## Pengembangan Alat Pengenalan Bentuk Bangun Geometri Untuk Anak Usia Dini Berbasis Mikrokontroler
Mochamad Fajar Wicaksono *1 , Muammar Qhadafhi 2
*Penulis Korespondensi
1,2 Program Studi Teknik Komputer, Jurusan Teknik Komputer, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Komputer Indonesia E-mail: *1 mfajarw@email.unikom.ac.id, 2 muammarqhadafhi@gmail.com

## Abstrak
Tujuan  penelitian  ini  adalah  mendesain  media  pembelajaran  bentuk  geometri  untuk anak  usia  dini.  Alat  yang  dirancang  adalah  alat  pengenalan  interaktif  sehingga  diharapkan dapat  menarik  minat  anak  usia  dini  untuk  belajar  mengenali  dan  mengingat  pola  geometri. Otak  utama  dari  sistem  yang  dibuat  adalah  Arduino  Mega  dengan  mikrokontroler ATMega2560. Alat yang dibuat memiliki dua mode, yaitu mode belajar dan mode soal. Dalam mode belajar, anak usia dini dapat memasukkan benda geometri ke dalam alat, kemudian alat akan  memberikan  deskripsi  gambar  pada  LCD  dan  suara  yang  terkait  dengan  objek  yang dimasukkan.  Dengan  adanya  media  alat  pembelajaran  ini  diharapkan  dapat  membantu  anak usia  dini  untuk  mampu  mengenali  dan  mengingat  setiap  bentuk  bangun  geometri,  dimana berdasarkan  hasil  pengujian,  pemilihan  mode  pada  alat  berhasil  100%,  proses  pada  mode belajar dan mode soal memiliki tingkat keberhasilan lebih sama dengan dari 80%.
Kata  Kunci— Arduino  Mega2560,  Anak  usia  dini,  Geometri,  Media  pembelajaran,  Mengenali dan mengingat

## Abstract
The purpose of this study is to design geometry learning media for early childhood. The tool  designed  is  an  interactive  introduction  tool,  so  it  is  hoped  can  attract  early  childhood children to learn to recognize and remember geometric patterns. The main brain of the system created is Arduino Mega with microcontroller ATMega2560. The tool created has two modes, namely  learning  mode  and  question  mode.  In  learning  mode,  early  childhood  can  insert geometry objects into the tool, then the tool will provide a description of the image on the LCD and  the  sound  associated  with  the  object  entered.  In  question  mode,  early  childhood  will  be challenged  to  enter  the  geometry  objects  into  the  tool  according  to  the  question,  then  the tool will determine whether the geometry entered is correct or false. This learning media is expected to  help  early  childhood  to  be  able  to  recognize  and  remember  every  form  of  geometry,  where based on the results of the test, the selection mode on the tool was 100% successful, the process in the learning mode and the question mode had a success rate of more than 80%.
Keyword —Arduino  Mega2560,  Early  Childhood,  Geometry,  Learning  media,  Recognize  and Remember

