JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012
ISSN : 2086 – 4981
RANCANGAN MEDIA PEMBELAJARAN PENGENALAN HURUF dan ANGKA BAGI PENDIDIKAN TAMAN KANAK-KANAK DIDUKUNG MIKROKONTROLER ATmega128 dan IC SUARA ISD25120 DILENGKAPI DISPLAY DOT MATRIX Yogi Wiyandra1 Rini Sovia2
ABSTRACT This Research is done to make a system that can help students in kindergarten learning literacy recognition letters and numeracy. This System is done by designing, make and implementing the components of the system which process controllers, push button as input, chip voice ISD 25120 as voice recorder that will be issued throught the speaker and Dot Matrix as display of Letter and number. The result of research showed system is made can function properly and can be used directly in place that require. Keywords : Microcontroller Atmega128, Chip Voice ISD 25120, Push Button, Dot Matrix. INTISARI Penelitian ini dilakukan untuk membuat sebuah sistem yang dapat membantu siswa taman kanak-kanak dalam proses pembelajaran pengenalan huruf dan angka. Sistem ini dilakukan dengan merancang, membuat dan mengimplementasikan komponen-komponen sistem yang meliputi Mikrokontroler sebagai pengendali proses, Push Button sebagai input, IC suara ISD25120 sebagai perekam suara yang akan dikeluarkan melalui speaker dan Dot Matrix sebagai tampilan huruf dan angka. Hasil penelitian menunjukan alat yang dibuat dapat berfungsi dengan baik dan dapat digunakan langsung ditempat yang membutuhkan. Kata Kunci : Mikrokontroler Atmega128, IC Suara ISD 25120, Push Button, Dot matrix.
1 2
Universitas Putra Indonesia YPTK Padang Dosen Universitas Putra Indonesia YPTK Padang
241
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012
PENDAHULUAN Perkembangan teknologi elektronika saat ini menunjukan perkembangan yang sangat pesat, ini dapat dilihat dari banyaknya tercipta alat-alat yang canggih, handal, efektif dan efisien. Salah satu perkembangan teknologi elektronika yang mengalami perkembangan yang sangat pesat adalah teknologi mikrokontroler yang berupa satu chip integrated circuit/IC. Mikrokontroler atau bisa disebut MC mempunyai kandungan transistor lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil dan mempunyai memori yang dapat diprogram sesuai dengan keperluan, serta dapat diproduksi secara masal [1]. Dengan kelebihan tersebut, mikrokontroler dapat dimanfaatkan sebagai alat penunjang proses belajar mengajar untuk pengenalan huruf dan angka bagi taman kanak-
ISSN : 2086 – 4981
kanak. Dengan alat ini proses belajar mengajar dapat mengefesienkan waktu, karena siswa-siswi taman kanak-kanak dapat belajar sendiri, tanpa didampingi guru. Alat ini dirancang sedemikian rupa dengan output suara dan tampilan dot matrix sehingga siswa-siswi taman kanakkanak lebih tertarik untuk menggunakan alat ini dalam proses belajar. PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH Context Diagram Context diagram berfungsi sebagai media, yang terdiri dfari suatu proses dan beberapa buah external entity. Context diagram yang dimaksud dapat dilihat pada gambar dibawah ini [2] :
Gambar 1. Context Diagram Sitem Pengenalan Huruf dan Angka 1.
Sistem ini berinteraksi dengan beberapa entity yaitu push button, ic isd, dot matrix, speaker, modul program, dan mikrokontroler ATmega128. Selanjutnya entityentity tersebut akan dibahas dibawah ini sebagai berikut :
2.
242
Push Button Push button berfungsi sebagai input pada sistem pengenalan huruf dan angka. IC ISD25120 IC ISD25120 berfungsi sebagai IC penyimpan suara.
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012 3.
4.
5.
6.
