ISSN: 1693-6 930                                                       ¢    1     KOMPAS DIGITAL DENGAN OUTPUT SUARA  BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52      Fahmi Fardiy an Arief, Muchlas, Tole  Sutikno   Cente r  for Electri c al Engi n eerin g Re se a r ch a nd Soluti on (CEE RS)  Program Studi Tekni k  Ele k tro Fa kulta s   Te kn ologi Ind ustri Universit as Ahma d Da hlan  Jl. Prof. Dr. Soepom o, Jant uran, Yogya k arta 551 64, T e lp/Fax. (027 4) 379 418 –  3815 23  e-mail: mu chl a s@ee.u ad.a c .id, tole@e e.uad.a c .id       A b st r a ct   In this pa pe r, the de sign   of digital co m pa ss with voice output  i s   de scri bed, so  that  th e   blind can al so use it. Th e digital co m pass is d e s ign ed ba se d on up-gra ded con v enti onal  com pass. In  the axi s  di re ction  of  con v entional  com pass b e ad d ed a di sc a s  sou r ce of  wi nd   dire ction inform ation, and phototra nsi s t or as  sen s o r .  The digital com pass  syst em  is design ed,  based o n  A T89S52 m icroco n trolle r, a s   control  of  all interfa c e s  and  rea d   sensor. T he L CD  com pone nt is used a s  display an d ISD 2590 IC as  voice re cord er. The IC can re co rd wit h   m axim um  capacit y 90  se cond s. The vo ice s  output o f  com pass is  divid ed into 8  dire ction from  the no rth,  so uthwe s t, west  and  the  ne xt . The  re sult showed  th at  t he  d esi gn of digital com pa ss  work a s  like  convention a l com pass  com p letely b y  voi c e featu r e.    Key words :   A T 8 9 S 5 2  m i cr o c o n t r o l e r ,  di gital com p a s s,  I S D  2 5 9 0 ,  phot otran s i s t o r       Abs t rak  Pada pa pe r in i d i d e s k r i p s i k a n   p e r a n c a n gan  kom pas  digital yang d ileng kapi o utput su ara ,   sehi ngg a pa ra  p eny an da ng  tu na  ne tra pun d apat  m engguna ka nnya.  Kom pas  digit a l  pa da  penelitian   in i  diran c a ng  de ngan  m em anfaatkan  kom pas kon v en si onal. Pad a  sum bu pen unj uk  arah dil eng kapi deng an piring an yan g didesain sebag ai sum b er inform asi  arah m ata angin  bersam a  de n gan phototra nsi s tor se ba gai sen s o r .  Sistem  kom pas  digital di rancang  be rb asi s   m i krokontrol e r AT89S5 2, sebag ai pe ngo ntrol  sem ua i n terfa c e d an  m ela ku kan  p em bacaa n da ri  sen s o r . Seba gai pen am pil digun akan ko m ponen LCD d a n un tu k  pe re ka m  su ara d i g un aka n  I C   ISD 25 90 . IC p ere kam   suara   in i  m e m punyai  ke m am puan  maksim um   perekam an  9 0  detik.  O u t p u t   su a r a  dari  kom p a s  di gi t a l  i n i  di bagi  d a l a m   8   a r a h   m u l a i   d a r i   a r a h   u t a r a ,   b a r a t   d a y a ,   barat d an set eru sn ya. Hasi l penguji an m enunj ukan ba hwa  kom pa s  digital ya ng di ran c an g dap a t   m enunjuk arah m a ta an gin  sesuai  d enga n y ang  ditunju k kan  oleh  kom p as  ko nvensi onal,   se kalig us m engelu arkan  suara  se suai a r ah yang ditu njuk.    