Perangkat Lunak Robot Penerima Tamu Dengan Aplikasi Suara

Jurnal Elektronika Industri Vol. 5, Desember 2012, 33-39

33

Perangkat Lunak Robot Penerima Tamu Dengan Aplikasi Suara Auliatul Rahmat1, Luqman Hakim2, Agus Wijianto3 123

Program Studi Teknik Mekatronika Politeknik Caltex Riau Jl.Umbansari no 1 Rumbai Pekanbaru – Riau Email: [email protected], [email protected], [email protected]

Abstrak Sistem perangkat lunak pada robot penerima tamu dirancang supaya robot dapat mendeteksi adanya orang yang masuk atau keluar ruangan serta dapat mengeluarkan suara sesuai dengan waktu sesorang tersebut datang. Jika tamu dating pada waktu pagi, maka robot mengeluarkan suara”selamat pagi, silahkan masuk” dan pada waktu yang lain akan mengucapkan selamat sesuai waktu yang sesuai. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya seseorang adalah sensor PIR (passive infrared receiver) yang dipasang untuk mendeteksi seseorang datang atau pergi. Keluaran sensor PIR digunakan sebagai masukan mikrokontroler dalam memanggil data suara yang telah disimpan didalam IC ISD4003. Sistem yang dibuat dilengkapi dengan RTC sehingga jenis suara yang dikeluarkan dapat disinkronisasi dengan waktu riil. Robot dapat mendeteksi adanya manusia dengan tepat pada range jarak 10 cm sampai dengan 300 cm. Dari pengujian yang telah dilakukan, sistem perangkat lunak robot penerima tamu dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan ditandai dengan dihasilkanya suara yang tepat dengan waktu yang bersesuaian dengan kedatangan atau kepergian seseorang dari sekitar robot penerima tamu. Kata kunci: robot,penerima tamu,ISD4003,sensor PIR

Abstract System of software on the robot receptionist is designed so that the robot can detect the presence of people who enter or exit the room and can make a sound according to the time someone is coming. If the dating guests in the morning, then the robot to make a sound "good morning, please come in" and at another time will say good-fit the appropriate time. Sensors used to detect the presence of a person are a sensor PIR (passive infrared receivers) are mounted to detect someone coming or going. PIR sensor output is used as input in a microcontroller that has been called the voice data stored in the IC ISD4003. The system was equipped with the RTC issued so that kind of sound can be synchronized in real time. The robot can detect the presence of human right at the range distance of 10 cm to 300 cm. Of testing has been done, the system software robot receptionist to work as expected by marked with the right sound with the corresponding time of arrival or departure of one of about a robot receptionist. Keywords: robot, receptionist, ISD4003, PIR sensor

1

Pendahuluan

Pada makalah ini dipaparkan sistem perangkat lunak robot penerima tamu. Peangkat lunak yang dimaksudkan dalam makalah ini meliputi sistem rangkaian elektronika dan algoritma pemrograman pada sistem mikrokontroler yang digunakan. Robot penerima tamu ini dirancang dapat mengetahui kedatangan seseorang dari dua arah yang berlawanan dan mengucapkan kata sambutan atau sapaan, seperti “Selamat Pagi”, “Selamat Siang”, “Terimkasih

Auliatul Rahmat, Luqman Hakim, Agus Wijianto

34

telah berkunjung”, dan lain – lain sesuai dengan data suara yang diberikan sebelumnya. Selain mengeluarkan suara, robot ini juga menggerakan tangan layaknya seorang penerima tamu. Fitur lain yang ditambahkan adalah penambahan RTC (real time clock) yang digunakan sebagai refensi pengucapan sapaan “Selamat “ yang berhubungan dengan waktu. Untuk mengetahui kedatangan seseorang, robot penerima tamu ini menggunakan sensor PIR (Passive Infrared Reciever). Suara yang diucapkan disimpan di dalam IC ISD4003. 2