## 1. PENDAHULUAN
Penelitian ini melakukan studi tentang pembuatan media pembelajaran bentuk geometri untuk anak usia dini.  Media pembelajaran interaktif ini dibagi kedalam dua mode, yaitu mode belajar  dan  mode  soal  yang  tujuannya  untuk  menstimulasi  anak  usia  dini  agar  tertarik  untuk belajar  dan  mampu  mengingat  setiap  bentuk  dari  bangun  geometri.  Geometri  sendiri berhubungan  dengan  garis,  sudut,  titik  dan  pojok.  Terdapat  dua  jenis  geomteri,  yaitu  bangun
datar  (2  dimensi)  dan  bangun  ruang  (3  dimensi).  Ukuran  bangun  ruang  3  dimensi  terdiri  dari panjang  lebar  dan  tinggi  [1].  Bentuk  bangun  geometri  3  dimensi  yang  mampu  dikenali  pada media  pembelajaran  ini  adalah  balok,  limas  segi  empat,  kubus,  tabung,  bola,  prisma  segi delapan  dan  kerucut.  Salah  satu  topik  yang  berkaitan  dengan  penelitian  ini  pernah  dilakukan oleh  peneliti  lain  pada  tahun  2018,  yaitu  alat  pengenalan  bentuk  bangun  geometri  berbais mikrokontroler untuk anak usia dini [2]. Alat tersebut sudah berjalan dengan baik, namun pada alat  tersebut  hanya  memiliki  mode  belajar  dan  sumber  daya  yang  digunakan  masih menggunakan  adaptor  sehingga  kurang  aman  jika  digunakan  oleh  anak  usia  dini.  Keuntungan dari media pembelajaran yang dibuat ini adalah fitur mode soal dan masalah sumber daya untuk media  pembelajaran  ini.    Pada  mode  belajar,  anak  usia  dini  akan  memasukkan  benda  berupa bangun  geometri  yang  sudah  disediakan  ke  dalam  alat,  kemudian  mikrokontroler  Arduino Mega2560  akan    membaca  bentuk  tersebut  dengan  menggunakan  sensor  infrared  kemudian mengeluarkan  hasilnya  berupa  gambar  pada  LCD  dari  bentuk  bangun  geometri  yang bersesuaian serta penjelasannya berupa  suara melalui  modul DFPlayer Mini, modul PAM8403 Mini  Amplifier  dan  speaker.  Pada  mode  soal,  Arduino  Mega2560  akan  mengeluarkan  suara terkait soal-soal yang sudah disimpan pada program dan akan membandingkan jawaban berupa bangun  geomteri  yang  dimasukkan  oleh  anak  usia  dini  dengan  jawaban  yang  seharusnya. Selanjutnya,  alat  akan  mengeluarkan  suara  benar  dan  salah  terkait  jawaban  bentuk  yang diberikan  oleh  anak  usia  dini  ketika  hasil  perbandingan  sudah  didapat.  Dengan  adanya  media alat pembelajaran  ini diharapkan dapat membantu anak usia dini untuk mampu mengenali dan memahami setiap bentuk bangun geometri.

## 2. METODE PENELITIAN
Perancangan  terdiri  perancangan  keras  dan  perancangan  perangkat  lunak  yang ditunjukkan pada diagram blok sistem secara keseluruhan  pada gambar 1 dibawah ini..
Gambar 1. Diagram blok sistem
Berikut ini fungsi dan penjelasan dari setiap bagian yang terdapat pada diagram blok diatas:
1. Arduino  Mega2560.  Arduino  merupakan  sebagai  sebuah platform dari physical computing yang  bersifat open  source [3].  Pada  penelitian  ini  Arduino  Mega  digunakan  sebagai pemroses  utama  pada  sistem.  Arduino  Mega2560  adalah  sebuah  board  mikrokontroler berbasis ATMega2560. Board ini memiliki 54 pin digital I/O, 16 input analog, 4 pasang pin UART, Kristal osilator sebesar 16MHz, koneksi USB, power jack, ICSP header dan tombol reset  [4].  Board  ini  kompatibel  dengan  berbagai  shield  yang  didesain  untuk  Arduino
Arduino Mega2560 DFPlayer Mini LCD 3.2” PAM 8403 Speaker Modul sensor IR (1) SD Card 1 SD Card 2 Modul sensor IR (2) Modul sensor IR (16) Button 1 Button 2 Button 3
Duemilanove  atau  Diecimilia  [5].  Bentuk  fisik  dari  Arduino  Mega2560  ditunjukkan  pada gambar 2.
Gambar 2. Arduino Mega2560
2. LCD 3.2inch digunakan untuk menampilkan keterangan berupa gambar dan keterangan dari benda  yang  dimasukkan  kedalam  alat.  Modul  LCD  yang  digunakan  adalah  LCD  3,2inch QDM320DBXNT8357RA.  Modul  tersebut  adalah  modul  TFT  LCD  3.2inch  dengan  262K warna dan resolusi sebesar 480x320. Kontroler dari LCD modul ini adalah HX8357B. LCD 3.2inch QDM320DBXNT8357RA dapat langsung dipasangkan dengan Arduino Mega2560
[6]. Gambar 3 Menunjukkan bentuk dari LCD 3.2inch QDM320DBXNT8357RA.

