Abstrak - Kompas adalah alat navigasi untuk menentukan arah yang  bebas  menyelaraskan  dirinya  dengan  medan  magnet  bumi secara akurat. Kompas terbagi menjadi dua yaitu kompas analog dan  kompas  digital.  Perbedaan  kompas  analog  dan  kompas digital  terletak  apada  komponen  atau  materi  yang  digunakan. Pada  kompas  analog  menggunakan  jarum  atau  lempengan  besi sebagai  penunjuk  arah,  sedangkan  pada  kompas  digital menggunakan  komponen  –  komponen  elektronika  seperti  sensor magnet.
Kebanyakan penggunaan dari kompas tersebut terbatas hanya untuk  orang  normal  (  dapat  melihat  )  sedangkan  untuk penyandang  cacat  tunanetra  ataupun  yang  memiliki  gangguan penglihatan  belum  tentu  dapat  menggunakan  kompas  tersebut. Oleh karena itu penulis merancang dan membuat kompas digital (  alat  penentu  16  arah  mata  angin  )  yang  dilengkapi  dengan output  suara,  sehingga  penggunaannya  tidak  terbatas  hanya untuk sebagian orang.
Perancangan  dan  pembuatan  alat  ini  meliputi  2  bagian,  yaitu perancangan  perangkat  keras  dan  perangkat  lunak.  Untuk perangkat  keras,  menggunakan  modul  kompas  CMPS03  sebagai pembaca  arah  mata  angin  yang  memiliki  output  berupa  sinyal PWM  yang  telah  dimodulasi,  mikrokontroler    ATmega8535 sebagai  pusat  pengontrol,  LCD  16x2  sebagai  media  tampilan dan  untuk  output  suara  menggunakan  IC  ISD25120,  dimana suara  terlebih  dahulu  direkam  ke  dalam  IC  ini  dengan  durasi perekaman  120  detik.  Untuk  perangkat  lunak,  menggunakan bahasa  C–AVR  (code  vision  AVR  )  sebagai  bahasa  pemograman mikrokontroler.
Adapun  hasil  yang  diperoleh  dari  pengujian  yang  dilakukan mulai dari pengujian modul kompas CMPS03, display pada LCD, pengujian  perekaman  suara  dan  pengujian  sistem  keseluruhan, yaitu  alat  berfungsi  dengan  baik  dan  sesuai  dengan  tujuan  yang diharapkan.
Kata kunci - CMPS-03, mikrokontroler ATmega8535, IC ISD 25120.

## I.   PENDAHULUAN
Kompas  merupakan  salah  satu  alat  yang  penting  dalam navigasi  untuk  menentukan  arah  berdasarkan  posisi  kutub bumi.  kompas  sangat  dibutuhkan  bagi  mereka  yang  suka melakukan perjalanan. Demikian juga bagi para tuna netra dan orang  awam  yang  tidak  mengerti  cara  membaca  kompas, sebuah  kompas  akan  sangat  membantu  mereka  untuk mengetahui  posisi  dan  tempat  yang  hendak  dituju.  Karena itulah  didisain  sebuah  kompas  digital  yang  memiliki  output berupa tampilan pada LCD dan suara untuk menunjukkan arah yang  dapat  digunakan  oleh  para  penyandang  tuna  netra  dan orang yang tidak bisa menggunakan kompas analog.
Pembuatan  kompas  digital  ini  memerlukan  suatu  sensor medan  magnet  yang  presisi  untuk  mendeteksi  kuat  medan magnet bumi, ini dikarenakan kuat medan magnet bumi cukup kecil  yaitu  sekitar  0,6  gauss.  Pada  perancangan  kompas  ini menggunakan  CMPS03,  yang  di  dalamnya  sudah  ada  sensor magnet.  Permasalahan  lain  yang  timbul  adalah  peletakan peralatan  lainnya  pada  Kompas  seperti  mikrokontroler ATmega8535,  IC  ISD25120  untuk  penyimpanan  suara,  LCD dan  speaker  yang  bias  mempengaruhi  kinerja  dari  sensor magnet  CMPS03.  Penempatan  peralatan-peralatan  ini  harus efektif  untuk  mengurangi  interferensi  medan  magnet  yang dibangkitkan  oleh  komponen  -  komponen  tersebut.  Adapun kompas  yang  dibuat  mempunyai  sensitifitas  paling  sedikit sebesar 5º.

