TONGKAT TUNANETRA DENGAN SISTEM NAVIGASI, PENDETEKSI PENGHALANG DAN LUBANG BERBASIS MIKROKONTROLER
Oleh Revellino Salmon NIM: 612008039
Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Juli 2015
TONGKAT TUNANETRA DENGAN SISTEM NAVIGASI, PENDETEKSI PENGHALANG DAN LUBANG BERBASIS MIKROKONTROLER
Oleh Revellino Salmon NIM : 612008039
Skripsi ini telah diterima dan disahkan Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik dalam Konsentrasi Teknik Elektronika Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Disahkan oleh :
Pembimbing I
Pembimbing II
Deddy Susilo, S.T, M.Eng
Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng
Tanggal :
Tanggal :
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya, yang bertanda tangan di bawah ini: NAMA
: Revellino Salmon
NIM
: 612008039
JUDUL SKRIPSI
: Tongkat Tunanetra dengan Sistem Navigasi, Pendeteksi Penghalang dan Lubang Berbasis Mikrokontroler.
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apapun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, 6 Agustus 2015 Materai Rp, 6000,Tanda Tangan Revellino Salmon
INTISARI Banyak kesulitan yang dialami penyandang tunanetra terutama dalam hal mobilitas (kemampuan mengubah posisi ke posisi lain). Tunanetra tidak dapat mengetahui apa yang ada di depannya mungkin itu ada penghalang ataupun lubang. Dengan ini penulis membuat suatu tongkat untuk tunanetra agar tunanetra dapat mengetehui adanya penghalang, lubang dan tongkat juga dilengkapi sistem navigasi untuk membantu tunanetra mengarahkan dan memberikan jarak ke tujuan. Tongkat tunanetra ini dibangun dari mikrokontroler yang terhubung dengan modul sensor ultrasonik SRF05 dengan pengujian 10 kali berhasil 100 % mendeteksi adanya penghalang maksimal 150 cm dan lubang minimal 10 cm. Sensor akselerometer berhasil membatasi sudut tongkat dari -10o – 10o yang artinya dalam kondisi sudut tersebut sensor SRF05 akan bekerja mendeteksi penghalang dan lubang. Tongkat ini memiliki modul GPS yang berfungsi untuk menyimpan tujuan dengan sistem check point, memberikan arah dan jarak. Modul suara WTV020SD memberikan informasi adanya penghalang, lubang, arah dan jarak yang terhubung dengan headset. Terdapat 4 tujuan yang terdiri 4 titik check point. Hasil pengujian yang dilakukan 10 kali berhasil 100 % mendeteksi check point yang telah disimpan disemua tujuan. Pengujian navigasi jarak yang dilakukan didapatkan hasil yang hampir sama untuk semua tujuan dan jarak yang diberikan semakin dekat ke tujuan. Pada pengujian navigasi arah dilakukan sebanyak 10 kali dan didapatkan untuk Tujuan I terdapat 3 kesalahan pemberian arah sebanyak 3 kali, Tujuan II terdapat 2 kesalahan pemberian arah sebanyak 2 kali, Tujuan III terdapat 3 kesalahan pemberian arah sebanyak 3 kali, Tujuan IV terdapat 3 kesalahan pemberian arah sebanyak 1 kali. Dengan melakukan uji coba kepada 4 responden didapat hasil kuisioner disimpulkan bahwa tongkat ini mampu mendeteksi penghalang, lubang dan memberikan jarak ke tujuan. Namun masih ada sedikit ketidak tepatan dalam memberikan arah yang disebabkan algoritma navigasi arah yang belum sempurna.
