BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bunyi Gelombang bunyi merupakan gelombang longitudinal yang terjadi karena perapatan dan perenggangan dalam medium gas, cair atau padat.Gelombang itu dihasilkan ketika sebuah benda, seperti garpu tala atau senar biola, yang digetarkan dan menyebabkan gangguan kerapatan medium.Gangguan dijalarkan di dalam medium melalui interaksi molekul-molekulnya.Getaran molekul tersebut berlangsung sepanjang penjalaran gelombang (Tipler, 1998). Defenisi yang paling umum dari bunyi (sound) adalah bahwa bunyi merupakan sebuah gelombang longitudinal dalam suatu medium. Gelombang bunyi yang paling sederhana adalah gelombang sinusoidal, yang mempunyai frekuensi, amplitudo, dan panjang gelombang tertentu. Telinga manusia adalah sebuah instrumen yang kepekaannya luar biasa, mampu mendeteksi bunyi yang begitu halus di mana bunyi itu menggerakkan gendang telinga hanya dalam jarak yang mikroskopik.Tetapi kepekaan ini dapat dirusak oleh bunyi yang terlalu keras.Paparan yang berlebihan dari kebisingan atau derau yang nyaring dapat menghancurkan sel-sel rambut di dalam telinga bagian dalam, yang menghalangi lewatnya sinyal sepanjang saraf pendengar dari telinga ke otak.Pelindung pendengaran sangat penting bagi setiap orang yang bekerja dalam lingkungan yang kebisingannya tinggi (Young, 2003). Menurut Halliday & Resnick (1984) ada suatu jangkauan frekuensi yang dapat merangsang telinga dan otak manusia kepada sensasi pendengaran. Jangkauan ini adalah kira-kira sekitar 20 Hz sampai 20.000 Hz, yang dinamakan jangkauan yang dapat didengar (audible range).Sebuah gelombang mekanis longitudinal

yang

frekuensinya

berada

di

bawah

jangkauan

yang

Universitas Sumatera Utara

6

kedengarantersebut dinamakan gelombang infrasonik (infrasonic wave), dan gelombang yang frekuensinya berada di atas jangkauan yang kedengaran dinamakan gelombang ultrasonik (ultrasonic wave). Gelombang yang kedengaran berasal mula di dalam tali-tali yang bergetar (biola atau pita suara manusia), kolom udara yang bergetar (klarinet), dan pelat serta selaput yang bergetar (gambang, pengeras suara, dan tambur).Suara elemen yang bergetar ini secara bergantian menempatkan udara di sekitarnya sewaktu bergerak ke belakang.Udara tersebut mentransmisikan gangguan-gangguan ini keluar dari sumber sebagai gelombang.Sewaktu memasuki telinga, maka gelombang-gelombang ini menghasilkan sensasi bunyi. Bentuk gelombang yang kira-kira periodik atau terdiri dari sejumlah kecil komponen yang kira-kira periodik akan menimbulkan suatu sensasi yang menyenangkan (jika intensitasnya tidak terlalu tinggi), seperti, misalnya,bunyi musik. Bunyi yang mempunyai bentuk gelombang yang tidak periodik akan terdengar seperti derau atau noise. Gelombang bunyi menurut Young (2003) dapat juga dijelaskan sebagai perubahan tekanan di berbagai titik. Dalam sebuah gelombang bunyi sinusoidal di udara, tekanan berfluktuasi di atas dan di bawah tekanan atmosfer p dalam suatu perubahan sinusoidal dengan frekuensi yang sama seperti gerak partikel udara itu. Telinga manusia bekerja dengan mengindera perubahan tekanan seperti itu. Gelombang bunyi yang memasuki saluran telinga mengerahkan tekanan yang berfluktuasi pada satu sisi gendang telinga; udara pada posisi lain gendang telinga, yang dilepas keluar oleh tabung Eustachio, berada dalam tekanan atmosfer. Perbedaan tekanan pada kedua sisi gendang telinga menyebabkan gendang telinga itu bergerak.Mikrofon dan alat-alat serupa biasanya mengindera perbedaan tekanan, bukan pergeseran.


7

2.1.1 Persepsi Gelombang Bunyi Karakteristik fisis gelombang bunyi secara langsung dikaitkan dengan persepsi bunyi itu oleh seorang pendengar.Untuk frekuensi tertentu, semakin besar amplitudo tekanan sebuah gelombang bunyi sinusoidal, maka semakin besar pula kenyaringan (loudness) yang dirasakan. Hubungan antara amplitudo tekanan dan kenyaringan bukanlah sebuah hubungan yang sederhana, dan hubungan itu bervariasi dari satu orang dengan orang lain. Satu faktor penting adalah bahwa telinga tidak sama kepekaannya untuk semua frekuensi dalam jangkauan yang dapat didengar. Bunyi pada suatu frekuensi dapat terlihat lebih nyaring daripada bunyi beramplitudo tekanan sama pada frekuensi yang berbeda. Pada 1000 Hz amplitudo tekanan minimum yang dapat dirasakan dengan pendengaran normal adalah kira-kira 3x 10 Pa; untuk menghasilkan kenyaringan yang sama pada 200 Hz atau 15.000 Hz diperlukan kira-kira 3x 10 Pa. Kenyaringan