Dot Matrix Dot matrix berfungsi sebagai output berupa tampilan huruf atau angka sesuai dengan input yang ditekan. Speaker Speaker akan mengeluarkan suara jika salah satu dari huruf atau angka ditekan. Modul Program Sarana pengolahan data dari input operator atau tempat user menginputkan data yang berfungsi untuk menjalankan sistem aplikasi pengenalan huruf dan angka. Dalam hal ini program yang mengendalikan alat adalah bahasa pemograman C menggunakan software Code Vision AVR. Jadi seluruh proses input/output dikendalikan oleh program. Mikrokontroler ATMEGA128 Mikrokontroler ATMEGA128 merupakan basis dari pengendali dari sistem aplikasi pengenalan huruf dan angka. Pada mikrokontroler akan diisi modul program untuk melakukan pembacaan terhadap push button yang ditekan, pembacaan terhadap input yang masuk sampai perintah terpenuhi, memberikan instruksi-instruksi untuk mengaktifkan pin-pin output sehigga adanya pemanggilan alamat ke IC ISD
ISSN : 2086 – 4981
sebagai IC penyimpan suara. Modul program mengontrol semua proses yang terjadi pada sistem. Mikrokontroler Atmega128 Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosessor, hadir memenuhi kebutuhan pasar dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak, namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta diproduksi secara massal yang membuat harganya lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Mikrokontroler ATMEGA128 merupakan salah satu mikrokontroller keluaran ATMEL dengan 128 Kilobyte flash PEROM (Programble and Erasable Read Only Memory) [3]. ATMEGA128 memiliki memori dengan teknologi non volatile memori, sehingga isi memori tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus berkali-kali. Mikrokontroler ATMEGA128 secara garis besar terdiri dari CPU yang terdiri dari 32 buah register, saluran I/O, ADC, port antarmuka(interface), port serial. Mikrokontroler ATMEGA128 merupakan anggota keluarga mikrokontroler AVR (Advance Versatile RISC). Pada alat ini menggunakan mikrokontroler ATMega128, dengan susunan pin sebagai berikut :
243
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012
ISSN : 2086 – 4981
Gambar 2. Susunan pin (kaki) Mikrokontroler Atmega128
Gambar 3. Bentuk Fisik Mikrokontroler Atmega128 Ema Mikrokontroler Atmega128 EMA-128 merupakan minimum sistem untuk ATmega128 yang dilengkapi dengan soket converter
untuk Chip ATmega128 sehingga memudahkan untuk mengganti chip ATmega128 jika mengalami masalah.
244
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012
ISSN : 2086 – 4981
Gambar 4. Bentuk Ema Mikrokontroler Atmega128 Fitur-fitur Ema ATmega128, 2input power supply 5volt, dan 12volt Frekuensi kerja menggunakan Kristall 16MHz, Dilengkapi port ISP untuk mendownload, 53 pin I/O, 6 PWM, 8 channel ADC 10 bit.
oscillator, microphon preamplifier, aoutomatic gain control, antialiasing filter, smoothing filter, speaker preamplifier, dan high density multilevel storage array. Blok Diagram IC Suara ISD25120 Information Storage Device (ISD) seri 25120 Chip Corder merupakan peralatan yang dirancang untuk merekam dan memutar ulang suara dalam satu chip.
IC Suara ISD25120 ISD25120 adalah single-chip dengan kualitas tinggi, dengan durasi rekam atau putar ulang (Record/Playback) antara 60 sampai 120 detik. Merupakan komponen CMOS yang terdiri atas on-chip
Internal Clock
Timing
XCLK
ANA IN
5-Pole Active Antialiasing Filter
Amp
ANA OUT MIC MIC REF AGC
PreAmp
Decoders
Sampling Clock Analog Tranceiver 480K Cell Nonvolatile Multilevel Storage Array
5-Pole Active Smoothing Filter SP + Mux
Amp
Automatic Gain Contol (AGC) Power Conditioning
SP -
Address Buffer
VCCA VSSA VSSD VCCD A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9
Device Control
PD OVF P/R CE EOM AUX IN
Gambar 5. Blok Diagram IC ISD25120
245
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012 Konfigurasi Pin IC Suara ISD25120 Susunan pin-pin IC ISD25120 diperlihatkan pada gambar dibawah
ISSN : 2086 – 4981
ini, penjelasan masing-masing pin sebagai berikut:
Gambar 6. Konfigurasi Pin IC Suara ISD25120 1.
2.
3.