Kat a Ku nci : ISD 259 0,  kom pas digita l,  m i kr okontrol e r AT89S52,  ph o t o t r ans is tor       1. PEN DA HU LU AN   Kom p as m e rupa kan  sala h satu al at  pent ing  dal a m  navig asi   yang b erfun gsi  untu k   m enentu k an  arah be rd a s arka n po sisi  kutub b u m i [1-2]. Tetapi umumnya  kompa s  ha nya  diran c a ng  da lam be ntuk  visual  sehi ng ga h anya d a pat dig una ka n ba gi me re ka ya ng d ap at  me lih a t.  Para  tuna netra ak a n   k e s u lita n   b ila   men g gun a ka n   k o mpas   b i a sa ,   k a r e n a   mer e ka   tid a k  dapat meli hat  dan  le bih ba nyak  m eng an dalkan  pe nde ngaran  [3-4].  Berbe da den gan [4] yang menggu na kan  pocket - PC , pada pa p er ini aka n dibah as  tentang pe ra nca nga n ko mpas  digital  deng an outp u t sua r a b erbasi s  mi kro k ontrole r AT8 9S52.   Sistem ini mengg una kan  komp as  konv ensi onal seb agai su mbe r  informasi a r ah mata ang in,  mikrokontrol e r AT89S5 2  [5 ] seba gai p e ngen dali uta m a si stem, L CD  displa y  sebag ai pe na mpil  arah, da n ISD 259 0 [6] seb agai p em bang kit siny a l  suara. Perancang an ko mpas di gital  in i  memanfa a tka n  sen s o r  ph o t otransi s to r [7] yang dap a t  menerje ma hka n  arah ya ng ditunju k ka n   oleh kompa s   konve nsi onal.        Kom pas Digit a l Den gan O u tput Suara B e rba s i s  Mikro k ontrole r…… ( Fahm i Fardi y an Ari e f)  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
        ¢                       ISSN: 16 93-6 930     2  2. METODE  PENELITIAN  2.1.  Sistem Kon t rol Kompas  Magne tik Di gital  Seca ra kesel uruh an, blo k  diagram da ri si stem  kom p as digital de n gan outp ut su ara yang  dibuat a dala h  sep erti te rlih at pada  Gam bar  1. Untu k  mempe r ole h  arah  mata  an gin dig una ka n  komp as  konv ensi onal  seb agai arah referen s i, ke mu dian diatu r  p osi si se nsor  untuk me ndet eksi  perg erakan  dari  kom pa s  konve nsi on al. Ran gkaia n pad a Ga mbar  2 ad alah rang kai an  phototra nsi s t or yan g dirancang  se b agai  sen s o r  ara h. Data  hasil  da ri  pemba ca an  oleh  phototra nsi s t or adal ah da ta digital 4 bit akan dip r o s e s  dalam m i kro k o ntrol er,  mikro k o ntrol er  yang dig una kan seba gai p usat  kont rol  utama a dal ah  AT89S52. O u tput akhir  d a ri p e ra ncan gan   sistem  ini  ad alah  su ara.  Suara  yang   aka n di kel uarkan  di kont rol  oleh  mi krokontrole r. i C   suara   yang dig una kan  adal ah I S D 259 0. IC ini berdu ra si 90 deti k . Berikut ini ad a l ah daftar ta bel  alamat  sua r a  yang di re ka m ke  dal am I C   sua r a.  Sel ain  di kelu arkan  d alam be ntuk su ara, h asil  peng olaha n o l eh mikro k ont role r juga di keluarka n mel alui LCD untu k  ke perl uan v alida s i.                          