yang

dirasakan

juga

bergantung

pada

kesehatan

telinga.Kehilangan kepekaan pada ujung frekuensi tinggi biasanya terjadi secara alami dengan bertambahnya umur tetapi dapat lebih diperburuk lagi oleh tingkat kebisingan yang berlebihan.Pengkajian telah memperlihatkan bahwa banyak musisi rock muda telah menderita kerusakan telinga permanen dan mempunyai pendengaran orang yang berusia 65 tahun. Perangkat yang dipakaikan di kepala untuk mendengarkan stereo yang mudah dibawa (portable stereo headset) yang digunakan pada volume tinggi akan merupakan ancaman yang serupa bagi pendengaran. Frekuensi sebuah gelombang bunyi adalah faktor utama dalam menentukan titi nada (pitch) bunyi, yakni kualitas yang membuat kita dapat menggolongkan bunyi itu sebagai “tinggi” atau “rendah”. Semakin tinggi frekuensi sebuah bunyi (di dalam jangkauan yang dapat didengar), maka semakin tinggi pula titi nada yang dapat dirasakan oleh seorang pendengar.


8

Amplitudo tekanan juga memainkan peranan dalam menentukan titi nada. Bila seorang pendengar membandingkan dua gelombang bunyi sinusoidal dengan frekuensi yang sama tetapi amplitudo tekanan yang berbeda, maka gelombang bunyi dengan amplitudo tekanan yang lebih besar biasanya dirasakan lebih nyaring tetapi titi nadanya sedikit lebih rendah.

2.1.2 Skala Desibel Kekerasan bunyi menurut Bueche (2006) adalah ukuran persepsi manusia akan bunyi. Meskipun gelombang bunyi dengan intensitas yang tinggi dianggap lebih keras daripada gelombang dengan intensitas lebih rendah, hubungannya jauh dari linear.Sensasi bunyi kira-kira proporsional dengan logaritma intensitas bunyi. Tetapi hubungan yang pasti antara kekerasan dan intensitas adalah rumit sehingga tidak sama untuk setiap individu. Tingkat intensitas atau tingkat bunyi (β) didefenisikan dengan suatu skala sembarang yang kurang lebih sesuai dengan sensasi kekerasan bunyi.Desibel adalah satuan tidak berdimensi.Telinga normal dapat membedakan antara intensitas yang perbedaannya hingga 1 dB. Menurut Young (2003) karena telinga peka terhadap jangkauan intensitas yang begitu lebar maka biasanya digunakan skala intensitas logaritmik. Tingkat intensitas bunyi (sound intensity level) β sebuah gelombang bunyi didefenisikan oleh persamaan:

β = (10 dB) log (2.1) Dalam persamaan ini, I

sebesar 10

adalah sebuah intensitas acuan yang dipilih

W/m , mendekati ambang pendengaran manusia pada 1000 Hz.

Tingkat intensitas bunyi dinyatakan dalam desibel, yang disebut dB. Desibel adalah

bel, sebuah satuan yang dinamakan untuk menghormati Alexander

Graham Bell, penemu telepon.Satuan bel terlalu besar untuk digunakan


9

dalamkebanyakan keperluan, dan desibel adalah satuan tingkat intensitas bunyi yang bisa digunakan. Jika intensitas sebuah gelombang bunyi sama dengan I atau 10

W/m ,

tingkat intensitas bunyinya adalah 0 dB. Sebuah intensitas sebesar 1 W/m bersesuaian dengan 120 dB.Tabel 2.1 mencantumkan tingkat intensitas bunyi dalam desibel dari beberapa bunyi yang cukup dikenal.Persamaan 2.1 dapat digunakan untuk memeriksa nilai tingkat intensitas bunyi β yang diberikan untuk setiap intensitas dalam tabel tersebut. Tabel 2.1 Tingkat intensitas bunyi dari berbagai sumber (nilai perwakilan) Intensitas, I (W/m )

Sumber atau Deskripsi Bunyi

Tingkat Intensitas Bunyi, β (dB)

Ambang rasa sakit

120

Pengeling

95

Kereta api yang ditinggikan Lalu lintas yang ramai

90

10

70

10

Pembicaraan biasa

65

Mobil yang bunyinya tidak berisik

50

10

Radio rumah yang bunyinya tidak keras

40

10

Pembisik rata-rata Desir dedaunan

20 10

10 10

Ambang pendengaran pada 1000 Hz

0

1 3,2 x 10

3,2 x 10

10

Karena telinga itu tidak sama kepekaannya untuk semua frekuensi dalam jangkauan yang dapat didengar, maka beberapa alat ukur tingkat bunyi memberi bobot berbagai frekuensi secara berbeda. Salah satu skema seperti itu menghasilkan skala yang dinamakan dBA; skala ini agak mengabaikan frekuensi rendah dan frekuensi yang sangat tinggi, dimana telinga menjadi kurang peka dibandingkan di frekuensi di tengah jangkauan.


10

2.1.3 Efek Doppler Fenomena ini pertama kali dijelaskan oleh ilmuwan Austria Christian Doppler pada abad ke-19, dan dinamakan efek Doppler (Doppler Effect). Bila sebuah sumber bunyi dan seorang pendengar bergerak relatif terhadap satu sama lain, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar itu tidak sama dengan frekuensi sumber.