## II.   LANDASAN TEORI

## A. Kompas Modul CMPS03

## CMPS03 adalah Magnetic Compass buatan Devantech Ltd.
CMPS03  yang  berukuran  4  x  4  cm  ini  menggunakan  sensor medan  magnet  Philips  KMZ51  yang  cukup  sensitif  untuk mendeteksi medan magnet bumi.
Kompas  digital  ini  hanya  memerlukan  catuan  tegangan sebesar  5  Vdc  dengan  konsumsi  arus  15mA.  Pada  CMPS03, arah mata angin dibagi dalam bentuk derajat yaitu : Utara (0 o ), Timur  (90 o ),  Selatan  (180 o )  dan  Barat  (270 o ).  Ada  dua  cara untuk  mendapatkan  informasi  arah  dari  modul  kompas  digital ini  yaitu  dengan  membaca  sinyal  PWM  (Pulse  Width Modulation)  pada  pin  4  atau  dengan  membaca  data  interface I2C pada pin 2 dan 3, dapat dilahat pada gambar 1.
Gambar 1.  Sensor Magnet CMPS03

## Rancang Bangun Alat Penentu 16 Arah Mata Angin Dengan Keluaran Suara
Dedi Selong Paputungan,     Elia Kendek Allo,      Sherwin R. U. A. Sompie,     Janny O. Wuwung, Jurusan Teknik Elektro-FT, UNSRAT,  Manado-95115, Email: dedypaputungan@gmail.com
Gambar 2.  Rangkaian Sistem Minimum AVR ATMEGA8535.
Spesifikasi modul kompas CMPS03:
1. Catu Daya  : 5 Vdc / 20 mA
2. Resolusi  : 0.1 Derajat
3. Akurasi  : Kurang lebih 3 – 4 derajat setelah kalibrasi
4. Kalibrasi  : Pada PIN 6 yang terhubung
5. Output 1  : Puls ( 1 – 36,99 mS )
6. Output 2  : I2C dengan SCL <= 1 MHz

## B. Sistem Minimum AVR ATMEGA8535
Sistem  minimum mikrokontroler adalah sistem  elektronika yang terdiri dari komponen-komponen dasar yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroler untuk dapat berfungsi dengan baik. Pada  umumnya,  suatu  mikrokontroler  membutuhkan  dua elemen  (selain  power  supply)  untuk  berfungsi:  Kristal Oscillator  (XTAL)  ,  dan  Rangkaian  RESET.    Analogi  fungsi Kristal  Oscillator  adalah  jantung  pada  tubuh  manusia. Perbedaannya,  jantung  memompa  darah  dan  seluruh kandungannya,  sedangkan  XTAL  memompa  data.  Adapun fungsi rangkaian RESET adalah untuk membuat mikrokontroler  memulai  kembali  pembacaan  program,  hal tersebut  dibutuhkan  pada  saat  mikrokontroler  mengalami gangguan  dalam  meng-eksekusi  program.  Pada  sistem minimum  AVR  khususnya  ATMEGA8535,  terdapat  elemen tambahan  (optional),  yaitu  rangkaian  pengendali  ADC: AGND  (=  GND  ADC),  AVCC  (=  VCC  ADC),  dan  AREF (=Tegangan Referensi ADC).
Gambar 3.  Konfigurasi Pin ISD25120 Gambar 4. Diagram Blok
C. IC Suara ISD25120
Information Storage Device (ISD) seri 25120 Chip Corder merupakan  peralatan  yang  dirancang  untuk  merekam dan  memutar  ulang  suara  dalam  satu chip.  ISD25120  adalah single-chip  dengan  kualitas  tinggi,  dengan  durasi  rekam  atau putar  ulang  (Record/Playback)  antara  60  sampai  120  detik. Merupakan  komponen  CMOS  yang  terdiri  atas  on-chip oscillator,  microphon  preamplifier,  aoutomatic  gain  control, antialiasing  filter,  smoothing  filter,  speaker  preamplifier,  dan high density multi-level storage array.

