Mesin Printer Huruf Braille Menggunakan Mikrokontroler MCS-51

Mesin Printer Huruf Braille Menggunakan

Mikrokontroler MCS-51

(Review oleh : Vidia Wati)

Abstrak

YPAB (Yayasan Pendidikan Anak Buta) ingin memperbaiki kinerja dalam mencetak dokumen dengan huruf Braille. Karena menggunakan mesin ketik manual dirasa kurang efisien. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka diperlukan mesin printer huruf Braille yang dapat mencetak dokumen dengan jumlah yang banyak dan dalam waktu singkat. Mesin printer huruf Braille ini menggunakan Mikrokontroler MCS51. Setelah melakukan perancangan baik di desain maupun program hasilnya mesin printer huruf Braille dapat mencetak dengan waktu 30 menit per halaman. Dengan kondisi menggunakan kertas berukuran 21,5 x 30 cm dan dengan jumlah karakter sebanyak 552 karakter.

Pendahuluan

Perkembangan teknologi di Indonesia saat ini bergerak sangat cepat. Terbukti banyaknya permintaan peralatan elektronika dalam berbagai bidang seperti bidang pemerintahan, pendidikan, industri, kedokteran dan sebagainya. Salah satu peralatan elektronika yang berkembang sangat cepat adalah komputer. Tidak hanya komputer tetapi perangkat pendukungnya seperti speaker, keyboard, printer dan sebagainya ikut berkembang juga. Perkembangan teknologi ini memberikan kemudahan dalam kehidupan manusia sehari-hari.

YPAB (Yayasan Pendidikan Anak Buta) memerlukan suatu perangkat elektronika yang dapat meningkatkan hasil copy ketikan. Karena YPAB mengalami masalah dalam mencetak suatu copy. YPAB ingin memiliki perangkat elektronika yang mudah dan efisien.

Agar kebutuhan tersebut dapat terpenuhi maka dikembangkan suatu mesin printer yang dapat mencetak huruf relief Braille. Mesin ini harus dapat mencetak dengan hanya mengetik satu kali copy dan dapat menghasilkan banyak copy.

Dalam makalah akan dibahas tentang perancangan mesin printer huruf Braille. Pembahasan masalah ini diawali dengan sejarah huruf Braille, sampai pada desain sistem dan perancangan hardware. Selanjutnya melakukan pengujian mesin printer Braille dan ditutup dengan kesimpulan dari penulisan ini.

Landasan Teori

Huruf Braille

Charles Barbier de la Serre adalah orang pertama yang memperkenalkan sonografi pada intitusi anak tuna netra. Sonografi adalah sebuah kode artileri yang digunakan untuk komunikasi pada saat berperang dan kombinasi titik dan garis.

Pada institusi tersebut terdapat seorang anak bernama Louis Braille. Ia dilahirkan pada tanggal 4 Januari 1809. Braille merupakan anak yang cerdas, terbukti Ia dapat menemukan masalah dalam sistem Barbier yang tidak pernah digunakan karena terlalu rumit. Sonografi menggunakan sel 12 titik yang membutuhkan waktu dan teknik yang rumit untuk membuatnya. Sonografi memiliki beberapa kelemahan yaitu tidak ada tanda baca, nomor, tanda nada dan masih banyak lagi. Pada tahun 1824 Louis menemukan 63 cara untuk menggunakan sel enam titik. Setelah melalui perubahan dan penyesuaian, tulisan Braile dapat diterima dan menjadi tulisan resmi bagi sekolah tuna netra di Eropa sejak 1860.

1.      Dasar Huruf Braile

Braille merupakan sistem baca tulis untuk orang buta yang memiliki satuan dasar huruf Braille yaitu sel Braille. Huruf Braille menurut Louis Braille terdiri dari 6 titik, yaitu titik kiri atas, titik kiri tengah, titik kiri bawah, titik kanan atas dan seterusnya. Titik-titik ini dapat menghasilkan 64 kombinasi. Huruf

Braille digambarkan berwarna hitam dan memiliki titik timbul yang dapat dibuat dengan metode positif atau negatif.