Unit Pengolah   Informasi Arah M a ta Angin  Berbasis Mikroko n troler    Informasi  Arah Mata Angin     Pembangkit Sinyal  Suara  Tampilan Inform asi Arah   Mata Angin    Speaker    Gamba r  1. Blok Di agram Kompa s  Digital                   Gamba r  2. Rang kaia n Sen s or Ko mpa s           Gamba r  3. Posi si Sensor  dan Pirin gan  Kompas       Tabel 1. Kom b ina s i Phototransi s tor Se ba gai Sensor K o mpa s   Arah  Sensor A  Sensor B  Sensor C  Sensor D  Barat Laut  0  1  1  1  Barat  0  1  0  0  Barat Da ya  1  0  0  1  Selatan  1  0  0  0  Tengga ra  0  0  0  1  Timur  1  0  1  0  Timur Laut  1  0  1  1  Utara  0  1  1  0    TELKOM NIKA   Vol. 6, No. 1,  April 2008 :  1 - 6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930  ■   3   Kom pas Digit a l Den gan O u tput Suara B e rba s i s  Mikro k ontrole r…… ( Fahm i Fardi y an Ari e f)  2.2.  Informasi Ar ah Mata Ang i n  Informa s i a r a h  mata  angi n  dipe role h d a r i komp as ko nvensi onal y ang tel ah  dim odifika si  deng an ran gkai an sen s or komp as.  Senso r  ko mpas  dira ncang me ngg una kan 4  b uah  phototra nsi s t or dan   piri ng an komp as.  Phototran s i s tor se bagai  sensor  yang  berfun gsi   unt uk   menan gkap cahaya sesuai  denga n pola  dari piri ng a n  komp as, seh i ngga di dap atkan d ata 4-bi t  yang  sela njut nya dip r o s e s   pada  unit  pe ngola h info rm asi  si stem. G amba r  3  me n unju k kan  po sisi  sen s o r  te rha dap  pirin gan  kom pa s . Rang kaia n se nso r   kom pa s  dileta kkan  diba wah  piri ngan   komp as. Hal ini dimaksu d k an a gar  sen s or d apat me ndete ksi a d a n ya cah a ya yang men e mb us  pada pi ring an  kompa s   sehi ngga terj adi kombina s i sen s or  sep erti pa da Tabel 1.    2.3. Pembangkit  Sin y al  Suara  IC ISD 2590  diguna ka n sebag ai pemb ang kit sinyal  sua r a. IC ini mampu me n y impan  sinyal a udio  atau suara se lama 90  detik. Peny impan an si nyal au d i o atau  sua r a  dapat dil aku kan  deng an me n guba h si nyal analo g menj a di data-data  di gital. Data  digital ha sil p eng kod ean a k an   disimp an dal am memo ri ISD259 0. Dat a  yang telah disimp an tersebut akan di- playba ck  se suai  deng an pe rint ah dari mi kro k ontrole r.   Guna me nent uka n sua r a m ana yang a k a n dikelu arka n ,  terlebih dah ulu harus dite ntuka n  alamat di man a  suara itu  b e rad a . Pad a   sistem   ini  dip a kai  4 bit  ala m at (A6 - A9)  dari IS D 25 9 0 .  Untu k men a m pilka n suara, terlebih d a hulu dila ku ka n pro s e s  vali dasi d eng an  menge ce k o u t pu t  yang diha silkan phototran s istor  untu k  dit a mpilkan ke LCD.        Gamba r  4. Di agra m  Alir Prose s  Pemrog rama n ISD 2590      Proses p e mrogra m an ISD 2590 di saji kan juga  se cara dia g ram alir dan ditu njukka n  pada  Gam ba r  4. Ada pun   lang kah - lan g k ah  pe re kam an  sua r a  ke  dalam  IC IS D 25 90  adal ah   seb agai b e ri kut:  a)  Menentu k a n   alamat da ri I C  ISD 2 590  yang  a k an  dii s i sua r a, dal am hal i n i se suai  den gan  Tabel 2.    Tabel 2. Ala m at sua r a pa da ISD 2590  Arah  A9  A8  A7  A6  A5  A4  A3  A2  A1  A0  Barat  Laut  0  0  0  0  1  0  0  0  0  0  Barat  0  0  0  1  0  0  0  0  0  0  Barat  Da ya  0  0  0  1  1  0  0  0  0  0  Selatan  0  0  1  0  0  0  0  0  0  0  Tengga ra  0  0  1  0  1  0  0  0  0  0  Timur  0  0  1  1  0  0  0  0  0  0  Timur  Laut  0  0  1  1  1  0  0  0  0  0  Utara  0  1  0  0  0  0  0  0  0  0  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