2.1.3.1 Pendengar yang Bergerak Sumber bunyi memancarkan sebuah gelombang bunyi dengan frekuensi f dan panjang gelombang λ = v f . Puncak-puncak gelombang yang mendekati pendengar yang bergerak itu mempunyai laju perambatan relatif terhadap pendengar sebesar v

v . Maka frekuensi f dimana puncak-puncak itu tiba di

posisi pendengar (yakni, frekuensi yang didengar oleh pendengar) adalah:

!" #

$% $& '

#

$% $& $ ()

(2.2)

atau: $% $&

!" # *

$

+ !, # *1

$& $

+ !,

(2.3)

Maka seorang pendengar yang bergerak menuju sebuah sumber (V > 0), mendengar frekuensi yang lebih tinggi (titi nada yang lebih tinggi) daripada yang didengar oleh seorang pendengar stasioner. Seorang pendengar yang bergerak menjauhi sumber itu (V < 0) mendengar frekuensi yang lebih rendah (titi nada yang lebih rendah).


11

2.1.3.2 Sumber yang Bergerak dan Pendengar yang Bergerak Misalkan sumber bunyi juga bergerak, dengan kecepatan v , laju gelombang

relatif terhadap medium gelombang itu (udara) masih sama dengan v; laju

gelombang itu ditentukan oleh sifat-sifat medium dan tidak berubah oleh gerak sumber itu. Tetapi panjang gelombang tidak lagi sama dengan v f . Inilah sebabnya mengapa waktu untuk pemancaran satu siklus gelombang adalah periode T # 1 f . Selama waktu ini, gelombang itu berjalan sejauh vT # v f v dan sumber itu bergerak sejauh v T # f . Panjang gelombang adalah jarak antara puncak-puncak gelombang yang berturutan, dan ini ditentukan oleh pergeseran relatif sumber dan gelombang. Panjang gelombang di depan sumber yang bergerak adalah:

/#

$

()

0

$)

()

#

$ $)

(2.4)

()

Panjang gelombang di belakang sumber yang bergerak adalah:

/#

$%$) ()

( 2.5)

Gelombang-gelombang di depan sumber dan di belakang sumber berturutturut dikompresikan dan diregangkan oleh gerak sumber itu. Untuk mencari frekuensi yang didengar oleh pendengar di belakang sumber itu, maka disubstitusikan Persamaan (2.5) ke dalam bentuk pertama dari Persamaan (2.2).

!" #

$% $& '

!" #

#

$% $& $% $) 1( )

$% $&

! $% $) ,

,

(2.6)


12

2.1.4 Kebisingan Bunyi Bising adalah suara-suara yang tidak dikehendaki atau secara ilmiah diartikan sebagai sensasi yang diterima telinga sebagai akibat fluktuasi tekanan udara ‘superimposing’ tekanan atmosfir/udara yang steady, atau dengan kata lainbising merupakan sejenis vibrasi/energi yang dikonduksikan dalam media udara, cairan, padatan, dan dapat memasuki telinga serta menimbulkan sensasi pada alat dengar. Berdasarkan pengaruhnya terhadap manusia, kebisingan dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu: kebisingan yang mengganggu (irritating noise), kebisingan yang menutupi (masking noise), dan kebisingan yang merusak (damaging/injurious noise) (Buchari, 2007). Menteri Negara Lingkungan Hidup sendiri telah mengeluarkan keputusan mengenai baku tingkat kebisingan di berbagai kawasan/lingkungan kegiatan yang dapat dilihat pada tabel 2.2. Tabel 2.2. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup No KEP48/MENLH/11/1996 mengenai baku tingkat kebisingan

Peruntukan kawasan/lingkungan kegiatan

Tingkat kebisingan (dBA)

A. Peruntukan Kawasan 1. Perumahan dan pemukiman

55

2. Perdangan dan jasa

70

3. Perkantoran dan perdangangan

65

4. Ruang terbuka hijau

50

5. Industri

70

6. Pemerintahan dan fasilitas umum

60

7. Rekreasi

70

8. Khusus: -Bandar udara*) -Stasiun kereta api*)


13

-Pelabuhan laut

70

-Cagar budaya

60

B. Lingkungan Kegiatan 1. Rumah sakit atau sejenisnya

55

2. Sekolah atau sejenisnya

55

3. Tempat ibadah atau sejenisnya

55

Keterangan: *) disesuaikan dengan ketentuan Menteri Perhubungan Menurut komunitas audology bahwa percakapan normal dapat diukur pada tingkatan 50-70 dB. Keadaan bising terlalu lama dapat membuat pendengaran kita terganggu, karena telinga memiliki daya yang terbatas untuk bisa menerima input suara. Batas aman untuk telinga kita untuk dapat bekerja dengan baik yaitu 80-85 desibel (dB), pada level tersebut sudah disarankan untuk menggunakan pelindung telinga. Bahaya yang ditimbulkan apabila melebihi batas aman cukup mengerikan, misalnya jika tingkat kebisingan mencapai 90 dB itu berpotensi merusak pendengaran kita dalam waktu 8 jam, misalkan suara truk dalam kemacetan. Pada level 100 dB akan merusak pendengaran dalam waktu 2 jam, misalnya suara gergaji mesin atau suara headset. Pada level 105 dB akan merusak pendengaran dalam waktu 1 jam, misalnya suara helikopter. Pada level di atas itu akan lebih membahayakan lagi, bahkan pada level 140 db bisa membuat kita tuli dalam sekejap.Pencemaran suara secara terus-menerus dengan tingkat kebisingan di atas 80 dB dapat mengakibatkan efek atau dampak yang merugikan bagi kesehatan manusia. Keterangan serupa juga ditetapkan oleh Departmen Of Labor OSHA yaitu peraturan mengenai berapa lama tingkat kebisingan tertentu yang boleh didengar per harinya oleh pekerja. Beberapa efek samping negatif atau akibat yang ditimbulkan dari kebisingan bunyi ditunjukkan pada Tabel 2.3 berikut ini.