Gambar 1. Titik Braille

Huruf Braille dapat digunakan untuk bahasa Indonesia yang memiliki 26 huruf yaitu a-z. Gambar berikut merupakan hurf Braille dalam abjad bahasa Indonesia.

Gambar 2. Abjad Huruf Braille

2.      Desain Sistem

Alat cetak huruf Braille dirancang dengan menggunakan seperangkat komputer dan mesin pencetak relief huruf Braille yang dihubungkan ke komputer melalui port LPT1.

Komputer memiliki fungsi untuk mengetik huruf abjad pada suatu program lalu diproses dan dikonversikan menjadi huruf Braille. Kemudian hasilnya akan ditampilkan di layar monitor dan siap untuk dicetak. Berikut diagram blok dari alat pencetak huruf Braille.

Gambar 3. Blok Diagram Sistem.

Mesin akan menerima data dari komputer dan kemudian akan diolah oleh mikrokontroler AT89C51 untuk mencetak huruf Braille. Mesin printer Braille menggunakan dua buah motor stepper. Motor stepper

pertama pada arah sumbu y digunakan untuk menggulung kertas, sedangkan motor stepper kedua pada arah sumbu x digunakan untuk menggerakkan head pemukul. Gerakan kedua motor stepper dikontrol oleh mikrokontroler. Selanjutnya akan dibahas perancangan rangkaian perangkat keras.

3.      Desain Perangkat Keras

Perangkat keras menggunakan driver solenoid dan driver motor stepper. Mikrokontroler yang digunakan menggunakan AT89C51 dengan flash PEROM berukuran 4Kb.

Rangkaian driver solenoid adalah rangkaian switching yang terdiri dari dua transistor yang memiliki hubungan darlington. Rendahnya source current dari AT89C51, dan tingginya solenoid current menyebabkan dibutuhkannya rangkaian darlington yang baik.

Gambar 4. Rangkaian Driver Solenoid.

Rangkaian darlington harus memiliki hubungan transistor yang sesuai. Transistor bagian depan harus memiliki HFE tinggi dan transistor penggerak memiliki IC max yang tinggi. Dengan begitu akan didapatkan hasil yang optimal.

Gambar 5. Rangkaian Driver Stepper Motor Satu Lilitan

Rangkaian driver motor stepper digunakan untuk menggerakan dua buah motor stepper yaitu motor stepper pada sumbu x dan sumbu y. terdapat dua transistor pada rangkaian driver motor stepper yaitu transistor TIP 31 dan FCS 9012. Transistor FCS 9012 adalah transistor jenis PNP sehingga jika diberikan logika  “0” maka mikrokontroller akan mengaktifkan driver motor stepper.

Untuk menentukan posisi batas pada kertas perangkat menggunakan sensor margin atas kertas. Sensor ini digunakan untuk menentukan posisi awal dimana mesin printer huruf Braille mulai mencetak. Setelah posisi ditentukan kemudian dihitung berapa step dari motor stepper yang digunakan untuk menggulung kertas. Rangkaian sensor menggunakan opto coupler berbentuk U lengkap dengan infra red pada bagian transmitter dan photo transistor pada bagian penerimanya. Rangkaian sensor margin atas kertas dapat dilihat pada gambar 6.

Gambar 6. Sensor Margin Atas Kertas.

Sebagai sensor margin kiri kertas digunaka sebuah limit switch yang aktif pada saat logika “0”. Prinsip kerja dari sensor margin kiri ini berfungsi apabila head pemukul telah mencapai ke bagian kanan dan kembali ke posisi semula. Head pemukul akan menyentuh limit switch dan kemudian head pemukul akan berhenti pada posisinya. Berikut gambar rangkaian sensor margin kiri kertas.