Ax/Mx (Address/Mode Inputs). Alamat/mode masukan mempunyai dua fungsi tergantung pada logika dari dua Most Significant Bits (MBS) yang terdapat pada pin alamat (A8 dan A9). Jika salah satu atau kedua MBS berlogika rendah, seluruh pin masukan diterjemahkan sebagai bit alamat dan digunakan sebagai awal alamat pada saat siklus rekam atau putar ulang. Pin alamat hanya sebagai pin masukan dan bukan merupakan keluaran dari alamat internal selama operasi. AUX IN (Auxillary Input). Masukan auxillary dikuatkan melalui pin keluaran amplifier dan pin keluaran speaker ketika CE berkondisi tinggi, P/R tinggi dan putar ulang pada saat ini tidak aktif atau jika komponen dalam kondisi putar ulang overflow. VSSA, VSSD (Ground). Komponen ISD25120 dilengkapi dengan ground analog dan ground digital. Pin-
4.
5.
6.
246
pin tersebut harus dihubungkan terpisah melalui sebuah bagian impedansi rendah ke ground catu daya. SP+/SP- (Speaker Output). Semua komponen dalam ISD25120 terdapat sebuah chip driver speaker, yang mampu men-driver 50 mW dalan 16Ω dari AUX IN (12,2 mW dari memori). VCCA,VCCD (Sumber Tegangan). Untuk mengurangi noise, rangkaian analog dan digital pada komponen ISD25120 digunakan sumber tegangan yang terpisah. Jalur sumber tegangan yang keluar ke pin dibedakan. Jika hanya menggunakan sebuah sumber tegangan, maka harus dicouple dengan kapasitor. MIC (Microphone). Pin mikropon memindahkan sinyal masukan ke dalam chip preamplifier. Rangkaian Automatic Gain Control (AGC) di dalam chip mengontrol penguatan preamplifier dari 15 hingga +24dB. Mikropon luar harus dikopeling dengan
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012
7.
8.
9.
10.
11.
kapasitor ke dalam pin mikropon ini. MIC REF (Microphone Reference). Masukan MIC REF adalah masukan inverting ke penguat mikropon. AGC (Automatic Gain Control). Kegunaan dari AGC adalah untuk menambah atau mengurangi secara otomatis penguatan (gain) dari preamplifier, dan juga meluaskan batas dari sinyal masukan yang dapat digunakan oleh mikropon tanpa terjadi distorsi. AGC ini dapat secara dinamis meluaskan batas dari suara yang terekam dari suara bisikan sampai suara yang keras. Untuk menggunakan fasilitas AGC ini, resistor dan kapasitor luar (eksternal) harus dihubungkan secara paralel antara pin AGC dengan ground. ANA IN (Analog Input). Kapasitor eksternal (luar) yang menghubungkan antara ANA IN dan ANA OUT. Nilai dari kapasitor luar, dengan impedansi masukan 3 KΩ dari ANA IN, dapat dipilih untuk memberikan keadaan cutoff pada frekuensi rendah. OVF (Overflow). Sinyal ini berlogika rendah pada akhir dari memori IC, mengindikasikan bahwa komponen telah penuh dan pesan telah overflow. Keluaran OVF kemudian diikuti masukan CE selama pulsa PD direset. Pin ini dapat dugunakan untuk penggunaan beberapa komponen ISD25120 lebih dari satu untuk meningkatkan durasi rekam dan putar ulang. CE (Chip Enable). Pin masukan CE dikondisikan rendah untuk memperbolehkan seluruh operasi putar ulang dan rekam. Pin alamat dan pin
12.
13.
14.
ISSN : 2086 – 4981
P/R dikunci oleh tebing turun dari CE. CE mempunyai fungsi tambahan dalam mode operasional Push-Button. PD (Power Down). Ketika tidak ada operasi rekam atau putar ulang, pin PD harus di pull-up untuk menempatkan pada kondisi standby. Ketika kondisi overflow, PD harus di kondisikan tinggi untuk mereset alamat pointer kembali ke awal memori. EOM (End Of Message). Sebuah tanda akan dimasukkan secara otomatis pada akhir setiap pesan yang direkam. Tanda ini akan ada sampai akhir pesan yang direkam. EOM menguluarkan pulsa rendah untuk sebuah periode dari akhir setiap pesan. XCLK (External Clock). Pin masukan clock eksternal mempunyai sebuah perlengkapan pull-down internal. Perlengkapan ini dikonfigurasi pada pabrik dengan suatu pengambilan contoh clock internal frekuensi tengah hingga ± 1% dari spesifikasi.