Perancangan Sistem

Blok diagram sistem perangkat lunak robot penerima tamu dapat dilihat pada Gambar 1. Sensor PIR digunakan untuk mengetahui keberadaan seseorang yang dianggap sebagai tamu yang dating dan tamu keluar. Sensor PIR diletakkan pada bahu robot yang diset pada keadaan statis. Output sensor PIR terhubung ke mikrokontroler. Pada saat sensor PIR mendeteksi adanya tamu yang dating terlebih dahulu, mikrokontroler akan mengecek data RTC sesuai jam actual pada saat tersebut. Jika data pada RTC menunjukan jam pagi, maka mikrokontroler akan mengirimkan data sesuai setingan switch untuk jam pagi dan mengirimkan perintah untuk mengaktifkan suara “Selamat Pagi” dari IC ISD4003. Jika sensor PIR untuk deteksi sesorang keluar terlebih dahulu, maka mikrokontroler akan mengeksekusi prosedur untuk mengeluarkan suara “terimakasih telah berkunjung”. Setting prioritas pengucapan berdasarkan sensor PIR mana yang terlebih dahulu mendeteksi keberadaan seseorang masuk atau keluar. Suara 1 Mikrokontroler

Sensor PIR (masuk)

Suara 2 Sistem rangkaian ISD 4003

Suara 3

Sensor PIR (keluar) Suara 4

LCD

RTC DS1307

Suara 5

Gambar 1. Blok diagram

2.1

Program Mikrokontroler

Kinerja robot yang deprogram pada mikrokontroler adalah jika sensor PIR (masuk) terlebih dahulu mendeteksi adanya manusia maka mikrokontroler mengecek data RTC. Jika data waktu pada RTC menunjukan waktu pagi maka akan dikirim data ke blok ISD4003 untuk mengeluarkan suara “Selamat Pagi” dan menyesuaikan untuk waktu siang, sore, dan malam. Jika sensor PIR (keluar) yang terlebih dahulu mendeteksi orang, maka akan dikirim data kuntuk mengeluarkan suara keluar “terimakasih telah berkunjung”. Algoritma program mikrokontroler digambarkan dalam bentuk flowchart ditunjukan pada Gambar 2.

Perangkat Lunak Robot Penerima Tamu Dengan Aplikasi Suara

35

Start

Inisialisasi port I/O

Yes

PIR masuk On ?

Cek data RTC

1

No Yes

PIR keluar On ?

Panggil alamat suara keluar

Play Suara Keluar

No

1

No

No

Siang ?

Pagi ?

Sore ?

No

Malam ?

Yes

Yes

Yes

Yes

Panggil alamat suara pagi

Panggil alamat suara siang

Panggil alamat suara sore

Panggil alamat suara malam

Play Suara pagi

Play Suara siang

Play Suara sore

Play Suara malam

End

Gambar 2. Flowchart program

2.2

ISD4003

ISD4003 merupakan salah satu chip yang menyediakan kemampuan penyimpanan data suara hingga durasi 8 menit. Di dalam piranti ini tersedia osilator, filter antialiasing, fitur automute, audiao amplifier, dan high density multi storage array. ISD4003 dikemas dalam sebuah chip 28 kaki. Untuk pengoperasian ISD4003 digunakan perintah khusus melalui pin MOSI 16 bit, 5 bit sebagai kode perintah dan 11 bit

Auliatul Rahmat, Luqman Hakim, Agus Wijianto

36

alamat[1]. Pada rangkaian blok ISD4003 terdapat tombol yang berfungsi untuk merekam dan tombol untuk memutar kembali suara yang telah direkam dan digunakan sebagai switch untuk pemilihan jenis suara yang dikeluarkan yang dikontrol dari mikrokontroler ATMega 8535 yang digunakan. 2.3

Rangkaian Sensor PIR

Prinsip kerja dari sensor PIR adalah mengubah radiasi panas tubuh yang mengenainya menjadi level tegangan. Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energy panas yang dihasilkan dari pancaran sinar infra merah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda di atas nol mutlak. Suhu tubuh manusia normal berada pada kisaran 320 C, di mana suhu tersebut merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar infra merah inilah yang kemudian ditangkap oleh phyroelectric yang merupakan inti dari sensor PIR sehingga menyebabkan phyroelectric menghasilkan arus listrik[2]. Berhubung tegangan pada PIR hanya berkisar 10 hingga 20 milivolt, maka diperlukan rangkaian penguat. Dalam hal ini digunakan penguat non inverting. Penggunaan sensor PIR pada robot penerima tamu ini hanya untuk mendeteksi ada atau tidak ada seseorang di sekitar robot, maka keluaran penguat ini dimasukan ke rangkaian komparator. Rangkaian sensor PIR dengan penguat non inverting dan komparator ditunjukan pada Gambar 3.