14

Tabel 2.3 Jenis-jenis dari akibat kebisingan Akibat-Akibat Badaniah

Akibat-Akibat Fisiologis

Akibat-Akibat Psikologis

Kehilangan pendengaran

Rasa tidak nyaman atau stress meningkat

Gangguan emosional Kejengkelan

Perubahan ambang batas sementara akibat kebisingan

Tekanan darah meningkat

Kebingungan

Perubahan ambang batas permanen akibat kebisingan

Sakit kepala

Gangguan gaya hidup Gangguan tidur atau istirahat

2.1 5 Alat Pengukur Kebisingan Bunyi Sound level meter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur seberapa besar suara bising mempengaruhi pekerja dalam melaksanakan tugasnya. Alat ini digunakan untuk mengukur intensitas kebisingan antara 30-130 dBA dan dari frekuensi 20Hz-20.000Hz. Gambar dari sound level meter ditunjukkan pada gambar 2.1 berikut.

Gambar 2.1 Sound Level Meter Alat pengukur kebisingan bunyi ini juga terdapat pada aplikasi android yang dikenal dengan sound meter.Besarnya tingkat kebisingan suara diukur melalui mikrofon yang terdapat pada ponsel dalam satuan dB.Perangkat pada android telah dikalibrasi dengan menggunakan alat ukur yang sebenarnya dalam


15

dB (A) yaitu sound level meter.Pada Gambar 2.2 ditunjukkan gambar aplikasi Sound Meter yang terdapat pada smart phone android.

Gambar 2.2 Aplikasi Sound Meter

2.2 Analog Sound Sensor Analog sound sensor merupakan rangkaian sensor yang digunakan untuk mendeteksi kebisingan.Sensor yang dipakai adalah jenis mikrofon kondensor yang berfungsi untuk mengubah gelombang sinusoidal suara menjadi gelombang sinus energi listrik.Atau dengan kata lain, mikrofon akan berfungsi mendeteksi perbedaan tekanan yang dihasilkan oleh bunyi dan mengubahnya menjadi tegangan analog. Mikrofon kondensor (mic condesor) pada umumnya berbentuk bulat dengan ukuran kecil dimana didalam mikrofon tersebut terdapat dua buah plat yang sangat tipis sebagai diafragmayang akan menerima setiap getaran-getaran yang bersumber dari luar atau yang disebabkan adanya perbedaan tekanan udara pada setiap detiknya sehingga menghasilkan getaran. Getaran tersebut diterima plat, oleh sebab itu mikrofon kondensor dapat merespon suara yang jauh atau frekuensi tinggi, prinsip kerjanya adalah tidak dapat bekerja jika tidak diberikan tegangan, karena itu mikrofon kondensor tidak bisa dipergunakan secara langsung, harus ada tambahan rangkaian penguat. Bentuk fisik dari mikrofon kondensor ditunjukkan oleh Gambar 2.3.


16

Gambar 2.3 Bentuk fisik mikrofon kondensor

2.3 Mikrokontroler AVR ATmega8535 Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) dari Atmel ini menggunakan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang artinya

prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar (belum tentu

sederhana), sehingga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus mesin untuk menjalankannya.Kecuali instruksi percabangan yang membutuhkan 2 siklus mesin. RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini yang memungkinkan untuk membuat eksekusi eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam satu atau dua siklus mesin, sehingga akan semakin cepat dan handal. Proses downloading programnya relatif lebih mudah karena dapat dilakukan langsung pada sistemnya. Sekarang ini, AVR dapat dikelompokkan menjadi 6 kelas, yaitu keluarga

ATiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, ATmega, keluarga AT90CAN, keluarga AT90PWM dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing

kelas adalah memori, periperal, periperal, dan fungsinya, sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka hampir sama. Sebagai pengendali utama dalam pembuatan sistem ini, digunakan salah satu satu produk ATMEL dari keluarga ATmega yaitu ATmega8535.


17

2.3.1 Arsitektur ATmega8535 Mikrokontroler ATmega8535 memiliki fitur-fitur utama, seperti berikut: Saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 1. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. 2. Tiga unit Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 3. CPU yang terdiri atas 32 buah register. 4. Watchdog Timer dengan osilator internal. 5. SRAM sebesar 512 Byte. 6. Memori Flash sebesar 8 KBytes dengan kemampuan Read While Write. 7. Unit interupsi internal dan eksternal. 8. Port antarmuka SPI. 9. EEPROM sebesar 512 Byte yang dapat diprogram saat operasi. 10. Antarmuka komparator analog. 11. Port USART untuk komunikasi serial. Mikrokontroler AVR ATmega8535 merupakan mikrokontroler produksi Atmel dengan 8 KByte In-System Programmable-Flash, 512 Byte EEPROM dan 512 Bytes Internal SRAM.AVR ATmega8535 memiliki seluruh fitur yang dimiliki AT90S8535.Selain itu, konfigurasi pin AVR ATmega8535 juga kompatibel

dengan

AT90S8535.Diagram

blok

arsitektur

ATmega8535

ditunjukkan oleh Gambar 2.4.Terdapat sebuah inti prosesor (processor core) yaitu Central Processing Unit, di mana terjadi proses pengumpanan instruksi (fetching) dan komputasi data. Seluruh register umum sebanyak 32 buah terhubung langsung dengan unit ALU (Arithmatic and Logic Unit). Tedapat empat buah port masing-masing delapan bit dapat difungsikan sebagai masukan maupun keluaran. Media penyimpan program berupa Flash Memory, sedangkan penyimpan data berupa SRAM (Static Ramdom Access Memory) dan EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory).Untuk komunikasi data tersedia fasilitas SPI (Serial Peripheral Interface), USART (Universal Synchronous and Asynchronous