4.      Mekanik Mesin Printer Huruf Braile

Gambar 7. Sensor Margin Kiri Kertas.

Pada rangkaian dari gambar 7, terdapat solenoid. Solenoid merupakan pengganti tuts pada mesin ketik konvensional. Solenoid dihubungkan dengan sebuah plat

untuk menggerakan 6 buah titik dari relief huruf Braille. Karakteristik dari mesin printer relief huruf Braille adalah sebagai berikut:

1.      Terdapat 6 buah solenoid.

2.      Menggunakan dua buah motor stepper untuk penggulung kertas dan penggerak pemukul relief huruf Braille.

3.      Untuk menyesuaikan jarak spasi huruf Braille perangkat membutuhkan sekitar 550 step motor (berdasarkan hasil pengujian).

4.      Untuk menyesuaikan baris antar huruf Braille, mesin membutuhkan sekitar 78 step motor stepper (berdasarkan hasil pengujian).

Gambar 8. Model Mekanik Mesin Printer Huruf Braille.

5.      Desain Software

Software untuk mesin printer huruf Braille adalah mikrokontroler MCS51. Pembuatan program dibagi menjadi dua yaitu high level language dan low level language.

Untuk mengetik huruf dan merubah huruf latin menjadi huruf Braille dapat dilakukan dengan program high level language. Program ini dapat dijalankan dalam platform Windows 98 (minimal). Untuk lebih memahami program high level language dapat dilihat pada blok diagram berikut.

Gambar 9. Diagram Alir Program Konversi Huruf Braille

Kemudian yaitu program low level language. Program ini berfungsi untuk pengambilan data yang dikirim suatu komputer dan kemudian mencetaknya. Cara kerjanya yaitu ketika data menerima 6 titik relief huruf Braille, maka keenam solenoid akan bergerak setelah perintah diterima oleh mikrokontroler. Penjelasan diatas dapat dilihat pada gambar 10.

Gambar 10. Diagram Alir Program Pencetak Huruf Braille.

Hasil dan Analisa

Pengujian Sistem

Pengujian sistem dilakukan pada beberapa aspek yaitu pengujian motor stepper, sensor margin, konversi huruf Braille dan kecepatan grinder.

Pertama yaitu pengujian step-step motor grinder. Yang diuji pada motor grinder adalah berapa banyak step yang dibutuhkan untuk membuat jarak antar baris dan spasi antara satu huruf Braille dengan huruf Braille lainnya. Hasil pengujian ini adalah dibutuhkannya 78 step untuk memberikan jarak baris antar huruf Braille dan 550 step untuk memberikan spasi antar huruf Braille. Setelah melakukan percobaan dan menganalisa percobaan akhirnya dapat disimpulkan bahwa motor stepper berjalan dengan baik.

Selanjutnya adalah pengujian sensor margin kertas dengan melihat respon dari rangkaian sensor. Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan kertas ke dalam mesin printer huruf Braile. Hasilnya sensor margin dapat mengontrol posisi batas dengan baik.

Kemudian adalah menguji program konversi huruf Braille. Pertama, mengetikkan sebuah kalimat dengan menggunakan huruf latin pada program editor yang telah dibuat. Kemudian kalimat dengan huruf latin akan di konversikan ke dalam huruf Braille dengan program. Setelah itu dilanjutkan dengan mencetak teks pada mesin printer relief huruf Braille. Hasilnya, pengkonversian huruf latin ke huruf Braille berjalan dengan baik. Berikut adalah tampilan program dan hasil konversi huruf latin menjadi huruf Braille.

Gambar 11. Tampilan Program Editor.

Gambar 12. Hasil Konversi Huruf Latin menjadi Huruf Braile.