Gambar 3. Rangkaian penguat dan komparator dari sensor PIR

2.4

Rangkaian RTC DS1307

DS 1307 merupakan salah satu IC RTC dengan jalur data serial yang memiliki antarmuka seial two-wire (I2C). IC ini mempunyai sumber clock sendiri dan batrei internal untuk menyuplai data waktu dan tanggal sehingga meskipun sistem computer atau mikrokontroler mati, data waktu dan tanggal tetap up to date. Hal ini dikarenakan RTC dilengkapi dengan power supply alternative berupa batrei. Kristal kapasitor digunakan sebagai osilator pembangkit clock dengan frekuensi 32.768 kHz. [2]. Rangkaian RTC digunakan untuk mengetahui waktu pagi, siang, sore atau malam sehingga robot penerima tamu dapat mengetahui waktu dan dapat mengucapkan sapaan “Selamat” sesuai dengan waktu kunjungan dengan tepat. Pin SCL (Serial Clock) berfungsi sebagai clock untuk input I2C dan digunakan untuk mensikronisasi pergerakan data dalam serial interface. PIN SCL ini bersifat open drain sehingga membutuhkan pull up resistor eksternal. SDA berfungsi sebagai masukan dan keluaran (I/O) interface serial I2C dan juga bersifat open

Perangkat Lunak Robot Penerima Tamu Dengan Aplikasi Suara

37

drain seperti halnya SCL. Pada sistem yang digunakan masing – masing pin SCL dan SDA dihubungkan dengan pin C.0 dan pin C.1 mikrokontroler.

Gambar 4. Rangkaian RTC

3

Hasil Pengujian dan Pembahasan

Pengujian dilakukan pada setiap blok sistem. Pengujian sistem yang telah dibuat meliputi pengujian sensor PIR, pengujian RTC dan pengujian suara dari ISD4003. Pengujian sensor PIR dilakukan dengan memvariasikan jarak dan sudut orang penguji terhadap posisi sensor PIR. 3.1

Pengujian Output Sensor PIR

Pengujian output sensor PIR dilakukan dengan simulasi aeaeorang melakukan gerakan di sekitar sensor PIR. Dalam pengujian dilakukan lima kali percobaan untuk jarak dan sudut yang sama dan diamati perubahan tegangan yang terjadi dari setiap posisi. Pengukuran dilakukan pada range jarak 10 cm sampai dengan 500 cm dan perubahan sudut dari 00 sampai 900. Rata – rata hasil pengukuran pada setiap posisi ditunjukan pada Tabel 1.

sudut

Tabel 1. Rata-rata pengukuran output tegangan rangkaian sensor PIR Tegangan Jarak (cm) (V) 10 30 50 100 200 300 00 4,74 4,76 4,74 4,72 4,72 4,70 300 4,78 4,68 4,76 4,54 4,46 4,5 600 4,70 4,72 4,70 4,60 4,56 4,54 900 0 0 0 0 0 0

400 2,62 0,86 1,74 0

500 0 0 0 0

Auliatul Rahmat, Luqman Hakim, Agus Wijianto

3.2

38

Pengujian RTC

Pengujian RTC dilakukan untuk mengetahui ketepatan pengambilan data waktu dan tanggal dari RTC. Pengujian dilakukan dengan mensinkronisasi waktu dan tanggal sistem yang dibuat dengan waktu dan tanggal pada PC (personal computer). Langkah awal yaitu membuat program untuk memasukan data waktu dan tanggal ke RTC melalui mikrokontroler. Data yang dimasukan adalah 20:05:45 sedangkan tanggal adalah 15:07:11. Kemudian dilakukan pemutusan supply selama tiga hari. Data yang diperoleh setelah 3 hari pemutusan tersebut ditunjukan pada Tabel 2. Tabel 2. Data pengujian RTC

Parameter waktu

Saat sinkronisasi

Jam Menit Detik Tanggal Bulan Tahun

20 05 45 15 07 11

Setelah 3 Hari Sistem yang dibuat PC 07 07 35 35 29 29 18 18 07 07 2011 2011

Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa selama selang waktu tiga hari RTC masih memiliki waktu yang sama dengan waktu yang ditunjukan oleh PC. Dari table juga dapat dilihat bahwa sistem yang dibuat dapat membaca waktu yang ditunjukan oleh RTC dengan tepat dan dapat digunakan sebagai penunjuka waktu yang tepat pada sistem robot dalam pengaktifan jenis suara yang dikeluarkan sesuai dengan waktu yang bersangkutan.

