View
1.484
Download
17
Category
Preview:
Citation preview
Tugas Akhir
A. JUDUL TUGAS AKHIR
“ALAT PENDETEKSI WARNA UNTUK PENDERITA BUTA WARNA BERBASIS
MICROKONTROLER AT89C51”
B. LATAR BELAKANG MASALAH
Buta warna atau yang dalam bahasa Inggrisnya disebut dengan Color Blindness
adalah salah satu kelainan mata yang sebagian besar disebabkan oleh faktor genetik.
Walaupun tidak terlalu sering, buta warna juga dapat terjadi bukan karena faktor keturunan.
Pada kasus buta warna yang bukan karena genetik, kelainan hanya terjadi pada salah
satu mata saja dan kondisi ini bisa terus memburuk. Pasien dengan gangguan persepsi warna
yang disebabkan oleh penyakit sering mengalami kesulitan membedakan warna biru dan
kuning. Sedangkan pada kasus buta warna karena factor keturunan, gangguan terjadi pada
kedua mata, namun tidak mengalami penurunan. Buta warna lebih banyak dialami pria
daripada wanita. Berdasarkan penelitian 1 dari 12 pria mengalami masalah gangguan
persepsi warna.
Banyak orang beranggapan seseorang yang mengalami buta warna hanya bisa
melihat warna hitam dan putih, layaknya melihat TV hitam putih. Anggapan tersebut
tidaklah benar. Jarang sekali ditemukan seseorang mengalami buta warna total (tidak
memiliki persepsi warna sedikitpun). Orang dengan kelainan buta warna memang kadang-
kadang mengalami kesulitan untuk memadankan warna pakaiannya, namun hal itu bukanlah
masalah yang berat. Ia masih dapat melakukan kegiatan normal, bahkan mengendarai mobil.
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS1
Tugas Akhir
Memang kadang ia mengalami kesulitan membedakan warna merah, kuning dan hijau pada
lampu lalu lintas, tapi hal tersebut dapat diatasi dengan mengingat posisinya.
Untuk memahami penyebab terjadinya buta warna, kita perlu mengetahui bagian dari
mata itu sendiri. Pada bagian tengah retina, terdapat photoreceptor atau cone (seperti
kantung) yang memungkinkan kita untuk bisa membedakan warna. Photoreceptor ini terdiri
dari tiga pigmen warna yaitu merah, hijau dan biru.
Gangguan persepsi terhadap warna terjadi apabila satu atau lebih dari pigmen
tersebut tidak ada atau sangat kurang. Mereka dengan persepsi warna normal disebut
Trichromats. Mereka yang mengalami defisiensi salah satu pigmen warna disebut dengan
Anomalous Trichromats. Type ini adalah yang paling sering ditemukan. Sedangkan mereka
yang sama sekali tidak memiliki salah satu dari pigmen warna itu disebut drichromat.
Tanda seorang mengalami buta warna tergandung pada beberapa faktor apakah
kondisinya disebabkan faktor genetik, penyakit, dan tingkat buta warnanya sebagian atau
total. Gejala umumnya adalah kesulitan membedakan warna merah dan hijau (yang paling
sering terjadi), atau kesulitan membedakan warna biru dan hijau (jarang ditemukan). Gejala
untuk kasus yang lebih serius berupa objek terlihat dalam bentuk bayangan abu-abu (kondisi
ini sangat jarang ditemukan), dan penglihatan berkurang.
Dengan latar belakang dan pertimbangan tersebut, maka penulis mencoba
menawarkan suatu solusi dimana para penderita bisa mengetahui warna secara pasti dengan
menggunakan alat pendeteksi warna ini.
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS2
Tugas Akhir
C. PERUMUSAN MASALAH
Masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini adalah bagaimana pembuatan alat
pendeteksi warna supaya bisa membantu para penderita buta warna dalam mendefinisikan
warna.
D. TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk memberikan kemudahan bagi para penderita buta
warna supaya bisa membantu dalam mendefinisikan warna dengan pasti.
E. MANFAAT PENELITIAN
Diharapkan dengan melakukan penelitian ini, dapat diambil beberapa manfaat sebagai
berikut:
1. Diharapkan mampu sebagai alat bantu bagi penderita buta warna untuk mendefinisikan
warna.
2. Menambah khasanah ilmu pengetahuan tentang pemanfaatan sensor warna.
F. TINJAUAN PUSTAKA
1. Microkontroler AT 89C51
Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan
keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara
khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar
contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika Anda
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS3
Tugas Akhir
sudah bisa melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen,
artikel dan sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula
jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program
untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai
keinginan Anda. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan
untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.