18

serial Receiver and Transmitter), serta TWI(Two-wire Serial Interface).Di samping itu terdapat fitur tambahan, antara lain AC (Analog Comparator), 8 kanal 10 bit ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT (Watchdog Timer), manajemen penghematan daya (Sleep Mode), serta osilator internal 8 MHz. Seluruh fitur terhubung ke bus 8 bit. Unit interupsi menyediakan sumber interupsi hingga 21 macam. Sebuah stack pointer selebar 16 bit dapat digunakan untuk menyimpan data sementara saat interupsi.

Gambar 2.4 Arsitektur ATmega8535


19

Mikrokontroler ATmega8535 dapat dipasang pada frekuensi kerja hingga 16 MHz (maksimal 8 MHz untuk versi ATmega8535). Sumber frekuensi bisa dari luar berupa osilator kristal, atau menggunakan osilator internal. Keluarga AVR dapat mengeksekusi instruksi dengan cepat karena menggunakan teknik “memegang sambil mengerjakan” (fetch during execution). Dalam satu siklus clock, terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh satu instruksi.

2.3.2 Konfigurasi Pin ATmega8535 terdiri atas 40 pin dengan konfigurasi seperti pada Tabel 2.4 Tabel 2.4Deskripsi pin ATmega8535 Nama Pin

Fungsi

VCC

Catu daya

GND

Ground

Port A

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

(PA7..PA0)

Juga berfungsi sebagai masukan analog ke ADC (ADC0 s.d. ADC7)

Port B


(PB7..PB0)

Fungsi khusus masing-masing pin : Port Pin

Fungsi lain

PB0

T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)

PB1

T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

PB2

AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

PB3

AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

PB4

SS (SPI Slave Select Input)

PB5

MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

PB6

MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB7

SCK (SPI Bus Serial Clock)

Port C


(PC7..PC0)

Dua pin yaitu PC6 dan PC7 berfungsi sebagai oscillator luar untuk Timer/Counter2.


20

Port D


(PD7.PD0)

Fungsi khusus masing-masing pin :

RESET

Port Pin

Fungsi lain

PD0

RXD (UART Input Line)

PD1

TXD (UART Output Line)

PD2

INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD3

INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD4

OC1B (Timer/Counter1 Output CompareB Match Output)

PD5

OC1A (Timer/Counter1 Output CompareA Match Output)

PD6

ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD7

OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

Masukan reset. Sebuah reset terjadi jika pin ini diberi logika rendah melebihi periode minimum yang diperlukan.

XTAL1

Masukan ke inverting oscillator amplifier dan masukan ke rangkaian clock internal.

XTAL2

Keluaran dari inverting oscillator amplifier.

AVCC

Catu daya untuk port A dan ADC.

AREF

Referensi masukan analog untuk ADC.

AGND

Ground analog.

Gambar 2.5 Konfigurasi pin ATmega8535


21

2.3.3 Peta Memori Arsitektur AVR terdiri atas dua memori utama, yaitu Data Memori dan Program

Memori.Sebagai tambahan fitur dari ATmega8535, ATmega8535, terdapat EEPROM 512 byte sebagai memori data dan dapat diprogram saat operasi. ATmega8535 terdiri atas 8 KByte On-chip In-System Reprogrammable

Flash memori untuk penyimpan program. Karena seluruh instruksi AVR dalam bentuk 16 bit atau 32 bit, maka Flash dirancang dengan komposisi 4K x 16. Untuk mendukung keamanan software atau program, Flash Program Memori

dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian Boot Program dan bagian Application Program.Gambar 2.6 mengilustrasikan susunan Memory Program Flash ATmega8535.

Gambar 2.6 Peta memori program Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah

register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. Konfigurasi memori data ditunjukkan oleh Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Peta memori data


22

2.3.4 Stack Pointer Stack pointer merupakan suatu bagian dari AVR yang berguna untuk menyimpan data sementara, variabel lokal, dan alamat kembali dari suatu interupsi ataupun subrutin. Stack pointer diwujudkan sebagai dua unit register, yaitu SPH dan SPL. Saat awal, SPH dan SPL akan bernilai 0, sehingga perlu diinisialisasi terlebih dahulu. SPH merupakan byte atas (MSB), sedangkan SPL merupakan byte bawah (LSB).Hal ini hanya berlaku untuk AVR dengan kapasitas SRAM lebih dari 256 byte.Bila tidak, maka SPH tidak didefinisikan dan tidak dapat digunakan.

2.3.5 Komunikasi Serial Dengan Uart AVR ATmega8535 memiliki 4 buah register I/O yang berkaitan dengan komunikasi UART, yaitu UART I/O Data Register (UDR), UART Baud Rate Register (UBRR), UART Status Register (USR) dan UART Control Register (UCR).

2.3.6 Timer ATmega8535 AVR ATmega8535 memiliki tiga buah timer, yaitu Timer/Counter 0 (8 bit), Timer/Counter 1 (16 bit), dan Timer/Counter 2 (8 bit).

2.3.7 Interupsi ATmega8535 memiliki 21 buah sumber interupsi. Interupsi tersebut bekerja jika bit I pada register status atau status register (SREG) dan bit pada masing-masing register bernilai 1. Penjelasan sumber interupsi terdapat pada Tabel 2.5


23

Tabel 2.5 Vektor interupsi ATmega 8535 No.