## III.   PERANCANGAN SISTEM

## A. Perancangan Sistem
Didalam  perancangan  suatu  peralatan  yang  dioperasikan dengan suatu program, misalnya menggunakan mikrokontroler ATMega8535 akan sangat tepat jika pekerjaan terlebih dahulu dimulai dengan pembuatan perangkat kerasnya atau hardware agar  dalam  penyusunan  deskripsi  kerja  akan  lebih  mudah pelaksanaannya.  Karena  pada  dasarnya  pembuatan  perangkat lunak  nantinya  diharapkan  bisa  menggerakkan  perangkat keras.
Secara garis besar gambar diagram blok dari sistem rancang bangun alat penentu 16 arah mata angin dengan keluaran suara adalah seperti pada gambar 4.
Sensor Magnet CMPS03
Mikrokontroler ATmega8535 Speaker LCD IC suara ISD25120
Gambar 5. Rangkaian Aplikasi CMPS03
Gambar 6. Rangkaian tactile switch untuk proses kalibrasi
Adapun  fungsi  dari  masing-masing  bagian  pada  sistem  alat penentu 16 arah mata angin dengan keluaran suara yaitu:
1. Sensor  magnet  CMPS03,  yaitu  input  berupa  medan magnet bumi (16 arah mata angin).
2. Mikrokontroler ATmega8535
3. LCD,  Berfungsi  sebagai  tampilan  dari  data  yang  telah diproses  dalam  mikrokontroler,  berupa  karakter  huruf dan angka .
4. Speaker, berfungsi sebagai penghasil suara.

## B. Modul CMPS03
Modul CMPS03 disini berfungsi sebagai sensor magnet,untuk  supply  hanya  memerlukan  tegangan  sebesar  5 Vdc  dengan  konsumsi  arus  15mA.  Pada  CMPS03,  arah  mata angin  dibagi  dalam  bentuk  derajat  yaitu  :  Utara  (0 o ),  Timur (90 o ),  Selatan  (180 o )  dan  Barat  (270 o ).  Berikut  adalah  skema rangkaian aplikasi CMPS03.
Pin  1  sebagai  input  tegangan  sebesar  5V.  Pin  2  digunakan untuk  kominikasi  clock.Pin  3  digunakan  untuk  komunikasi data.  Pin  4  digunakan  untuk  Komunikasi  PWM.  Pin  6 digunakan  untuk  kalibrasi  digital  kompas.  Pin  ini  juga memiliki  resistor  pullup  on  board  dan  dapat  dibiarkan  tidak terhubung  setelah  proses  kalibrasi.  Pin  9  dihubungkan  ke ground.
Pada perancangan ini menggunaka metode kalibrasi manual atau  dengan  Pin.  Metode  ini  sering  digunakan  karena  dinilai lebih  mudah  dan  efisien. Berikut   gambar  rangkaian  tactile switch  yang  digunakan  untuk  mengkalibrasi  sensor  kompas CMPS03  dapat dilihat di bawah ini. Saat  melakukan kalibrasi tekan  switch  setelah  modul  kompas  CMPS03  di  arahkan kearah mata angin dengan kompas analog sebagai acuannya.
TABEL  1
PERBEDAAN LEBAR PULS TIAP ARAH MATA ANGIN No. Arah Mata Angin Lebar Puls 1. Utara 67 ms 2. Utara Timur Laut 68 ms 3. Timur Laut 69 ms 4. Timur Timur Laut 72 ms 5. Timur 74 ms 6. Timur Tenggara 78 ms 7. Tenggara 79 ms 8. Selata Tenggara 81 ms 9. Selatan 82 ms 10. Selatan Barat Daya 85 ms 11. Barat Daya 87 ms 12. Barat Barat Daya 89 ms 13. Barat 92 ms 14. Barat Barat Laut 94 ms 15. Barat Laut 97 ms 16. Utara Barat Laut 98 ms
Gambar 7.  Rangkaian ISD25120

## C. Perancangan Perekaman Suara
Pada  perancangan  IC  suara  ini  mengunakan  IC  ISD25120 dengan durasi perekaman sampai 120 detik. ISD25120. Dapat menyimpan  pesan  tanpa  memerlukan  tegangan  dan  dapat
Pin 6 Kalibrasi
dilakukan  perekaman  sampai  dengan  100.000  kali.  Gambar  7 menunjukkan gambar rangkain dari ISD25120.
Gambar 8.  Konfigurasi LCD ke kit mikrokontroler
Gambar 9. Keluara sinyal dari CMPS03 (Arah Utara)
Gambar 10. Keluaran sinyal dari CMPS03 (Arah Timur)

## D. Perancangan Output Mikrokontroler Pada LCD
Gambar  8  menunjukkan  Output  dari  mikrokontroller menggunakan  Port B dengan  Pin B.1 sampai dengan Pin B.7 yang  ada pada port  B.  output dari LCD yang dirancang untuk manampilkan karakter berupa nama arah mata angin dan sudut derajat  dari  tiap  arah  mata  angin  yang  merupakan  input  dari modul CMPS03 yang sebagai sensor magnet.