Secara harfiahnya bisa disebut "pengendali kecil" dimana sebuah sistem elektronik yang
sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan
CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh
mikrokontroler ini. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :
1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas
2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari
sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi
3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak
Namun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi komponen IC TTL
dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau
sekedar menambah jumlah saluran masukan dan keluaran (I/O). Dengan kata lain,
mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena
mikrokontroler sudah mengandung beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan,
misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC),
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS4
Tugas Akhir
konversi analog ke digital dan sebagainya hanya menggunakan sistem minimum yang
tidak rumit atau kompleks.
AT89S51 adalah sebuah mikrokontroller 8 bit terbuat dari CMOS, yang berkonsumsi
daya rendah dan mempunyai kemampuan tinggi. Mikrokontroller ini memiliki 4Kbyte
In-System Flash Programmable Memory, RAM sebesar 128 byte, 32 input/output,
watchdog timer, dua buah register data pointer, dua buah 16 bit timer dan counter, lima
buah vektor interupsi, sebuah port serial full-duplex, osilator on-chip, dan rangkaian
clock. AT89S51 dibuat dengan teknologi memori non-volatile dengan kepadatan tinggi
oleh ATMEL. Mikrokontroller ini cocok dengan instruksi set dan pinout 80C51 standart
industri. Flash on-chip memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dengan
programmer memory nonvolatile yang biasa.
Gambar 1. Mikrokontroller AT89S51
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS5
Tugas Akhir
Keterangan
Vcc : Suplai Tegangan
GND : Ground atau pentanahan
RST : Masukan reset. Kondisi logika '1' selama
siklus mesin saat osilator bekerja dan akan
mereset mikrokontroler yang bersangkutan.
Fungsi - fungsi Port :
Port0 : Merupakan port paralel 8 bit open drain dua
arah. Bila digunakan untuk mengakses
memori luar, port ini akan memultipleks
alamat memori dengan data.
Port1 : merupakan port paralel 8 bit dua arah yang
dapat digunakan untuk berbagai keperluan.
Port2 : merupakan port paralel selebar 8 bit dua arah.
Port ini melakukan pengiriman byte alamat
bila dilakukan pengaksesan memori eksternal.
P3.0 : Saluran masukan serial
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS6
Tugas Akhir
P3.1 : Saluran keluaran serial
P3.2 : Interupsi eksternal 0
P3.3 : Interupsi eksternal 1
P3.4 : Masukan eksternal pewaktu / pencacah 0
P3.5 : Masukan eksternal pewaktu / pencacah 1
P3.6 : Sinyal tanda baca memori data ekstrenal.
P3.7 : Sinyal tanda tulis memori data ekstrenal.
2. Sensor Warna TCS230
Warna dapat didefinisikan secara obyektif/fisik sebagai sifat cahaya yang dipancarkan,
atau secara subyektif/psikologis sebagai bagian dari pengalaman indera pengelihatan.
Secara obyektif atau fisik, warna dapat diberikan oleh panjang gelombang. Dilihat dari
panjang gelombang, cahaya yang tampak oleh mata merupakan salah satu bentuk
pancaran energi yang merupakan bagian yang sempit dari gelombang elektromagnetik.
Cahaya yang dapat ditangkap indera manusia mempunyai panjang gelombang 380
sampai 780 nanometer. Cahaya antara dua jarak nanometer tersebut dapat diurai melalui
prisma kaca menjadi warna-warna pelangi yang disebut spectrum atau warna cahaya,
mulai berkas cahaya warna ungu, violet, biru, hijau, kuning, jingga, hingga merah. Di
luar cahaya ungu /violet terdapat gelombang-gelombang ultraviolet, sinar X, sinar
gamma, dan sinar cosmic. Di luar cahaya merah terdapat gelombang / sinar inframerah,
gelombang Hertz, gelombang Radio pendek, dan gelombang radio panjang, yang
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS7
Tugas Akhir
banyak digunakan untuk pemancaran radio dan TV. Proses terlihatnya warna adalah
dikarenakan adanya cahaya yang menimpa suatu benda, dan benda tersebut
memantulkan cahaya ke mata (retina) kita hingga terlihatlah warna. Benda berwarna
merah karena sifat pigmen benda tersebut memantulkan warna merah dan menyerap
warna lainnya. Benda berwarna hitam karena sifat pigmen benda tersebut menyerap
semua warna pelangi. Sebaliknya suatu benda berwarna putih karena sifat pigmen benda
tersebut memantulkan semua warna pelangi. Sebagai bagian dari elemen tata rupa,
warna memegang peran sebagai sarana untuk lebih mempertegas dan memperkuat kesan
atau tujuan dari sebuah karya desain. Dalam perencanaan corporate identity, warna
mempunyai fungsi untuk memperkuat aspek identitas.