Alamat

Sumber

Keterangan

1.

0x000

RESET

2.

0x001

INT0

External Interrupt Request 0

3.

0x002

INT1


4.

0x003

TIMER2 COMP

Timer/Counter 2 Compare Match

5.

0x004

TIMER2 OVF

Timer/Counter2 Overflow

6.

0x005

TIMER1 CAPT

Timer/Counter1 Capture Event

7.

0x006

TIMER1 COMPA

Timer/Counter1 Compare Match A

8.

0x007

TIMER1 COMPB

Timer/Counter1 Compare Match B

9.

0x008

TIMER1 OVF


10.

0x009

TIMER0 OVF


11.

0x00A

SPI, STC

SPI Serial Transfer Complete

12.

0x00B

UART, RX

UART, RX Complete

13.

0x00C

UART, UDRE

UART, Data Register Empty

14.

0x00D

UART, TX

UART, TX Complete

15.

0x00E

ADC

ADC Conversion Complete

16.

0x00F

EE_RDY

EEPROM Ready

17.

0x010

ANA_COMP

Analog Comparator

18.

0x011

TWI

Two Wire Serial Interface

19.

0x012

INT2


20.

0x013

TIMER0 COMP

Timer/Counter Compare Match

21.

0x014

SPM RDY

Store Program Memory Ready

2.3.8

Fitur

Hardware Pin, Power-on Reset and Watchdog Reset

2.3.8.1 Analog To Digital Converter (ADC) ADC pada ATmega8535 merupakan ADC 10 bit tipe Successive Approximation, yang terhubung ke sebuah multiplekser analog yang akan memilih satu dari delapan kanal. Untuk menjaga validitas data, terdapat untai Sample and Hold. Tegangan suplai ADC terpisah dari tegangan suplai mikrokontroler, tetapi


24

selisihnya tidak boleh lebih dari 0,3 V. Untuk mengatasinya, digunakan untai

filter LC seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. Terdapat 8 kanal ADC masingmasing selebar 10 bit.ADC bit.ADC dapat digunakan dengan memberikan masukan tegangan pada port ADC, yaitu port A.0 sampai dengan port A.7. Ada dua mode ADC yang dapat digunakan, yaitu single conversiondan free running.Pada mode

single conversion, pengguna harus mengaktifkan setiap kali ADC akandigunakan. Sedangkan pada mode free running, pengguna cukup sekali mengaktifkan, sehingga ADC akan terus mengkonversi tanpa henti. Dalam kemasan TQFP (Thin

Quad Flat Package) terdapat fasilitas tambahan, yaitu kanal diferensial dan kanal diferensial dengan penguatan, yang memungkinkan dua kanal ADC digunakan sekaligus.Kemasan PDIP tidak menyediakan fasilitas ini.

Gambar 2.8 Koneksi dengan filter LC pada supply ADC Terdapat beberapa register I/O yang terlibat dalam proses konversi ADC, antara

lain: ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register). Register). Register ADMUX berisi bit-bit yang mengatur pilihan kanal (MUX4:0), bit pengatur penyajian data (ADLAR), dan bit-bit pemilih tegangan referensi (REFS1:0). Gambar 2.9 menunjukkan isi register ADMUX.

Gambar 2.9 Register ADMUX


25

2.3.8.2 Pulse Width Modulation (PWM) Mikrokontroler ATmega8535 menyediakan fitur Timer/Counter1 yang dapat diatur sebagai timer, pencacah (counter), perekam waktu kejadian (even occurance time capture), pembangkit isyarat PWM (Pulse Width Modulation), serta autoreload timer (Clear Timer on Compare/CTC). Dengan lebar 16 bit, Timer/Counter1 dapat digunakan secara fleksibel untuk berbagai tujuan yang berkaitan dengan waktu dan pembangkit gelombang.

2.4 LCD (Liquid Cristal Display) LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logicyang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang.Ketika elektroda diaktifkan dengan tegangan, molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.


26

2.5 PC (Personal Computer) Dalam hal ini PC atau Personal Computeratau biasa dikenal dengan kata komputer akan dihubungkan ke sistem dan berfungsi sebagai penampil data yang dalam hal ini berupa informasi kebisingan, informasi ini juga dapat disimpan ke dalam database sehingga ketika sewaktu-waktu data tersebut diperlukan maka data tersebut dapat dilihat kembali.

2.6 BUZZER Buzzer adalah suatu alat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Pada umumnya buzzer digunakan untuk alarm, karena penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer akan mengeluarkan bunyi. Frekuensi suara yang di keluarkan oleh buzzer yaitu antara 1-5 KHz (Malvino, 1989). Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau ke luar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Simbol dari buzzer dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Simbol buzzer


27

2.7 SPEAKER Speaker atau pengeras suara adalah transduser yang mengubah sinyal elektrik ke frekuensi audio (suara) dengan cara menggetarkan komponennya yang berbentuk membran untuk menggetarkan udara sehingga terjadilah gelombang suara sampai di gendang telinga kita dan dapat kita dengar sebagai suara. Proses perubahan gelombang electromagnet menjadi gelombang bunyi tersebut dapat terjadi karena aliran listrik dari penguat audio dialirkan ke dalam kumparan dan terkena pengaruh gaya magnet pada speaker, sesuai dengan kuat lemahnya arus listrik yang diterima, maka getaran yang dihasilkan pada membran akan mengikuti dan jadilah gelombang bunyi yang dapat didengar. Secara umum jenis speaker dibedakan berdasarkan kualitas tinggi rendahnya bunyi yag dihasilkan (output suara) dan kemampuannya dalam mereproduksi sinyal audio, yaitu: woofer (speaker dengan output nada rendah atau bass), midrange (speaker dengan nada menengah (middle) sebagai outputnya), twitter (speaker yang diproduksi secara khusus untuk mereproduksi sinyal audio berupa nada tinggi atau treble), fullrange (speaker yang mampu mereproduksi sinyal audio pada range gelombang frekuensi audio, horn (speaker yang diproduksi khusus untuk mereproduksi sinyal audio pada range gelombang frekuensi vokal manusia.