## Gambar 3. LCD 3.2inch QDM320DBXNT8357RA
3. Modul sensor IR 1 sampai dengan 26 digunakan untuk menghitung jarak setiap sudut. Pada penelitian  ini  digunakan  modul  infrared  Sharp  GP2Y0A41SK0F.  Modul  infrared  Sharp GP2Y0A41SK0F  adalah  sebuah  sensor  pengukur  jarak  yang  dibangun  dari  PSD  (position sensitive  detector),  infrared  emitting  diode  dan  sirkuit  pemroses  sinyal.  Modul  ini mengadopsi  metode  triangulasi,  sehingga  jarak  pengukuran  tidak  mudah  terpengaruh  oleh berbagai  refleksitifitas  objek,  suhu  lingkungan  dan  durasi  operasi  [7].  Perangkat  ini menghasilkan tegangan yang sesuai dengan jarak deteksi.  Rentang jarak yang dapat diukur oleh  sensor  ini  antara  4cm  sampai  dengan  30cm  dengan  tipe  keluaran  analog  [8].  Jadi, sensor  ini  juga  bisa  digunakan  sebagai  sensor  jarak.  Bentuk  dari  sensor  infrared  Sharp GP2Y0A41SK0F ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Sensor Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F
4. DFPlayer Mini digunakan untuk memutar file mp3. DFPlayer Mini adalah modul mp3 yang langsung  dapat  dihubungkan  ke  speaker.  Modul  ini  dapat  digunakan  secara stand  alone (daya  dari  baterai)  dengan  menggunakan  beberapa push  button dan speaker atau dikombinasikan  dengan  Arduino.  Modul  ini  bekerja  pada  rentang  tegangan  antara  3.2V  - 5V.  Fitur  komunikasi  yang  dimiliki  modul  ini  adalah  melalui  komunikasi  serial  dengan level  tegangan  pin  Rx  dan  Tx  sebesar  3,3V  [9].  Bentuk  dari  modul  DFPlayer  Mini ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Modul DFPlayer Mini
5. Modul  PAM8403  adalah  sebuah amplifier yang  dapat  digunakan  untuk sound amplifier [10].  Modul  ini  dapat  diaplikasikan  pada  LCD  monitor,  komputer  notebook,  portable speaker  dan  portable  DVD.    IC  PAM8403  ini  termasuk  kedalam  audio  amplifier  class-D [11]. Gambar 6 menunjukkan bentuk dari modul PAM8403.
Gambar 6. Modul PAM8403
6. Button 1 digunakan untuk memilih mode belajar
7. Button 2 digunakan untuk memilih mode soal
8. Button 3 digunakan sebagai tombol submit untuk memulai pembacaan bentuk ketika benda sudah dimasukkan oleh anak usia dini.
9. SD Card 1 digunakan untuk menyimpan file gambar yang akan ditampilkan pada LCD.
10. SD Card 2 digunakan untuk menyimpan file mp3 yang akan diputar oleh DFPlayer Mini
Sumber  daya  alat  ini  didapat  dari  baterai  yang  dapat  diisi  ulang,  hanya  saja  tidak digambarkan pada diagram blok. Gambar 7 dibawah ini flowchart pemilihan mode sistem yang telah dibuat.
Gambar 7. Flowchart pemilihan mode
Berdasarkan flowchart diatas, cara kerja alat ini dibagi ke dalam dua bagian besar yaitu mode.belajar (tombol 1) dan mode soal (tombol 2). Flowchart untuk mode 1 atau mode belajar ditunjukkan pada gambar 8.
y t t y y mulai inisialisasi Pilih mode 1? Pilih mode 2? B A y t y A Tombol submit ditekan? C D t t Baca sensor IR 1 s.d. 16 kemudian simpan kedalam variabel terpisah Proses semua data
dari sensor IR Bentuk kubus? y Simpan var A
Gambar 9. Lanjutan
