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

Revellino Salmon

Materai Rp,

6000,-

Tanda Tangan

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, teman-

teman 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. Tujuan ..................................................................................................... 1

1.2. Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.3. Spesifikasi Sistem .................................................................................... 3

1.4. Sistematika Penulisan ................................................................................ 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 Analog Digital Converter

ADPCM Delta Pulse Code Modulation

AVR Advanced Virtual RISC/ Alf and Vegard RISC Processor

CP Check Point

CPU Central Processing Unit

DC Direct Current

DAC Digital Analog Converter

EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory

GPS Global Positioning System

IC Integrated Circuit

I2C Inter-Integrated Circuit

I/O Input-Output

KB Kilo Byte

LCD Liquid Crystal Display

LSB Least Significant Byte

MISO Master In Slave Out

MOSI Master Out Slave In

PCM Pulse Code Modulation

PWM Pulse Width Modulation

RISC Reduced Instruction Set Computer

SCL Serial Clock

SD Secure Digital

SDA Serial Data

SPI Serial Peripheral Interface

SRAM Static Random Acces Memory

WAV Waveform audio format