ABSTRACT
Many difficulties happened to the blind especially in term of mobility ( the ability to change position to another ). The blind can not know what is in front of him/her may it be obstructions or holes. thus, the author make a wand to help the blind to detect obstacle or hole. This device is equipped with navigation system to help directs the blind and giving a distance to destination point. This device is arranged by micro-controller witch is connected to SRF05 ultrasonic sensor that in 10 times test has 100% success rate on detecting obstructions from 150cm apart and holes that is 10cm deep, accelerometers sensors that succeed limiting the wand angle from -100 to 100 which means that in the condition of the angle SRF05 ultrasonic sensor will work to detect obstructions and holes. This device has GPS module for saving destination point with check point system, gives direction and distance. WTV020SD sound module provides information about obstructions, holes, direction and distance are connected to the headset. There are 4 destinations consist of 4 check point. The result of 10 times test is 100% success to detect all check points which have been stored in all destination. Range navigation test result is obtained within about the same for all destination and distance are getting closer to destination point. Course Navigation is tested 10 times. On the first destination, there were 3 miss direction as much as 3 times. On second destination, there were 2 miss direction as much as 2 times. On third destination, there were 3 miss direction as much as 3 times. On fourth destination, there were 3 miss direction as much as 1 time. By conducting experiment against 4 respondents were questionnaire concluded that this device is capable of detecting obstructions, holes, and distances to destination point. However there is slight inaccuracy in providing direction caused by the course navigation algorithm not yet perfect.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Bapa Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala rahmat karunia yang senantiasa penulis terima dalam menyelesaikan perancangan serta penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana. Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini : 1. Yesus Kristus atas rahmat kasih karunia yang diberikan sehingga penulis bisa mengerjakan dan menyelesaikan skripsi dengan baik, penyertaan-Mu sungguh ada dan nyata dalam pengerjaan skripsi ini. 2. Papa saya Roy Salmon, Mama saya Soelistyowati, adik saya Amanda Velania yang sudah memberikan semangat serta motivasi secara langsung maupun tidak langsung, terima kasih untuk segalanya, dukungan kalian membuatku selalu bersemangat mengerjakan skripsi ini. 3. Bapak Deddy Susilo, S.T. dan Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng selaku pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan arahannya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 4. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK, Mbak-mbak yang ada di TU mbak Rista, mbak Vera ( Yola ), mbak Dita yang udah gak di Tu lagi makasih sudah mau direpotkan, Pak Budi, Pak Harto, Pak Bambang, dan Mas Hari. 5. Saudara-saudara saya yang tidak bisa di sebutkan satu persatu terima kasih atas semua atas dukungan kalian. 6. Pacar saya Fina yang selalu setia memberi semangat kepada saya dan selalu mendoakan saya. Dan teman-teman saya kak Yudi beserta pacarnya Dedew yang juga memberikan semangat. Dan kak Naru beserta keluarga yang memberikan tempat untuk saya beristirahat sejenak di rumahnya. 7. Meyhart, Om Waw, Staff Infinit yang sudah memberikan tempat untuk belajar dan berkembang, terima kasih atas bimbingan, ide cemerlang, dan ilmu yang kalian berikan kepada penulis.
8. Teman-teman RCSM yang selalu ada dikala senang maupun duka menghadapi kerasnya kehidupan sebagai mahasiswa FTEK UKSW. 9. Teman-teman angkatan 2008 yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu persatu. 10. Para penghuni Lab XT selama mengerjakan skripsi. 11. Teman-teman main bola,teman-teman futsal teman-teman badminton, temanteman pendaki gunung dan teman-teman lainnya. 12. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.
Salatiga, Juli 2015
Penulis
DAFTAR ISI
INTISARI ............................................................................................................................
i
ABSTRACT . ........................................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR .........................................................................................................
iii
DAFTAR ISI .......................................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................................
vii
DAFTAR TABEL ...............................................................................................................
ix
DAFTAR SINGKATAN .....................................................................................................
x
BAB I. PENDAHULUAN ....................................................................................
1
1.1. 1.2. 1.3. 1.4.
Tujuan ..................................................................................................... Latar Belakang ......................................................................................... Spesifikasi Sistem .................................................................................... Sistematika Penulisan ................................................................................
1 1 3 3
BAB II. DASAR TEORI ..............................................................................................