## IV.PENGUJIAN ALAT

## A. Pengujian Keluaran Sinyal PWM Dari CMPS03
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  perioda  sinyal dari  setiap  arah  mata  angin.  Pengujian  ini  dilakukan  dengan menggunakan  Osiloskop  dengan  skala  25  ms/div.  Berikut adalah hasil gambar dari pengujian dengan osiloskop. Hasil  dari  pengujian  dapat  dilihat  pada  gambar  9  yang menunjukkan perioda sinyal pada arah utara sebesar 67,01 ms. Lebar puls high dari arah utara adalah 2,5 ms.
Pada  pengujian  yang  kedua  dengan  arah  mata  angin  timur, menunjukkan  adanya  penambahan  periode  sinyal  menjadi  74
ms.  Dapat  dilihat  pada  gambar  10  Lebar  pulsa  high  dari  arah timur adalah 10 ms.
Gambar 11. Keluaran sinyal dari CMPS03 (Arah Selatan)
Gambar 12. Keluaran sinyal dari CMPS03 (Arah Barat)
Gambar 13. Perekaman pada IC ISD25120
Pada  gambar  11  dengan  arah  mata  angin  selatan  menujukkan adanya perubahan periode sinyal menjadi 82,53 ms. Lebar puls high dari arah selatan adalah 20 ms.
Pada pengujian periode sinyal dengan arah mata angin barat menunjukkan  perubahan  periode sinyal menjadi 92 ms. Dapat dilihat pada gambar 12 Lebar pulsa high dari arah 25 ms.
P 0 O 1
R
2
T 3 4 B 5 6 7
Hasil  dari  pengujian  sinyal  PWM  diatas  menunjukkan semakin  kompas  diputar  kearah  barat,  periode  sinyal  yang  di hasilkan berbeda - beda dan semakin lebar.

## B. Pengujian Perekaman Suara Pada IC ISD25120
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  menguji  suara  yang dikeluarkan  oleh  IC  dimana  sebelumnya  dilakukan  proses perekaman  terlebih  dahulu  dan  kemudian  disimpan  ke  IC tersebut,  setelah  itu  di  playback  kembali  semua  suara  yang telah  direkam.  Proses  perekaman  yang  dilakukan  dengan  cara memutar  CMPS03  ke  tiap  arah  mata  angin  lalu  menekan tombol  swicth  lalu  menyebutkan  nama  arah  mata  angin  pada mic  yang  terhubung  pada  pin  17  IC  ISD25120.  Proses playback dilakukan dengan cara memutar CMPS03 ketiap arah mata  angin,  lalu  IC  akan  mengeluarkan  suara melalui speaker yang  terhubung  pada  pin  14  dan  15.  Hasil  suara  yang dikeluarkan  cukup  jelas.  Gambar  13  menunjukkan  alat  yang digunakan pada proses pengujian ini.
C. Pengujian Keseluruhan Sistem
Pengujian  keseluruhan  sistem  dilakukan  untuk  mengetahui apakah  alat  yang  dirancang  bekerja  dengan  baik  dan  tidak mengalami  error.  Dalam  pengujian  keseluruhan  sistem  ini menggunakan  kompas  analog  untuk  mengetahui  seberapa besar keakuratan dari alat yang dirancang.
Gambar 14. Perbandingan CMPS03 dan Kompas Analog ( Utara        )
Gambar 15. Perbandingan CMPS03 dan Kompas Analog ( Timur       )
Pada  gambar  14    modul  kompas  CMPS03  dirahkan  ke  utara sesuai  dengan  arah  utara  kompas  analog.  Pada  LCD menampilkan sudut ”352,6 o” dan arah ”utara”, sedangkan pada speaker  mengeluarkan  suara  sesuai dengan arah kompas yaitu utara.
Pada gambar 15 modul kompas CMPS03 dirahkan ke timur sesuai  dengan  arah  timur  kompas  analog.  Pada  LCD menampilkan  sudut  ”84,5 o” dan  arah  ”timur”,  sedangkan  pada speaker  mengeluarkan  suara  sesuai dengan arah kompas yaitu timur.
Pada  gambar  16  modul  kompas  CMPS03  dirahkan  ke selatan  sesuai  dengan  arah  selatan  kompas analog. Pada LCD menampilkan  sudut  ”178,4 o” dan  arah  ”selatan”,  sedangkan pada  speaker  mengeluarkan  suara  sesuai  dengan  arah  kompas yaitu selatan.
Pada gambar 17  modul kompas CMPS03 dirahkan ke barat sesuai  dengan  arah  barat  kompas  analog.  Pada  LCD menampilkan sudut ”271,9 o” dan arah ”barat”, sedangkan pada speaker  mengeluarkan  suara  sesuai dengan arah kompas yaitu barat.
Gambar 16. Pengujian keseluruhan alat ( Selatan      )
Penggujian keseluruhan sistem dilakukan dengan mengarahkan modul  kompas  CMPS03  ketiap  arah  mata  angin  dengan menggunakan  kompas  analog  sebagai  acuan.  Output  dari  tiap proses  yang  dilakukan  berupa  tampilan  sudut  derajat  pada LCD dan suara menyebutkan arah mata angin pada speaker.