3.3

Pengujian ISD4003

Pengujian ISD4003 dilakukan dengan melakukan pengujian play dan record (p&r) serta pengujian sinkronisasi suara yang diplay dengan data waktu dari RTC. Pengujian p&r dilakukan untuk menguji ketepatan suara yang dikeluarkan oleh sistem setelah dilakukan perekaman dengan setingan alamat masing-masing suara. Pengujian dilakukan dengan memutar kembali semua kata yang telah direkam dalam IC USD4003. Langkah pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Proses pengalamatan menggunaka switch dan untuk lima kombinasi suara cukup dibutuhkan empat buah switch A0, A1, A2 dan a3. Pengalamatan setiap data suara pada ISD4003 ditunjukan pada Tabel 3. Tabel 3. Pengalamatan ISD4003

Suara Selamat pagi, silahkan masuk Selamat siang, silahkan masuk Selamat sore, silahkan masuk Selamat malam, silahkan masuk Terimakasih telah berkunjung

A0

A1

A2

A3

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

Perangkat Lunak Robot Penerima Tamu Dengan Aplikasi Suara

39

2. Merekam suara berdasarkan alamat masing-masing suara. Prosedur perekaman suara dilakukan dengan terus menekan tombol record sambil mendekatkan sumber ke mikrofon. Proses record akan selesai jika tombol record dilepas. 3. Setelah dilakukan perekaman, tombol play ditekan untuk mendengarkan suara yang telah direkam. Dari pengujian yang dilakukan didapatkan hasil suara yang sesuai dengan masukan alamat yang diberikan. Pada pengujian sinkronisasi ISD4003 dengan data RTC hasil pengujian ditunjukan pada Tabel 4. Table 4. data pengujian sinkronisasi waktu dan keluaran suara

Waktu 07:00:00 09:00:00 12:25:13 13:45:00 15:00:00 17:30:00 20:00:00 23:45:00

Keluaran suara Selamat pagi, silahkan masuk Selamat pagi, silahkan masuk Selamat siang, silahkan masuk Selamat siang, silahkan masuk Selamat sore, silahkan masuk Selamat sore, silahkan masuk Selamat malam, silahkan masuk Selamat malam, silahkan masuk

Pengujian diawali dengan membuat program untuk memasukan data waktu ke RTC memlaui mikrokontroler. Kemudian seseorang berjalan didepan sensor PIR (masuk). Dari data pengujian diperoleh berupa output suara yang keluar melalui speaker dan dari pengujian didapatkan bahwa sistem bekerja sesuai dengan yang direncanakan. 4

Kesimpulan

Dari sistem yang telah dibuat dan dilakukan pengujian, maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu : 1. Sistem perangkat lunak robot penerima tamu telah berhasil dibuat dan mampu menghasilkan suara yang berbeda sesuai kapan tamu dating dan dari arah mana posisi tersebut berada. 2. Sensor PIR dapat mendeteksi secara akurat adanya sumber panas dari manusia pada jarak 10 cm sampai 300 cm. 3. ISD4003 dapat digunakan sebagai penyimpan data suara dan dapat diakses dari mikrokontroler dan dapat disinkronisasi dengan data dari RTC. 4. RTC DS1307 dapat digunakan sebagai penunjuk tanggal dan waktu yang tepat dan sebanding dengan data waktu pada sebuah computer. 5

Daftar Pustaka [1]. Winbond Electronic Corp, “ISD4003 Series Single Chip Voice Record/Playback Devices”, http://www.nuvoton.com , 6 oktober 2010. [2]. Glolab, “Phyroelectric Sensor Work”, http://www.glolab.com, 02/18/2011 11:12 AM [3]. APPLICATION NOTE 3816, “Selecting a Backup Source for Real-Time Clocks”, http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/3816, 6 oktober 2010. [4]. Kurniawan, Dayat, “ATMega8 dan aplikasinya”, Jakarta : PT Elexmedia Komputindo, 2009. [5]. Wardhana,L., “Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware dan Aplikasi”, Yogyakarta: ANDI, 2006.