah yang selalu
membantu hal apapun.
9. Teman kesayangan alias keluarga kedua yang selalu ada saat sedih dan senang
di kota perantauan, all member Bidadari Pehuluan, Gusti Desi Melissa, Rizqiya
Nor Annisa, Rizki Aulia Ananda, Maulida Herniati, Tari Rahmah Wulandari,
Putri Damayanti dan Riri Irmayanti.
10. Teman-teman pendamping terbaik semasa perkuliahan Hanum Shirotu Nida,
Desy Indah Susanti, Nurimalita, Lisa Noor Arida, Ela Katrin Anova, Rosa
Regina, Kurnia Manggali U, Bayu Satria Kusuma, Antoni M, Wildan Ammar
Tsaqib, dan Devri Kurniawan yang selalu memberikan motivasi, dukungan dan
bantuan ketika diperkuliahan maupun penyelesaian tugas akhir ini.
11. Keluarga C12 beserta Ibu Kos tercinta Indah Tri Yuliantina yang menyemangati
dan mendoakan kelancaran tugas akhir ini.
12. Dan semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ......................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................................... ii
LEMBAR PERNYATAAN .......................................................................................... iii
KATA PENGANTAR .................................................................................................. iv
LEMBAR PERSEMBAHAN ....................................................................................... v
ABSTRAK.................................................................................................................... vi
DAFTAR ISI ................................................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL......................................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 3
1.3 Tujuan Masalah ................................................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah .................................................................................................. 3
1.5 Metodologi .......................................................................................................... 3
1.5.1 Studi Literatur .......................................................................................... 4
1.5.2 Analisa Kebutuhan ................................................................................... 4
1.5.3 Metode Perancangan Program ................................................................. 4
1.5.4 Metode Implementasi .............................................................................. 5
1.5.5 Metode Pengujian Alat ............................................................................ 5
1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................... 7
2.1 Penelitian Sebelumnya ........................................................................................ 7
2.2 Sensor Accelerometer .......................................................................................... 7
2.3 Teori Penelitian ................................................................................................... 8
2.3.1 Identifikasi Gaya Berjalan ....................................................................... 8
2.3.2 Jarak Langkah Kaki ................................................................................. 8
2.3.3 Nilai Ambang Batas (Thresholding) ........................................................ 9
2.3.4 Galat Persentase (Perhitungan Error) ....................................................... 11
2.3.5 Sensor MPU6050 ..................................................................................... 11
2.3.5.1 Gyroscope .................................................................................. 11
2.3.5.2 Bagian Gyroscope ...................................................................... 12
2.3.5.3 Kelebihan dan Kekurangan Gyroscope ...................................... 13
viii
2.3.5.4 Accelerometer ............................................................................ 13
2.3.5.5 Kelebihan dan Kekurangan Accelerometer ................................ 14
2.3.6 Arduino .................................................................................................... 15
2.3.6.1 Jenis Arduino ............................................................................... 15
2.3.6.1.1 Spesifikasi Arduino .................................................. 15
2.3.7 Bluetooth HC-05 ...................................................................................... 15
2.3.8 Android Studio ........................................................................................ 16
BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM.................................................. 18
3.1 Deskripsi Sistem .................................................................................................. 18
3.2 Analisa Komponen Sistem .................................................................................. 19
3.2.1 Kebutuhan Perangkat Keras ..................................................................... 19
3.2.2 Kebutuhan Perangkat Lunak .................................................................... 20
3.3 Perencanaan Sistem ............................................................................................. 20
3.3.1 Sistem Perangkat Keras .......................................................................... 21
3.3.2 Sistem Perangkat Lunak ......................................................................... 22
3.4 Desain Perancangan Perangkat Keras dan Perangkat Lunak ............................... 23
3.4.1 Desain Perancangan Perangkat Keras ...................................................... 23
3.4.1.1 Arduino Nano dan Gyroscope ..................................................... 24
3.4.1.2 Arduino Nano dan Bluetooth HC-05 ........................................... 24
3.4.2 Desain Perancangan Perangkat Lunak ..................................................... 25
3.5 Metode yang di Gunakan ..................................................................................... 27
3.6 Rancangan Pengujian .......................................................................................... 27
3.7 Penghitungan Manual .......................................................................................... 27
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ............................................................ 29
4.1 Implementasi Sistem ........................................................................................... 29
4.1.1 Implementasi Alat Monitoring Langkah Kaki dan Jarak.......................... 29
4.1.1.1 Rangkaian Alat Monitoring Langkah Kaki dan Jarak .................. 29
4.1.1.2 Packaging Perangkat Keras ......................................................... 30
4.1.1.3 Konfigurasi Sensor Gyroscope dan Bluetooth pada Arduino ...... 30
4.1.2 Implementasi Aplikasi Android ............................................................... 33
4.2 Pengujian Sistem ................................................................................................ 35
4.2.1 Pengujian Perangkat Keras ...................................................................... 35
4.2.2 Pengujian Perangkat Lunak ..................................................................... 35
4.3 Hasil Pengujian ................................................................................................... 36
4.3.1 Toleransi Hasil Pengukur ........................................................................ 43
ix
4.3.2 Skenario Pengujian ................................................................................. 43
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 46
5.1 Kesimpulan ......................................................................................................... 46
5.2 Saran ................................................................................................................... 47
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 48
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1Proses Mendapatkan Data Banyak Langkah dan Jarak ................................. 4
Gambar 2.1 Siklus Manusia Berjalan .............................................................................. 8
Gambar 2.2 Kondisi Saat Melangkah.............................................................................. 9
Gambar 2.3 Pengkonversian Gelombang dan Penentuan Nilai Ambang Batas ............... 10
Gambar 2.4 Nilai Ambang Batas Bawah dan Batas Atas ................................................ 10
Gambar 2.5 Sensor MPU6050 ........................................................................................ 11
Gambar 2.6 Ilustrasi Gyroscope ..................................................................................... 11
Gambar 2.7 Arduino Nano .............................................................................................. 15
Gambar 2.8 Bluetooth HC-05 ......................................................................................... 16
Gambar 3.1 Posisi Penggunaan Alat ............................................................................... 18
Gambar 3.2 Proses Kerja Alat ......................................................................................... 19
Gambar3.3 Blok Diagram Rangkaian Sistem.................................................................. 20
Gambar 3.4 Diagram Alur Sistem ................................................................................... 21
Gambar 3.5 Digram Alur Aplikasi .................................................................................. 22
Gambar 3.6 Rancangan Susunan Alat untuk Packaging.................................................. 23
Gambar 3.7 Desain menghubungkan Pin pada Alat ........................................................ 24
Gambar 3.8 Bluetooth Permission Request ..................................................................... 25
Gambar 3.9 Rancangan Daftar Perangkat Bluetooth yang Sudah Terpasang .................. 26
Gambar 3.10 Rancangan Halaman Monitoring Jalan Sehat ............................................ 26
Gambar 4.1 Rangkaian Perangkat Keras dari Depan ...................................................... 29