## V.  KESIMPULAN
Adapun    kesimpulan  yang  dapat  diambil  dari  pembuatan tugas akhir dengan judul “rancang bangun alat penentu 16 arah mata angin dengan keluaran suara” ini adalah sebagai berikut.
1. Sudut  yang  di  tampilkan  pada  display  angka  memiliki range  sudut  dari  0 o sampai  359,99 o .  Hal  ini  disebabkan karena  lebar  pulse  maksimum  dari  sinyal  PWM  modul kompas  CMPS03  yang  digunakan,  maksimal  mencapai 35,99 ms (359,99 o ).
2. Posisi  Modul  digital  kompas  diletakkan  pada  posisi horizontal  terhadap  permukaan  bumi  dengan  sisi komponen berada dibagian atas.
3. Ketika  melakukan kalibrasi, penekanan switch dilakukan hanya  4  kali  sesuai  dengan  4  arah  mata  angin  dimulai dengan  arah  utara  sampai  ke  arah  barat.    Sedangkan  12 arah  mata  angin  yang  lainnya  diatur  dalam  coding program dengan pembagian tiap arah mata angin sebesar 22,5 o .
4. Perbedaan  sudut  antara  alat  yang  dirancang  dengan kompas analog  adalah sebagai  berikut  : untuk  arah utara perbedaan  sudut  sebesar  0 o ,  arah  timur  1 o ,  arah  selatan 4,5 o dan pada arah barat 2 o .
5. Penyebab  kesalahan  dalam  pembacaan  arah  mata  angin ketika melakukan kalibrasi, selain pengaruh dari benda – benda yang mengandung besi atau yang memiliki medan magnet  ada  juga  yang  disebabkann  pada  saat pengkalibrasian  dimana  saat  penekanan  switch  yang terakhir  untuk  arah  barat  langsung  dihentikan  arah putaran  modul  kompas,  hal  ini  dapat  menyebabkan beberapa  arah  mata  angin  seperti  barat  barat  laut,  barat laut dan utara barat laut tidak terbaca oleh modul kompas CMPS03.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A. Winoto. Mikrokontroller AVR ATmega8/16/8535. Bandung :
Penerbit Informatika Bandung. 2010.
[2] O. Bishop. Dasar – Dasar Elektronika. Jakarta : Erlangga. 2002.
[3] Departemen Pendidikan Nasional. 2008. Kamus Besar Bahasa Indonesia Edisi 3.   Jakarta : Balai Pustaka.
[4] K.F. Ibrahim. Teknik Digital. Yogyakarta : Penerbit Andi. 1996.
[5] Malvino. Prinsip – Prinsip Elektronika Edisi ke 2. Jakarta : Erlangga. 1992.
[6] Sudjadi, Teori dan Aplikasi Mikrokontroler. Yogyakarta : Penerbit Gava Media. 2005.
[7] W. Lingga. Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR seri Atmega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Andi, Yogyakarta. 2006.