        ¢                       ISSN: 16 93-6 930     4  b)  Proses m e re kam ata u  m engi si  su ara  dilakukan de ngan m ene kan  sw itch  1  Chip e nabl e   input  (CE) be rsa m aa n den gan  sw itch  3  Playba ck/re c ord in put  (P/R). CE h a ru s dibuat lo w  (CE m enja di  ena ble) ag ar p r o s e s   re cor d / p la yba c k  d apat  dila ksana ka n. M asu ka n P/R  tergantu ng p ada kondi si d ari pin CE.  Cycl e pla y ba ck  dipilih pada  high level  da n  r e cord cy c l e   akan dipilih  bila levelnya  lo w . Untuk   re cord cycle in put add re ss   menyedia k a n  alamat a w al  ( sta r ting add ress )  dan  pe rekam an  berl a ngsung te ru s  mene ru s sam pai PD atau  CE me njadi  high  atau terj adi  overflo w  (misal: chip  sudah p enuh ).  Untuk  pl ayb ack cycl e ,  ad dre ss in put   menyedia k a n  alamat a w al  ( s t ar tin g  add r e s s ) d an a l at aka n dal a m  kea daa n  play  sam pai  bertem u  den gan EOM.   c) Masu kkan  su ara  mel alui  mi c r o f on   pad a sistem ISD 2 590.  d)  Atur jara k ant ara mi c den g an sum be r  bu nyi agar ha sil  reka man b ersih (se k itar 3 0 cm).  e)  Setelah sel e sai pere k a m an   swit c h  1 dan  3 dilepa s      3.  HASIL D A N  PEMBA HAS AN  3.1. Pengujian  Sensor  Komp as  Empat (4 ) b uah p hototra nsi s tor di gun aka n untu k  p r oses  scan ni ng  arah d ari  kom pa s   konve nsi onal.  Phototran s ist or terseb ut diletaka n di posisi yang be rb eda sehing ga  dimung kin k a n  memiliki  kea daan  yang  b e rbe da. Ke ad aan te rsebut   dise bab kan  d a ri d e sain  piringan  sehing ga  terdap at beb erap a ko mbi nasi  sen s o r . Dalam kea daan tertutu p, optoco upl er men gha sil k an   kelu ara n 3 volt, dan dalam kea daa n terb uka me ngh asilkan  kelua r a n 0,2 volt. Data ini diguna kan  u n t u k  pr os es   scanni ng  ata u  pemba gian  arah  kom p a s .      3.2.  Pengujian ISD 259 0  Pengujia n ra ngkaian ISD 2590  melip uti tiga bagi an: prose s   p engal amatan,  pro s e s   rec or ding  d an  proses  pl ayb a ck .  a. Proses  p eng alamatan  Proses  pen g alamatan  IC ISD 259 0  mengg una ka n 4  sinyal a l amat da n setiap ala m at  menan da kan   arah mata angin. Ha sil penelitian   prose s  p eng al amatan  sua r a ditunju k kan  pada Ta bel 3.        