pendeteksi warna

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.


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


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),


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


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


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


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.


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.


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


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.


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.


Tugas Akhir

Gambar 4. Blog Diagram IC ISD2560


Tugas Akhir

Gambar 5. Konfigurasi PIN IC ISD2560


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


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


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


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


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.


pendeteksi warna

Documents