Terdapat beberapa sistem warna yang dikenal antara lain, CMYK atau Process Color
System, Munsell Color System, Ostwald Color System, Schopenhauer/Goethe
Weighted Color System, Substractive Color System serta Additive Color/RGB Color
System. Diantara bermacam sistem warna diatas, kini yang banyak dipergunakan dalam
industri media visual cetak adalah CMYK atau Process Color System yang membagi
warna dasarnya menjadi Cyan, Magenta, Yellow dan Black. Sedangkan RGB Color
System dipergunakan dalam industri media visual elektronika.
Sensor warna TCS230. TCS230 adalah IC pengkonversi warna cahaya ke frekuensi.
Ada dua komponen utama pembentuk IC ini, yaitu photodioda dan pengkonversi arus
ke frekuensi, sebgaimana bisa dilihat pada gambar 1.
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS8
Tugas Akhir
Gambar 2. Sketsa fisik dan blok fungsional TCS230
Setiap warna bisa disusun dari warna dasar. Untuk cahaya, warna dasar penyusunnya
adalah warna Merah, Hijau dan Biru, atau lebih dikenal dengan istilah RGB (Red-
Green-Blue). Gambar2 memperlihatkan beberapa sampel warna dan komposisi RGB-
nya terskala 8 bit. Photodiode pada IC TCS230 disusun secara array 8x8 dengan
konfigurasi: 16 photodiode untuk menfilter warna merah, 16 photodiode untuk
memfilter warna hijau, 16 photodiode untuk memfilter warna biru, dan 16 photodiode
tanpa filter. Kelompok photodiode mana yang akan dipakai bisa diatur melalui kaki
selektor S2 dan S3. Kombinasi fungsi dari S2 dan S3 bisa dilihat pada Tabel 1.
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS9
Tugas Akhir
Gambar 3. Contoh Beberapa Sampel warna dan komposisi RGB-nya
Tabel 1
S2 S3 Photodiode yang aktif
0 0 Pemfilter Merah
0 1 Pemfilter Biru
1 0 Tanpa Filter
1 1 Pemfilter Hijau
Photodiode akan mengeluarkan arus yang besarnya sebanding dengan kadar warna
dasar cahaya yang menimpanya. Arus ini kemudian dikonversikan menjadi sinyal kotak
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS10
Tugas Akhir
dengan frekuensi sebanding dengan besarnya arus. Frekuensi Output ini bisa diskala
dengan mengatur kaki selektor S0 dan S1. Penskalaan Output bisa dilihat pada tabel2.
Tabel 2
S0 S1 Skala frekuensi Output
0 0 Power Down
0 1 2%
1 0 20%
1 1 100%
Dengan demikian, program yang kita perlukan untuk mendapatkan komposisi RGB
adalah program penghitung frekuensi. Ada dua cara yang biasa dilakukan untuk
menghitung frekuensi. Cara pertama : Kita buat sebuah timer berperiode 1 detik, dan
selama periode itu kita hitung berapa kali terjadi gelombang kotak. Ilustrasinya bisa
dilihat pada gambar dibawah ini.
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS11
Tugas Akhir
Cara kedua : Kita hitung berapa periode satu gelombang, kemudian mencari frekuensi
dengan menggunakan rumus:
Ilustrasinya bisa dilihat pada gambar berikut.
3. Chip ISD2560
IC ISD merupakan komponen elektronik yang mempunyai kemampuan penyimpanan
suara dengan durasi 90 detik. IC ISD2560 dioperasikan dalam mode address bit artinya
setiap kata yang direkam mempunyai address sendiri. Gambar dibawah ini merupakan
blog diagram dan konfigurasi PIN dari ISD2560.