Mode  belajar  dipilih  dengan  menekan  tombol  1.  Mode  ini  diawali  dari  proses penyimpanan  benda  yang  akan  dideteksi.  Anak  usia  dini  akan  memasukkan  benda  ke  dalam alat, kemudian menekan tombol 3 (tombol submit). Setelah tombol ditekan, maka arduino mega 2560  akan  mendeteksi  jenis  bangun  ruang  yang  dimasukkan  ke  dalam  alat  dengan memanfaatkan  16  sensor  infrared  yang  sudah  disusun  sedemikian  rupa.  Hasil  pembacaan  dari setiap  sensor  akan  dihitung  dan  hasil  akhirnya  akan  menentukan  benda  apakah  yang dimasukkkan  ke  dalam  alat.  Ketika  Arduino  Mega2560  sudah  mengetahui  jenis    benda  yang dimasukkan, maka  Arduino Mega2560 akan  memerintahkan  LCD untuk menampilkan  gambar yang bersesuaian dengan hasil yag didapat, selain itu Arduino Mega 2560 akan memerintahkan modul DFPlayer mini untuk memutar file mp3 yang sesuai dengan hasil yang diperoleh. Output dari  DFPlayer  Mini  akan  dikuatkan  pada  modul  PAM8403  sebelum  dikeluarkan  ke  speaker. Gambar 9 menunjukkan flowchart untuk mode soal.
t Bentuk balok? y Simpan var B Tampilkan gambar pada LCD Panggil file mp3 dan keluaran suara t t t t t Bentuk tabung? Bentuk limas? Bentuk kerucut? Bentuk bola? Bentuk prisma? y y y y y Simpan var C Simpan var D Simpan var E Simpan var F Simpan var G A E D C
Gambar 10. Flowchart mode soal
Bandingkan var soal dengan var hasil pembacaan
Sama? y B Bacakan soal dari file mp3 secara acak t Tombol sumbit ditekan?
t t t t t t t t Baca sensor IR 1 s.d. 16 kemudian simpan kedalam variabel terpisah Proses semua data dari sensor IR Bentuk kubus? Bentuk balok? Bentuk tabung? Bentuk limas? Bentuk kerucut? Bentuk bola? Bentuk prisma? y y Simpan var A y y y y y Simpan var B Simpan var C Simpan var D Simpan var E Simpan var F Simpan var G F G y t
Gambar 11. Lanjutan
Pada saat anak usia dini menekan  tombol 2, maka  alat akan langsung berpindah mode ke  mode  soal.  Pada  mode  ini  anak  usia  dini  akan  diberikan  soal  yang  dibacakan  oleh  alat melalui  Arduino  Mega2560,  modul  DFPlayer,  modul  PAM8403  dan  speaker.  Setelah  soal selesai dibacakan, maka alat akan menunggu anak usia dini untuk memasukkan benda ke dalam alat  dan  menekan  tomobol  submit  untuk  verifikasinya.  Selanjutnya,  setelah  tombol  submit ditekan  maka  Arduino  Mega2560  akan  mulai  membaca  bentuk  alat  dengan  memanfaatkan  16 modul  sensor  IR.  Hasil  akhir  yang  didapat  pada  mode  ini  adalah  keterangan  benar  dan  salah. Jika  jawaban  salah,  maka  gambar  dari  bentuk  benda  yang  benar  akan  ditampilkan  pada  LCD dan alat akan mencoba mengajak anak untuk memasukkan benda yang benar ke dalam alat.
Pembuatan  program  untuk  sistem  ini  memanfaatkan  Arduino  IDE,  dimana  struktur utama untuk program terdiri dari dua bagian, yaitu void setup dan void loop [12]. Material yang digunakan untuk bangun ruang yang digunakan adalah dari bahan kayu. Berikut ini keterangan dimensi dari setiap benda yang digunakan:
1. Kubus: panjang 8cm lebar 8cm dan tinggi 8cm
2. Balok: panjang 8cm lebar 13cm dan tinggi 7cm
3. Tabung: diameter 6,8cm dan tinggi 8,2cm
4. Limas segi empat: sisi alas 7,8cm dan tinggi 8cm
5. Kerucut: diameter 6,8cm dan tinggi 9,1cm
6. Bola: diameter 8cm
7. Prisma segi delapan: 4,5 cm setiap sisinya