Tabel 3. Pem e taan Alamat  IC ISD 2590   Isi  Suara  A8  A7  A6  A5  Barat  Laut  0  0  0  1  Barat  0  0  1  0  Barat  Da ya  0  0  1  1  Selatan  0  1  0  0  Tengga ra  0  1  0  1  Timur  0  1  1  0  Timur  Laut  0  1  1  1  Utara  1  0  0  0    Berda s a r kan Tabel   3 setia p  si nyal sua r a  mem punyai  alamat  be rb eda, a gar mi kro k o ntrol er  dapat secara  otomatis me laku ka n pro s es  p l ay ba ck   satu pe r satu . Sesuai den gan Tab el 3   pro s e s  pen ga lamatan sua r a dinyatakan  berh asil d an  dapat be ke rja  denga n bai k.  b. Proses  Re cor d    Be r d as ar ka n   datasheet  sa at  ISD  2590  diko ndi sika n untuk  re co rd ,  maka  pin P/ R, PD, CE  berlo gika 0. Untu k meng e t ahui be sarnya level tegan gan yang ad a pada pin P / R, PD, CE  saat ISD  25 90 di kon disi k an  pad a m ode  record , didap at ha sil sep e rti pa d a  Tabel  4.  Berda s a r kan  datasheet, b e sa rnya l e vel  tegang an m a ksimum  sa a t  pin be rlogi ka 0 a dala h   0,25 V dan hasil da ri pe ngamata n pi n P/R, PD, d an CE masi h  dalam renta ng tolera nsi  sehi ngg a pro s e s   re co rd  di nyataka n  berhasil.      Tabel 4. Leve l  Tegang an P ada Mod e  Re cor d   Pin  Level  Tegangan   P/R  0,25  V  PD  0,25  V  CE  0,25  V  TELKOM NIKA   Vol. 6, No. 1,  April 2008 :  1 - 6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930  ■   5   Kom pas Digit a l Den gan O u tput Suara B e rba s i s  Mikro k ontrole r…… ( Fahm i Fardi y an Ari e f)  c. Proses  Play ba ck   Sedang ka n untuk pen guj ian  p r o s e s  pemuta r an p esa n  ( pla y ba ck ), terdapat  perbed aan  logika dan le vel teganga n  yang terjadi  pada pi n P/R, PD, dan CE. Untuk mo de  pla y ba ck ,  pin P/R be rlo g ika 1, pi n PD dan  CE be rlogika  0. Lev el tegang an p ada ISD 25 9 0 difung sikan  pada saat  pla y ba ck  dap at dilihat pada T abel 5.  Jika  me nga cu  pad a  teg an gan sum ber seb esar 5V,  maka   tega ng an kelua r a n pada pin  P/R,  PD, dan CE  seb e sar 4,75 V sudah d a p a t mengkond isikan pin P/R berl ogi ka  1, sehin gga   p r os es   p l ay ba ck  pe san  su ara da pat din y atakan b erh asil da n dap a t  bekerj a den gan bai k.          Tabel 5. Leve l  Tegang an M ode  Playba ck .  Pin  Level  Tega ng an  P/R  4,75  V  PD  4,75  V  CE  4,75  V        G a mb ar  5 . Ko mb in as i Se ns o r   Menunj ukka n  Selatan        Gamba r  6. Di agra m  Alir Sistem  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
        ¢                       ISSN: 16 93-6 930     6  3.3.  Pengujian Sistem Seca ra  Keselur uha n  Setelah  siste m  mend apat kan ma su kan   daya sebe sa r 5 volt, maka   sen s o r   komp as a k a n   lang sun g  me ngirim  inp u t  pada  P1.0  –  P1.3 mikro k o n trole r  AT8 9 S 52  se suai  kombina s i  se n s or  pada  saat itu.   Kemudia n mi kro k o ntrol er  aka n m enga ktifkan  ala m a t  pada  ISD  2 590  dan  L C D  se suai  deng an inp ut  yang dib eri kan sen s or  ko mpas.  Mi sal k an  ke ada an  komp as  me nunju k a n ara h   selata n, se h i ngga m eny ebab ka n se nso r   komp a s  mem puny ai ko mbina s i 1000,  sep erti  ditunju k kan  Gamba r  5.  