4
2.1. Sensor Akselerometer ADXL345 .............................................................
4
2.2. Sensor Ultrasonik SRF05 ..........................................................................
7
2.3. Modul GPS ...............................................................................................
8
2.4. Modul Suara dan Kartu Memori WTV020SD ..........................................
10
2.5. Mikrokontroler ..........................................................................................
12
2.5.1. Mikrokontroler AVR ......................................................................
12
2.5.2. Mikrokontroler Arduino .................................................................
12
2.6. LCD Karakter ...........................................................................................
13
2.7. Tombol Limit Switch, Push Button Dan Saklar Geser .............................
14
BAB III. PERANCANGAN ALAT ..................................................................................
15
3.1. Gambaran Alat ..........................................................................................
15
3.2. Pembuatan Mekanik Tongkat Tunanetra ..................................................
16
3.3. Modul Elektronik Tongkat Tunanetra ......................................................
17
3.3.1. Sensor Jarak SRF05 .......................................................................
18
3.3.1.1. Pendeteksi Penghalang .....................................................
18
3.3.1.2. Pendeteksi Lubang ............................................................
19
3.3.2. Sensor Akselerometer ADXL345 ..................................................
19
3.3.3. Sistem Navigasi dengan Itead Arduino GPS NEO-6 Antenna Include ........................................................
22
3.3.3.1. Navigasi Arah ...................................................................
23
3.3.3.2. Navigasi Jarak ...................................................................
23
3.3.4. Tombol Limit Switch, Push Button Dan Saklar Geser ..................
24
3.3.5. Mikrontroler dengan Arduino Mega 2560 .....................................
25
3.3.6. WTV020SD ....................................................................................
29
3.4. Perangkat Lunak Tongkat Tunanetra ........................................................
31
3.4.1. Penjelasan Diagram Alir untuk Operator ......................................
34
3.4.2. Penjelasan Diagram Alir untuk Tunanetra ....................................
34
BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS ..........................................................................
36
4.1. Pengujian Sensor Jarak SRF05 Pendeteksi Penghalang ...........................
36
4.2. Pendeteksi Sensor Jarak SRF05 Pendeteksi Lubang ................................
37
4.3. Pengujian Sensor Akselerometer Mendeteksi Kemiringan Tongkat ................................................................................
38
4.4. Pengujian Modul Suara dan Kartu Memori WTV020SD .........................
39
4.5. Pengujian Sistem Navigasi .......................................................................
40
4.6. Pengujian Keseluruhan Sistem .................................................................
42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................................
45
5.1. Kesimpulan ...............................................................................................
45
5.2. Saran Pengembangan ................................................................................
46
DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................................
47
LAMPIRAN A TABEL PENGUJIAN NAVIGASI .........................................................
49
LAMPIRAN B HASIL KUISIONER ...............................................................................
62
LAMPIRAN C PRINSIP KERJA SRF05 ….............................................................
67
..
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram Blok ADXL345 ........................................................................
4
Gambar 2.2. Sumbu Pengukuran Akselerometer ADXL345 .......................................
5
Gambar 2.3. Keluaran Data Akslerometer ADXL345 Pada Berbagai Orientasi Posisi Terhadap Percepatan Gravitasi ................................................................
5
Gambar 2.4. Konfigurasi Pin ADXL345 Dan Posisi Sumbu X, Y, Dan Z ....................
6
Gambar 2.5. Sensor Ultrasonik. .....................................................................................
7
Gambar 2.6. SRF05 .........................................................................................................
8
Gambar 2.7. Arduino GPS NEO-6 Antenna Include .......................................................
8
Gambar 2.8. Pin-pin Itead Arduino GPS NEO-6 Antenna Include ..................................
9
Gambar 2.9. WTV020SD ...............................................................................................
11
Gambar 2.10. LCD 20x4 ................................................................................................
13
Gambar 2.11. Rangkaian Pull Down ..............................................................................
14
Gambar 3.1. Blok Diagram Tongkat Tunanetra .............................................................
15
Gambar 3.2. Tombol Pengguna ......................................................................................