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian  yang  dilakukan  dibagi  ke  dalam  tiga  bagian  bagian,  yaitu  pengujian pemilihan mode, pengujian mode belajar, pengujian mode soal.
A. Pengujian pemilihan mode
Pada  pengujian  ini  dilakukan  pengujian  pemilihan  mode  yang  menggunakan  tombol  1 (mode  belajar)  dan  tombol  2  (mode  soal).  Hasil  dari  pengujian  terhadap  pemilihan  mode  ini ditunjukkan pada tabel 1.

## Tabel 1 Pengujian pemilihan mode
No. Tombol Pengujian Persentase 1 2 3 4 5 1. Mode belajar 100% 2. Mode soal 100%
Berdasarkan  hasil  pengujian  didapatkan  persentase  keberhasilan  sebesar  100%  untuk  proses pemilihan mode pada alat ini.
Panggil file mp3 jawaban benar Panggil file mp3 jawaban salah dan tampilkan gambar dari jawaban benar ke LCD B F G

## B. Pengujian mode belajar
Pada  pengujian  ini  dilakukan  pengujian  pembacaan  terhadap  7  bangun  ruang  yang sudah  ditentukan.  Pengujian  pada  setiap  bangun  ruang  dilakukan  masing-masing  5  kali pengujian  pembacaan.  Tabel  2  dibawah  ini  menunjukkan  hasil  pembacaan  terhadap  setiap bangun ruang.
Tabel 2 Pengujian mode belajar No. Bangun ruang Pengujian Persentase 1 2 3 4 5 1. Kubus 100% 2. Balok 100% 3. Tabung x 80% 4. Limas segi empat 100% 5. Kerucut 100% 6. Bola x 80% 7. Prisma x 80%
Berdasarkan  hasil  pengujian,  proses  pembacaan  bentuk  umumnya  telah  berhasil  sama  dengan dan lebih dari 80%.
C. Pengujian mode soal
Pada  pengujian  mode  soal  ini  dilakukan  dengan  cara  menguji  soal  yang  dikeluarkan oleh alat, kemudian proses pengujian perbandingan antara nilai konstanta yang sudah disimpan pada  soal  yang  bersesuaian  dengan  nilai  hasil  pembacaan  terhadap  bangun  ruang  yang dimasukkan  ke  dalam  alat.  Tabel  3  menunjukkan  hasil  pengujian  yang  dilakukan  pada  mode soal.

## Tabel 3 pengujian mode soal
No. Soal Pengujian Persentase 1 2 3 4 5 1. Kubus 100% 2. Kubus x x x x x 100% 3. Balok 100% 4. Balok x x x x x 100% 5. Tabung x 100% 6. Tabung x x x x x 100% 7. Limas segi empat 100% 8. Limas segi empat x x x x x 100% 9. Kerucut - 80% 10. Kerucut x x x x x 100% 11. Bola - 80% 12. Bola x x x x x 100% Tabel 3 Lanjutan 13. Prisma - 80% 14. Prisma x x x x x 100%
Keterangan:
- Tidak berhasil dikenali
Dicoba dengan bangun yang sesuai (jawaban benar) x    Dicoba dengan bangun yang salah (jawaban salah)
Berdasarkan  hasil  pengujian  dapat  terlihat  bahwa  ketika  alat  diberikan  jawaban  yang  salah dengan  menempatkan  bangun  ruang  yang  salah,  maka  alat  akan  mengeluarkan  suara  bahwa jawaban  salah  dan  alat  akan  menampilkan  jawaban  yang  benar  pada  LCD  dengan  persentase keberhasilan  100%,  namun  pada  percobaan  dengan  jawaban  yang  benar  masih  terdapat kesalahan, yaitu alat yang dimasukkan tidak dikenali dan dianggap sebagai jawaban yang salah.

## 4. KESIMPULAN
Alat  yang  dibuat  sudah  cukup  baik  dimana  proses  pemilihan  mode  sudah  berhasil  dengan persentase  keberhasilan  100%,  proses  pengenalan  bangun  ruang  pada  mode  belajar  memiliki tingkat keberhasilan lebih besar  sama dengan 80% dan   proses pengenalan bangun ruang  pada mode soal memiliki tingkat keberhasilan lebih besar sama dengan 80%.