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS12
Tugas Akhir
Gambar 4. Blog Diagram IC ISD2560
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS13
Tugas Akhir
Gambar 5. Konfigurasi PIN IC ISD2560
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS14
Tugas Akhir
G. METODOLOGI PENELITIAN
Bahan atau Materi
Ide pokok dalam perancangan alat ini adalah membantu orang-orang yang menjadi
penderita buta warna dimana diharpakan dengan alat ini mereka dapat mendefinisikan
warna yang sesuai. Dengan demikian yang terpenting adalah dimana alat ini bisa berkerja
untuk mendeteksi warna. Adapun warna dapat didefinisikan secara obyektif/fisik sebagai
sifat cahaya yang dipancarkan. Sumber – sumber warna yang dapat kita jumpai setiap
hari adalah :
1. Cahaya
2. Benda padat
3. Benda cair
Komponen yang digunakan
Supaya dapat melakukan perancangan dan pembuatan alat bantu ini, maka diperlukan
beberapa kompunen elektronik yang digunakan supaya alat ini bisa berkerja sesuai
tujuannya. Komponen utama tersebut antara lain :
1. Sensor Warna TCR230
2. Mikrokontroler AT89C51
3. ISD 2560
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS15
Tugas Akhir
Tahapan Perancangan Alat
Untuk merancang alat pendeteksi warna ini dibutuhkan langkah – langkah sebagai
berikut :
1. Perancangan Perangkat Keras dan Perangkat Lunak
Untuk membuat alat ini, maka membutuhkan komponen-komponen elektronik antara
lain sensor warna, mikrikontroler dan ISD. Supaya semua komponen tersebut bekerja
sama untuk bisa berkerja sesuai kegunaannya membutuhkan program yang akan
mendikte masing-masing komponen supaya berkerja sesuai kegunaanya yaitu dengan
menggunakan bahasa pemprograman yang berbasis bahasa assembly. Untuk
memudahkan dalam perancangan perangkat keras dan perangkat lunak, maka
dibutuhkan blog diagram seperti dibawah ini.
Gambar 6. Blog Diagram Perancangan Alat Pendeteksi Warna
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS16
Sensor Warna TC230
Mikrokontroler
AT89C51
Chip ISD2560
Speeker
Tugas Akhir
2. Perancangan dan pengujian Perangkat Lunak
Dari hasil perancangan, dilakukan pembuatan perangakat lunak. Untuk membantu
dalam pengujian dan integrasi masing-masing sub-sistem yang terdapat pada
rancangan alat maka kita terlebih dulu membuat sebuah flowchart dimana akan
memudahkan kita dalam membuat dan menyusun perangkat lunak untuk
mengintegrasikan semua sub-sistem yang ada.
Y
Gambar 7. Flowchar Perancangan Alat Pendeteksi Warna
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS17
Y
Start
Inisialisasi
Cek sensor
Apa R=0; G=0; B=0 ?
Apa R=256;
G=0; B=0 ?
Apa R=0; G=0;
B=256 ?
Apa R=0; G=256; B=0 ?
Warna Hitam
Warna Merah
Warna Biru
Warna Hijau
Y
N
Y
N
Y
N
N
.
.
.
.
.
.
.
.
Tugas Akhir
3. Integrasi dan Pengujian Sistem
Hasil dari pembuatan perangkat lunak, diintegrasikan ke dalam satu sistem kerja
untuk bisa dijalankan sesuai dengan fungsinya yaitu sebagai alat pendeteksi warna
yang terdiri dari sensor warna, , microkontroler dan ISD . Pengujian sistem akan
dilakukan dengan mendekatkan bagian sensor alat pada bahan – bahan yang
mempunyai warna ( bahan – bahan terdiri dari bahan cair, padat dan cahaya ).
Kemudian akan dicatat kedalam tabel berupa jarak yang diperlukan untuk alat supaya
bisa mendeteksi warna serta mencatat keluaran – keluaran yang dihasilkan masing –
masing warna pada masing-masing bahan berupa tegangan yan dihasilkan serta
keluaran bilangan digital seperti yang terlihat dibawah ini.
WARNA JARAK
BAHAN BAHANPADAT CAHAYA CAIR PADAT CAHAYA CAIR
(Output Digital)
(Output Digital)
(Output Digital)
(Output Tegangan)
(Output Tegangan)
(Output Tegangan)
MERAH 5 cm
4 cm
3 cm
2 cm
1 cm
HIJAU 5 cm
4 cm
3 cm
2 cm
1 cm
BIRU 5 cm
4 cm
3 cm
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS18
Tugas Akhir
2 cm
1 cm
HITAM 5 cm
4 cm
3 cm
2 cm
1 cm
PUTIH 5 cm
4 cm
3 cm
2 cm
1 cm
Tabel Pencatatan Hasil Penelitian
4. Experimen dan Analisa Sistem
Sistem yang sudah dibangun, terintegrasi dan unjuk kerjanya dianggap mampu dan
bisa digunakan sebagai alat pendeteksi warna yang bisa membantu para penderita
buta warna dalam mendeskripsikan warna.
Proposal Tugas Akhir FTE-UDINUS19
Recommended