Dot Matrix Dot matrik sebenarnya menggunakan sistem Scanning kolom. Scanning kolom adalah pada satu waktu dari sekian banyak kolom pada gambar 1 hanya satu kolom yang menyala merah. Karena proses pengulangan penyalaan kolom dari kolom 1 sampai kolom 15 begitu cepat dan berulang-ulang maka huruf ABH tampak nyala bersamaan. Proses scanning kolom yang cepat menipu mata atau penglihatan manusia sehingga mata menangkap huruf ABH seolah-olah menyala secara bersamaan. Apabila proses scanning kolom dipelankan sampai mata dapat melihat, maka pergeseran penyalaan kolom akan
247
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012 terlihat satu persatu. Berikut ini gambar Rangkaian dan gambar fisik
ISSN : 2086 – 4981
dot matrix.
Gambar 7. Rangkaian dan Bentuk Fisik Dot matrix Dot Matrix Push Button Pengujian rangkaian push button ini membutuhkan rangkaian
Encoder , rangkaian push button ini akan aktif dengan logika “0”.
Gambar 8. Rangkaian Push Button HASIL DAN PEMBAHASAN Rancangan Fisik Alat Secara umum, rancangan fisik alat ini dapat dikelompokkan beberapa bagian, yaitu : a. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA128 b. Mikrokontroler ATMEGA128
c. d. e. f.
248
Push Button Dot Matrix Speaker IC ISD25120
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012
ISSN : 2086 – 4981
Gambar 9. Fisik Alat Cara Kerja Alat Secara umum bentuk dari alat ini hanya terdapat sistem dan rangkaian elektronika. Sistem akan aktif ketika rangkaian dihubungkan dengan power supply. Alat ini tediri dari 36 buah push button sebagai input yang terdiri dari huruf A-Z dan angka 0-9. Apabila huruf atau angka ditekan, maka MC akan memanggil alamat pada IC ISD dan pada
speaker akan menghasilkan output berupa suara sesuai dengan apa yang ditekan dan dot matrix akan menampilkan sesuai dengan apa yang ditekan. Contohnya apabila mekan huruf “A” maka speaker akan mengeluarkan output berupa suara “A”, dan pada dot matrix akan tampil huruf “A”, begitu seterusnya sesuai dengan yang ditekan.
Gambar 10. Tekan Button “A” dan tampilan Dot Matrix “A”
249
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN VOL. 5 NO. 2 SEPTEMBER 2012 KESIMPULAN Berdasarkan analisa kerja alat dari sistem yang dirancang maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Sistem pengenalan huruf dan angka ini menggunakan beberapa entity didalam menunjang sistem, yaitu Mikrokontroler ATMega128, IC Suara ISD25120 dan dilengkapi dengan Dot Matrix sebagai media informasi. 2. Dot Matrix bekerja dikendalikan oleh mikrokontroler dan akan menampilkan informasi, yaitu berupa huruf atau angka. 3. Bahasa pemrograman C digunakan sebagai bahasa pemrograman yang dapat menjalankan sistem dengan cara menghubungkan antara program dan arsitektur mikrokontroler. 4. Output yang dikeluarkan melalui speaker sebaiknya didukung IC
ISSN : 2086 – 4981
LM386 yang berfungsi sebagai penguat suara, sehingga suara yang dikeluarkan cukup jelas. DAFTAR PUSTAKA [1] Depari, Ganti. 1992. Teknik Dasar Elektronika. Bandung: CV.Sinar Baru. [2] Amirin, Tatang M. 1996. Pokok – Pokok Teori Sistem . PT. RajaGrafindo Persada : Jakarta. [3] Depari, Ganti. 2003. Belajar Teori dan Ketrampilan Elektronika. Bandung:PT. Elex Media Computindo. http://avrfreaks.net http://www.datasheetarchive.com http://www.datasheetcatalog.com http://ilmucomputer2.blogspot.com http://dasarelektronik.blogspot.com
250