## 5. SARAN
Masih terdapat beberapa kesalahan dalam pengenalan terhadap bangun ruang yang dibaca baik pada  mode  belajar  maupun  pada  mode  soal  dengan  tingkat  kegagalan  20%,  untuk  itu  perlu penambahan sensor agar hasil pembacaan lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA [1] S Fransiska, 2010, “Jagoan Matematika SD” . Yogyakarta: Grasindo
[2] Qhadafhi,  Muammar,  2018,  “ Alat  Pengenalan  Bentuk  Bangun  Geometri  Berbasis Mikrokontroler Untuk Anak Usia Dini” . Universitas Komputer Indonesia, Bandung
[3] Asep  Saefullah,  Endang  Sunandar,  Muhammad  Nur  Rifai,  2017,    “Prototipe  Robot Pengantar  Makanan  Berbasis  Arduino  Mega  Dengan  Interface  Web  Browser”,  Jurnal CCIT, Vol.10 No.2 - Agustus 2017, ISSN : 1978 -8282, STMIK Raharja, Tangerang
[4] D. D. Dessai, G. B. Gonsalves, M. R. Luis, M. S. Cardoso, 2017, “ Dark Detector System for  Paper  Waste  Detection ”.  IJSRD  (International  Journal  for  Scientific  Research  & Development) Vol. 5, Issue 01 pp.873-875 ISSN (online): 2321-0613, IJSRD, India.
[5] G.  Indraja,  P.  Ramesh,  S.V.S  Prasad,  2017,  “ Home  Security  and  Safety  System  Using Arduino  Mega  2560  Controller ”.  International  Journal  of  Research,  e-ISSN:  2348-6848 p-ISSN: 2348-795X Volume 04 Issue-17 pp. 453-458 December 2017, IJR, India
[6] “ 3.2”  TFT  480x320  for  Arduino  Mega2560  Model:  QDM320DBXNT8357RA  Data
Sheet ”, EKT. [online] Available: http://www.ekt2.com/pdf/412_ARDUINO_SHIELD_LCD_TOUCH_3.2inch_320x480.p df
[7] Sharp  GP2Y0A41SK0F Data  sheet.  Sheet  No.  OP13008EN.  [Online].  Available: https://www.pololu.com/file/0J713/GP2Y0A41SK0F.pdf
[8] Salina.  B,  P.  Malathi,  R.  A.  Priya,  2014,  “ An  Efficient  Sensor  Fusion  Technique  for Obstacle Detection ”. International Journal of Advance Research in Engineering, Science &  Technology.  pp  11-14.  [Online].  Available:https://pdfs.semanticscholar.org/7941/ 1ddceaa02bb239fda0a822859c47ed0f01f9.pdf
[9] M  F  Wicaksono,  Hidayat.  2017, “Mudah  Belajar  Mikrokontroler  Arduino  Disertai  23 Proyek,  termasuk  Proyek  Ethernet  dan  Wireless  Client  Server” .  Bandung:  Informatika, 2017
[10] F.  Andika,  J.  Kustija,  2017, “Nominal  of  Money  and  Colour  Detector  for  the  Blind People”. International  Symposium  on  Materials  and  Electrical  Engineering  (ISMEE) 2017.  IOP  Conf.  Series:  Materials  Science  and  Engineering  384  (2018)  012023 doi:10.1088/1757-899X/384/1/012023
[11] Nilesh  Gode,  Rushabh  R.  Bari,  Sakshat  R.  Bhoir,  Abhishek  R.  Deokar,  Nikhil  T.  Av, 2017,  “Ultra-Low  Frequency  Amplification  using  Class  D  Topology”,  International Journal  for  Scientific  Research  &  Development,  Vol.  5,  Issue  01,  ISSN  (online):  2321- 0613, IJSRD, India.
[12] I.  Eka  Mulyana,  Rindi  Kharisman,  2014,  “ Perancangan  Alat  Peringatan  Dini  Bahaya Banjir dengan Mikrokontroler Arduino Uno R3 ”, CITEC JOURNAL, Vol. 1, No. 3, Mei
2014 - Juli 2014 ISSN: 2354-5771, STMIK AMIKOM, Yogyakarta