Yang terakhir adalah pengujian kecepatan mesin printer huruf Braille. Kertas yang digunakan untuk mencetak berukuran 21,5 x 30 cm sebanyak satu lembar dan banyak teks untuk dicetak yaitu 552 karakter. Hasil dari pengujian ini menunjukkan kelambatan mesin printer dalam mencetak huruf Braille. Hal ini disebabkan oleh konstruksi mekanik dengan sistem ulir membuat gerakan head menjadi lambat.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian beberapa aspek seperti kecepatan mencetak, konversi huruf latin ke huruf Braille dan sebagainya dapat disimpulkan bahwa mesin printer huruf Braille berjalan dengan baik, sehingga dapat menggantikan mesin ketik manual. Walaupun masih terdapat kelemahan pada kecepatan mencetak huruf Braille, namun hal ini masih dapat diperbaiki dengan cara mencari pengganti untuk konstruksi mekanik. Jika sebelumnya menggunakan sistem ulir untuk menggerakan arah sumbu x maka konstruksi diganti dengan sistem belt, dimana sistem ini dapat menghemat waktu mesin printer huruf Braille.

Kekurangan yang terakhir adalah masih ada beberapa operator aritmatika yang tidak dapat di terjemahkan. Dan mesin juga masih mengalami loading.  

Daftar Pustaka

[1]. Enabling Technologies, “How Braille Began”, Braille History, 1999. http://www.brailler. com/braillehx.htm

[2]. Canadian Braille Authority. “About Braille.”1999 http://www.langara.bc.ca/cba/aboutbraille.html >.

[3]. Pedoman Menulis Braille Menurut Ejaan Baru yang Disempurnakan. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan,1974/1975.

[4]. Pranta, Anthony. Pemrograman Borland Delphi. Yogyakarta: Andi, 2001.

[5]. Rigned, John S. “Solenoid Physics.” Macmillan Encyclopedia of Physics: 1996. Barry. 2 Juni 2002. http://www.oz.net/

[6]. Tanda-tanda Braille. Surabaya: YPAB (Yayasan Pendidikan Anak-anak Buta).

Arsitektur Family Komputer PC

Arsitektur Family Komputer IBM PC

1. Family IBM PC dan Turunannya

International Business Machines atau IBM merupakan sebuah perusahaan hardware yang mengembangkan software-software yang sudah ada seperti UNIX dan Windows. IBM PC adalah sebutan untuk keluarga  komputer pribadi buatan IBM. IBM PC diperkenalkan pada 12 Agustus 1982, dan dinonaktifkan pada 2 April 1987. Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, diantaranya:

• IBM 4860 PCjr
• IBM 5140 Convertible Personal Computer
• IBM 5150 Personal Computer
• IBM 5155 Portable PC
• IBM 5160 Personal Computer / extended technology
• IBM 5162 Personal Computer / extended Technology Model 286
• IBM 5170 Personal Computer / Advanced Technology

2. Konfigurasi Mikrokomputer Dasar

     

Mikrokomputer adalah sebuah interoneksi antara mikroprosesor (CPU) dengan memori utama dan perangkat I/O yang dilakukan dengan menggunakan sistem interkoneksi Bus. Mikrokomputer dapat dikatakan sebagai sebuah mikroprosesor. 

Mikrokomputer adalah sebuah kelas komputer yang menggunakan mikroprosesor sebagai CPU utamanya. Komputer mikro juga dikenal sebagai Personal Computer. Komputer Mikro yang bersifat Portable disebut Laptop. Berikut merupakan gambar susunan Mikrokomputer.

     

Bus menghubungkan semua komponen dalam unit komputer. Ada tiga tipe Bus yaitu

• Data Bus (Bus-D) Bus dengan delapan penghantar, data dapat diteruskan dalam arah bolak-balik yaitu dari mikroprosesor ke unit memori atau modul I/O dan sebaliknya.
• Control Bus (Bus-C) Bus meneruskan sinyal yang mengatur masa aktif modul mikro komputer yang sesuai dengan yang diinginkan kondisi.
• Address Bus (Bus-A) meneruskan data alamat dari menyimpan atau dari saluran masukan/keluaran yang diaktifkan pada saat tertentu.