16
Gambar 3.3. User Interface Operator ...........................................................................
16
Gambar 3.4. Pendeteksi Penghalang Dan Lubang .........................................................
17
Gambar 3.5. Mekanik Tongkat Keseluruhan ………………………………………...
17
Gambar 3.6. Ilustrasi Pendeteksi Penghalang ……………………………………….
18
Gambar 3.7. Ilustrasi Pendeteksi Lubang ……………………………………………
19
Gambar 3.8. Berbagai Posisi Kemiringan Sudut Dari Sensor Akselerometer ..............
20
Gambar 3.9. Board Arduino Mega 2560 .......................................................................
25
Gambar 3.10. Skema Perancangan Mikrokontroler Arduino Mega 2560 ......................
26
Gambar 3.11. Realisasi Modul elektronik .....................................................................
28
Gambar 3.12. Aplikasi Audacity ...................................................................................
29
Gambar 3.13. Aplikasi AD4 Converter .........................................................................
29
Gambar 3.14. Diagram Alir Perancangan Lunak untuk Operator ..................................
31
Gambar 3.15. Diagram Alir Perancangan Lunak untuk Tunanetra ...............................
32
Gambar 3.16. Alir Perancangan Lunak Tunanetra Saat MemilihMendeteksi Penghalang dan Lubang …………........................................................................................... 32
Gambar 3.17. Diagram Alir Perancangan Lunak Tunanetra Saat Memilih Mendeteksi Penghalang, Lubang Dan Menggunakan GPS …………………………...
33
Gambar 4.1. Analisa Kesalahan Arah ………………………………………………...
42
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Deskripsi pin ADXL345 . ................................................................................
6
Tabel 2.2. Keterangan -pin Itead Arduino GPS NEO-6 Antenna Include .......................
9
Tabel 2.3. Pin Konfigurasi WTV020SD .........................................................................
11
Tabel 2.4. Deskripsi Pin pada LCD .................................................................................
14
Tabel 3.1. Konfigurasi Penggunaan Pin Arduino Mega 2560 .......................................
27
Tabel 3.2. Tabel Daftar Suara .........................................................................................
30
Tabel 4.1. Pengujian Pendeteksi Penghalang SRF05 Bawah .........................................
36
Tabel 4.2. Pengujian Pendeteksi Lubang SRF05 Atas ...................................................
37
Tabel 4.3. Pengujian Sudut Kemiringan Tongkat Ketika diayun ke Depan ....................... 38 Tabel 4.4. Pengujian Sudut Kemiringan Tongkat Ketika diayun ke Belakang ..............
39
Tabel 4.5. Pengujian Modul Suara dan Kartu Memori WTV020SD ...........................
39
Tabel 4.6. Pengujian Sistem Navigasi Tujuan I ………………………………………..
49
Tabel 4.7. Pengujian Sistem Navigasi Tujuan II ...........................................................
52
Tabel 4.8. Pengujian Sistem Navigasi Tujuan III ...........................................................
55
Tabel 4.9. Pengujian Sistem Navigasi Tujuan IV ...........................................................
58
Tabel 4.10. Percobaan Tongkat Tunanetra Keseluruhan ................................................
43
DAFTAR SINGKATAN
ADC ADPCM AVR CP CPU DC DAC EEPROM GPS IC I2C I/O KB LCD LSB MISO MOSI PCM PWM RISC SCL SD SDA SPI SRAM WAV
Analog Digital Converter Delta Pulse Code Modulation
Advanced Virtual RISC/ Alf and Vegard RISC Processor Check Point Central Processing Unit Direct Current Digital Analog Converter Electrically Erasable Programmable Read Only Memory Global Positioning System
Integrated Circuit Inter-Integrated Circuit Input-Output Kilo Byte Liquid Crystal Display Least Significant Byte Master In Slave Out Master Out Slave In Pulse Code Modulation
Pulse Width Modulation Reduced Instruction Set Computer Serial Clock Secure Digital Serial Data Serial Peripheral Interface Static Random Acces Memory Waveform audio format