2.8 IC WTV020 SD IC WTV020 SD adalah modul untuk memainkan file suara (voice player module) dengan SD Card reader terintegrasi. Modul ini dapat membaca SD Card dengan kapasitas hingga 1 Gbyte yang dapat diisikan dengan berkas audio berformat WAV dan AD4.Modul suara WTV020SD merupakan IC pemeroses suara dengan mode pengendali multimedia. Bentuk fisik dari IC ini dapat dilihat pada Gambar 2.11.


28

Gambar 2.11 Bentuk fisik IC WTV020 SD Modul suara WTV020 16P versi 1.1 adalah peningkatan dari versi

sebelumnya versi 1.0. Pada versi ini delay yang diperlukan sudah ditambahkan secara default(dapat dinonaktifkan dari program jika jika diperlukan) dan diset ke mode kendali serial 2 jalur (Two-Line Serial Control Mode) untuk dikendalikan oleh mikrokontroler. Fitur-fitur yang terdapat pada modul suara ini adalah: 1. PWM (Pulse-Width-Modulation) DAC (Digital to Analog Converter) 16-bit 2. Direct Control mode: Play / Stop, Next, Last, Volume +, Volume – 3. Didukung SD Card dengan kapasitas hingga 2 GB 4. Secara otomatis dapat mengidentifikasikan berkas audio 5. Didukung format Wave form audio file (WAV) dengan sample rate berfrekuensi 6 KHz hingga 16 KHz

6. Didukung format pengkodean suara (audio encoding) ADPCM 4 Bit 7. Dapat memuat data AD4 audio dengan sampling rate 6 KHz - 32 KHz dan 36 KHz 8. Dapat menyimpan hingga 512 bagian data suara (512 (512 voice sections) 9. Didukung pengendalian dari mikrokontroler maupun tombol kendali 10. Memiliki fungsi mode siaga untuk menghemat penggunaan daya 11. Didukung kombinasi pemutar ulang multidokumen, termasuk kombinasi mode bisu (mute) 12. Arus pada mode non-aktif/Quiescent Current: 16 µA (kondisi SD Card tidak terpasang) 13. Dapat memainkan paragraf tertentu dari berkas suara 14. Mudah digunakan, data berkas suara dapat langsung langsung disimpan di SD Card 15. Tegangan operasional: DC2.5 - 3.6V


29

Terdapat beberapa mode pengoperasian seperti MP3 mode, key mode, dan two line serial mode, yang dapat dipilih sesuai kebutuhan. Berikut konfigurasi pin yang ditunjukkan pada Gambar 2.12 serta tabel keterangan pin dari WTV020 SD .

Gambar 2.12 Konfigurasi pin IC WTV020 SD

Tabel 2.6 Keterangan pin WTV020 SD Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Sistem RESET Audio-L NC SP+ SPNC PO4 GND PO7 PO5

Deskripsi RESET DAC+ NC PWM+ PWMNC K3/A2/CLK GND K5/A4/SBT K4/A3/D1

Fungsi Reset Pin DAC keluaran audio + ke penguat NC PWM keluaran audio ke speaker PWM keluaran audio ke speaker NC Key/ CLK in two line serial Alamat pin Key Key/D1 in two line serial

11

NC

NC

NC

12

PO3

K2/A1

Key

13

PO2

K1/ A0

Key

14

NC

NC

NC

15

PO5

BUSY

Busy Pin

16

PDD

VDD

Power Input


30

2.9 Komunikasi Serial RS232 Pada mikrokontroler baik yang jenis MCS maupun AVR terdapat Pin-Pin (Port) untuk melakukan komunikasi serial yaitu Rx (Receive) dan Tx (Transmitte). Rx digunakan untuk mengirimkan data secara serial sedangkan Tx digunakan untuk menerima data secara serial. Komunikasi serial pada mikrokontroler ini masih menggunakan level sinyal TTL (Transistor Transistor Logic) yaitu sinyal yang memiliki gelombang level datanya antara 0 dan 5 volt. Dengan fasilitas Rx dan Tx ini mikrokontroler bisa komunikasi secara serial baik antar perangkat atau dengan komputer yang terhubung dengan rangkaian komunikasi serial yang dibuat. Jika ingin menggunakan mikrokontroler untuk berkomunikasi dengan komputer atau perangkat lainnya maka Rx dan Tx tidak bisa langsung dihubungkan begitu saja dengan perangkat tersebut karena level sinyal yang digunakan berbeda-beda. Oleh karena itu, jika ingin diharapkan terjadi komunikasi antara mikrokontroler dengan komputer dibutuhkan sebuah buffer yang dapat mengubah sinyal level TTL dari mikrokontroler menjadi sinyal level RS232. Salah satu buffer yang sering digunakan adalah IC MAX232. MAX232 merupakan salah satu jenis IC yang pertama kali diciptakan pada tahun 1987 oleh Maxim Integrated Products. Fungsi IC ini adalah mengubah bentuk sinyal/logika RS232 yang merupakan output dari port serial menjadi sinyal/logika TTL (Transistor-transistor Logic) dan sebaliknya. IC Max232 memiliki 16 buah pin. Konfigurasi pin dapat dilihat pada Gambar 2.13. Adapun deskripsi dari pin-pin itu sendiri dapat dilihat pada Tabel 2.7 di bawah berikut ini.