Hubungan dalam masing-masing Bus berupa kabel paralel 8 bit maupun 16 bit.

3. Komponen IBM PC

     Berikut ini adalah komponen IBM PC :

• Sistem Kontrol Bus : pengontrol Bus, Buffer Data dan Latches Alamat
• Sistem Kontrol Interupt : Pengontrol Interupt
• Sistem Kontrol RAM dan ROM : Chip RAM dan ROM, Decoder Alamat dan Buffer
• Sistem KOntrol DMA : Pengontrol DMA
• Timer
• Sistem Kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

    

sumber : 

http://funsday.blogspot.com/2009/04/82-konfigurasi-mikro-komputer-dasar.html

http://andriahmadgozali.ilearning.me/2014/02/19/microcomputer-minicomputer-midrange-mainframe/

Prosesor Paralel

B. Prosesor Paralel

Prosesor Paralel atau Parallel Processing adalah teknik yang digunakan dalam komputasi, yaitu teknik yang menggunakan dua atau lebih prosesor dalam melakuka komputasi yang dilakukan secara bersamaan. Tujuan dari pemrosesan paralel yaitu untuk meningkatkan perofrma komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan maka semakin banyak pekerjaan yang dapat diselesaikan.

Berikut adalah perbedaan komputasi tunggal dan paralel

1.      Jaringan Interkoneksi

Interkoneksi adalah hubungan yang terjadi antara satu koneksi dengan koneksi lainnya. Interkoneksi antar jaringan adalah hubungan atau koneksi antara satu jaringan dengan jaringan yang lain. Jaringan yang terhubung ini bukan hanya jaringan telekomunikasi, namun semua bentuk jaringan yang melakukan interkoneksi.

Peralatan yang dibutuhkan untuk koneksi antar jaringan adalah :

1.      NIC (Network Interface Card)

NIC dapat mengubah data parallel dalam sebuah Bus komputer ke dalam bentuk data serial

2.      HUB

Fungsi HUB sebagai terminal penghubung antara dua koneksi atau lebih. HUB terdapat dua jenis yaitu HUB pasif  dan HUB aktif.

3.      Repeater

Repeater berfungsi memperluas cakupan suatu jaringan tanpa melakukan filter terhadap sinyal yang masuk dan keluar.

4.      Bridge

Fungsi bridge melakukan filter terhadap sinyal, membuat setiap segment tidak dipengaruhi oleh segment yang lain.

2.      Mesin SIMD dan MIMD

SIMD (Single Instruction  Multiple Data)

SIMD adalah  sekumpulan operasi yang digunakan untuk menangani jumlah data yang sangat banyak dalam  parallel secara efisien. SIMD pertama kali dipopulerkan pada supercomputer skala besar. Mesin SIMD mempunyai CU yang beroperasi seperti mesin yon Neumann. 

MIMD (Multiple Instruction Multiple Data Stream)

MIMD adalah  teknik yang digunakan untuk mencapai parallelism. Mesin menggunakan MMID memiliki sejumlah prosesor yang berfungsi asynchronous dan indipenden. Arsitektur MIMD dapat digunakan di sejumlah area aplikasi seperti desain/manufaktur dibantu komputer-komputer, simulasi dan pemodelan.

3.      Arsitektur Pengganti 

Dalam bidang teknik komputer, arsitektur pengganti merupakan konsep perencanaan atau struktur pengoperasian dasar dalam komputer atau  bias dikatakan rencana dan deskripsi fungsional kebutuhan dan perangkat keras yang didesain. Implementasi perencanaan dari masing-masing bagian seperti CPU, RAM, ROM, Memory Cache dan lain-lain.

sumber :

http://fahdahrlna.blogspot.co.id/2015/06/prosesor-paralel-maklah-arkom.html

https://www.scribd.com/doc/305577778/APA-ITU-SISD-SIMD-MISD-MIMD

https://en.wikipedia.org/wiki/Pipeline_(computing)