Gambar 4.2 Packaging Perangkat Keras ......................................................................... 30
Gambar 4.3 Case Perangkat Keras .................................................................................. 30
Gambar 4.4 Melihat COM .............................................................................................. 31
Gambar 4.5 Bluetooth Permission Request ..................................................................... 33
Gambar 4.6 Halaman Daftar Perangkat .......................................................................... 34
Gambar 4.7 Halaman Monitoring Jalan Sehat................................................................. 34
Gambar 4.8 Data Dari Serial Monitor 4 Langkah ........................................................... 36
Gambar 4.9 Gelombang Sinus Hasil Data Sensor Pergerakan 4 Langkah ....................... 36
Gambar 4.10 Tampilan Android Hasil Pergerakan 4 Langkah ........................................ 37
Gambar 4.11 Data Dari Serial Monitor 8 Langkah ......................................................... 37
Gambar 4.12 Gelombang Sinus Hasil Data Sensor Pergerakan 8 Langkah ..................... 38
Gambar 4.13 Tampilan Android Hasil Pergerakan 8 Langkah ........................................ 38
Gambar 4.14 Data Dari Serial Monitor 10 Langkah ....................................................... 39
xi
Gambar 4.15 Gelombang Sinus Hasil Data Sensor Pergerakan 10 Langkah ................... 39
Gambar 4.16 Tampilan Android Hasil Pergerakan 10 Langkah ...................................... 40
Gambar 4.17 Data Dari Serial Monitor 15 Langkah ....................................................... 40
Gambar 4.18 Gelombang Sinus Hasil Data Sensor Pergerakan 15 Langkah ................... 41
Gambar 4.19 Tampilan Android Hasil Pergerakan 15 Langkah ...................................... 41
Gambar 4.20 Data Dari Serial Monitor 20 Langkah ....................................................... 42
Gambar 4.21 Gelombang Sinus Hasil Data Sensor Pergerakan 20 Langkah ................... 42
Gambar 4.22 Tampilan Android Hasil Pergerakan 20 Langkah ...................................... 43
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbedaan Penelitian ........................................................................... 7
Tabel 3.1 Kebutuhan Perangkat Keras ................................................................ 19
Tabel 3.2 Kebutuhan Perangkat Lunak ............................................................... 20
Tabel 3.3 Nomor Pin Arduino Nano dan Gyroscope .......................................... 24
Tabel 3.4 Nomor Pin Arduino Nano dan Buetooth HC-05................................. 25
Tabel 3.5 Perancangan Pengujian ....................................................................... 27
Tabel 4.1 Uji Coba Langkah ............................................................................... 35
Tabel 4.2 Selisih Perhitungan Langkah Kaki ..................................................... 44
Tabel 4.3 Persentase Error Rata-Rata ................................................................. 45
xiii
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ningrum, Tria Rohmawati.2015. Dampak Kurangnya Olahraga Bagi Kesehatan
Tubuh
[2] NHS Choice. “The 10.000 Steps Challenge”. Diakses pada tanggal 1 Oktober
2016. http://www.nhs.uk/livewell/loseweight/pages/10000stepschallenge.aspx
[3] Purnama, Agus. “Sensor Accelerometer MMA7260Q”. Diakses pada tanggal
15 Maret 2016. http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-
tranducer/sensor-accelerometer-mma7260q/.
[4] Tyas, Anggreani Sari.(2015). Pengukuran Perubahan Kinematik Pada
Pergelangan Kaki Dengan Menggunakan Sensor Gyroscope
[5] Dhesta, Suis Meinggariyad.(2012). Pemetaan Posisi dan Orientasi Arah Sistem
Navigasi Personal Berbasis Prinsip Dead Reckoning.
[6] Candra, Aditya Alim. (2015). aplikasi penghitung langkah (pedometer) berbasis
android
[7] Gusmara, I Made Nusaman.(2012). Nilai Ambang Batas dan Standarisasi di
Bidang Keteknikan
[8] Taufik, Muhammad Yusuf.(2015). Membedakan Objek Menggunakan Metode
Thresholding dan Fungsi Morfologi
[9] wikiHow. "Cara Menghitung Galat Persentase". Diakses Pada Tanggal 21
Oktober 2016. http://id.wikihow.com/Menghitung-Galat-Persentase
[10] Putu, Giovanni. “Accelerometer dan Gyroscope”. Diakses pada tanggal 15
maret 2016. http://www.geyosoft.com/2013/accelerometer-dan-gyroscope
[11] arduino. "Arduino Nano". Diakses pada tanggal 12 Januari 2016.
https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano
[12] Boarduino. "Masuk ke Mode AT Command HC-05 dengan arduino" diakses
pada tanggal 12 Januari 2016.
xiv
BIOGRAFI PENULIS
Nama
NIM
TTL
Alamat Asal
No HP
:
:
:
:
:
Diah Ayu Fitriani
201210370311005
Banjarmasin, 13 Maret 1994
Komplek Dharma Praja, Jl.
Dharma Bakti 5b RT 14 No 81
Banjarmasin, Kal-Sel
085754349060
RIWAYAT PENDIDIKAN
No Nama Sekolah Mulai Sampai
1 SD Kartika VI-7 Banjarmasin 2000 2006
2 SMP Negeri 7 Banjarmasin 2006 2009
3 SMK Telkom Sandhy Putra Banjarbaru 2009 2012
4 Universitas Muhammadiyah Malang 2012 2016