Kemudian  dari kombi nasi te rsebu t maka mi krokontroler  aka n   mengint ru ksi kan  alam at 1 28H  pad a ISD 25 90 u ntuk pro s e s   pl ayb a ck  a r ah tim u r da n L CD  akan  menam pilkan  teks SELAT AN. Seca ra g aris  be sar  sistem kerj a da ri komp as di gi tal dapat dilih at  pada G amba r  6.    Pada pe nguj ian pe nunju k kan  ara h ko mpas te rd ap at sedi kit p enyimpan gan  sud ut  diban ding kan  denga n arah ko mpa s   konve nsi onal.  Ha l ini terj adi dikare na kan  sen s itifitas  phototra nsi s t or  dal am mene rima cahaya  pa da  pro s e s  pe mbacaan  arah da ri ko mpas  konve nsi onal.  Perba ndin g an sudut a ntara  ko m p a s  konven sio nal da n ko mpas mag n e tik   ditunju k kan p ada Tab e l 6.     Tabel 6. Perb andin gan Su dut Kompa s   Sudut  Kompa s  Kon v ensio nal  Sudut  Kompas Magnetik  Arah Yang  Di tunjukka n  0 0 0 0 Utara  45 0 15 0 Timur La ut  90 0 85 0 Timur  135 0 120 0 Tengg ara  180 0 180 0 Selatan  225 0 225 0 Barat Daya  270 0 270 0 Barat  315 0 300 0 Barat Laut      4. SIMPULAN  Berda s a r kan  pen elitian y ang tel ah  dil aku ka n, ma ka da pat di a m bil  simpul a n seba gai  beri k ut:  1.  Melalui p enel itian ini telah  dapat dih a sil k an  su atu al at yang dap a t  menunju k a n  arah  mata  angin d enga n  output sua r a  berb asi s mi kroko ntrole r  AT 89S52.  2.  ISD 2590 d a pat meng elua rka n suara sesu ai  den gan  arah m ata a ngin yang dit unju k an ol eh  komp as konv ensi onal.  3.  Kompa s  digit al magneti k  yang dibuat  dapat men un j uka n ara h mata angin  se suai d enga n  komp as  ko nvensi onal teta pi masi h terd apat pe nyimp anga n yang d i akib atka n ko mpas  ma sih  mudah te rpe ngaruh ole h  b enda lai n .      DAF TA R PU STAK A  [1].  Vcela k , J., Petruc h a , V., and Kaspa r , P.,  “ Com p act  Di gital Com pa ss  w i th PC B  Fluxgat e  Sensors ”, 5th IEEE Conference on S ensors, 2006, pp. 859 – 861.   [2].   Delta Elec tronic , “ Pe nunju k  Ara h Ma ta  Angin de nga n Tampilan  M1632  oleh  Modul DST - 52 ”,  http://www.delta- e le ctr onic. com/ap p lication    [3].  Liu, L., an d Bala chan dran,  W., “ Electronic  Compas s for Blind o r De af-blind   Pedestrians ”,  Electroni cs Letters , Vol.  29,   Issue 1 6 ,  5 Aug. 1993  pp.1462 – 1 4 63.   [4]. Cho udh ury,  M.H.,  Aguerreve re,  D., an d Barreto, A.B., “ A Pock e t-PC Based   Nav i gationa l  Aid fo r Blin d Indiv i duals ”,  IEEE Sy mpos ium on  Virtual Enviro nments,  Hu m an-Com puter  Interfaces an d Measureme n t System s, 2004. (VECIM S). 2004, pp. 43 – 48.  [5].  Muchl a s, Suti kno, T., da n  Sahnan,  “ Sis t em Kendali  Peralata n Rumah Tan gg a  Be rbasis  HT dan Mikr okontroler AT89C52 ”, Jurnal TELKOM NIKA,  Vol.4  No.1  April 20 06.   [6].  Winb ond Ele c troni cs Co rp , “ Single Chip, Multiple Messa ge, Voice Reco rd/Pla y back, 60,  75, 90 and 1 20 seco nd Duration ”,  http://www.is d.co m    [7].  .... .... .,  “ Characte ristics o f  Photo t ran s istors ”,  http://www.eg gine. com    TELKOM NIKA   Vol. 6, No. 1,  April 2008 :  1 - 6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.