31

Gambar 2.13 Konfigurasi pin IC MAX232

Tabel 2.7 Deskripsi Pin IC MAX232 Pin 1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11 12 13

14 15 16

Fungsi

Pin koneksi kapasitor

Pin keluaran; output data serial dikirimkan pada RS232 tingkat logika; terhubung ke penerima pin dari port serial PC Pin masukan; menerima data serial ditransmisikan pada RS 232 tingkat logika; terhubung ke pemancar pin dari port serial PC Pin keluaran; output data serial ditransmisikan pada tingkat logika TTL; terhubung ke penerima pin kontroler. Pin masukan; menerima data serial pada tingkat logika TTL; terhubung ke serial transmitter pin kontroler. Pin keluaran; output data serial ditransmisikan pada tingkat logika TTL; terhubung ke penerima pin kontroler. Pin masukan; menerima data serial ditransmisikan pada RS 232 tingkat logika; terhubung ke pemancar pin dari port serial PC Pin keluaran ; output data serial dikirimkan pada RS232 tingkat logika; terhubung ke penerima pin dari port serial PC Ground (0V) Supply tegangan; 5V (4.5V - 5.5V)

Nama Kapasitor 1+ Kapasitor 3+ Kapasitor 1Kapasitor 2+ Kapasitor 2Kapasitor 4T 2 Out R 2 In R 2 Out T 2 In T 1 In R 1 Out R 1 In T 1 Out Ground Vcc

RS232 adalah standar komunikasi serial yang digunakan untuk koneksi periperal ke periperal. Biasa juga disebut dengan jalur I/O (input/output). Standar ini menggunakan beberapa piranti dalam implementasinya.Palin implementasinya.Paling umum yang dipakai adalah plug/ konektor DB9 atau DB25.


32

Pada sistem ini plug yang digunakan adalah DB9. Fungsi dari serial port RS232 adalah untuk menghubungkan/koneksi dari perangkat yang satu dengan perangkat yang lain, atau peralatan standar yang menyangkut komunikasi data antara komputer dengan alat-alat pelengkap komputer. Serial port RS232 pada konektor DB9 memiliki 9 buah pin. Keterangan dari pin-pin tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.8 di bawah ini. Tabel 2.8 Fungsi pin DB9

Pin

Singkatan

Keterangan

Fungsi

TD

Transmit Data

Untuk pengiriman data serial (TDX)

2

RD

Receive Data

Untuk (RDX)

7

RTS

Request To Send

Sinyal untuk menginformasikan perangkat bahwa UART siap melakukan pertukaran data

8

CTS

Clear To Send

Digunakan untuk memberitahukan bahwa perangkat siap untuk melakukan pertukaran data

6

DSR

Data Set Ready

Memberitahukan UART bahwa perangkat siap untuk melakukan pertukaran data

5

SG

Signal Ground

Dihubungkan ke ground

1

CD

Carrier Detect

Saat perangkat mendeteksi suatu carier, dari perangkat lain, maka sinyal ini akan diaktifkan

4

DTR

Untuk memberitahukan bahwa Data Terminal UART siap melakukan pertukaran Ready data

9

RI

Ring Indikator

3

penerimaan

data

serial

Akan aktif jika ada sinyal masuk


33

Beberapa

parameter

yang

ditetapkan

EIA

(Electronics

Industry

Association) antara lain: 1. Logika 0 antara tegangan +3 s/d +25 volt. 2. Logika 1 antara tegangan -3 s/d -25 volt. 3. Daerah tegangan antara +3 s/d -3 volt tidak didefenisikan. 4. Tegangan rangkaian terbuka tidak boleh lebih dari 25 volt (dengan acuan ground). 5. Arus hubung singkat rangkaian tidak boleh lebih dari 500 mA. Sebuah penggerak (driver) harus mampu menangani arus ini tanpa mengalami kerusakan. Selain mendeskripsikan level tegangan seperti yang dibahas di atas, standard RS232 menentukan pula jenis-jenis sinyal yang dipakai mengatur pertukaran informasi antara DTE dan DCE, semuanya terdapat 24 jenis sinyal tapi yang umum dipakai hanyalah 9 jenis sinyal. Sesuai dengan konektor yang sering dipakai dalam standar RS232, untuk sinyal yang lengkap dipakai konektor DB25, sedangkan konektor DB9 hanya bisa dipakai untuk 9 sinyal yang umum dipakai. Sinyal-sinyal tersebut ada yang menuju ke DCE ada pula yang berasal dari DCE. Bagi sinyal yang menuju ke DCE artinya DTE berfungsi sebagai output dan DCE berfungsi sebagai input, misalnya sinyal TD, pada sisi DTE kaki TD adalah output, dan kaki ini dihubungkan ke kaki TD pada DCE yang berfungsi sebagai input. Kebalikan sinyal TD adalah RD, sinyal ini berasal dari DCE dan dihubungkan ke kaki RD pada DTE yang berfungsi sebagai output.


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents