MIKROKONTROLER

PLAY AND RECORD SUARA

Disusun oleh :

1. Reza Ardhi Kurnia 7310040004

2. Ika Dewanti Septi Permatasari 7310040011

3. Fadil Firmansyah 7310040020

4. M. Syahrun Nashir 7310040027

POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2012

PLAY AND RECORD SUARA

Sensor suara (play and record) adalah sebuah alat yang mampu mengubah

gelombang sinusiodal suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating

Sinusiodal Electric Current). Sensor suara berkerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan

gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya

membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik

& turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau

berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat

gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepatan gerak

kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

Sensor play and record suara terdiri dari beberapa tipe, diantaranya :

ISD 2560

Sebagai output suara ini, digunakan sebuah IC suara yaitu ISD2560 dengan

waktu lama penyimpanan selama 60 detik. Dari IC suara tersebut dapat didengar

suara yang telah direkam. IC suara ISD2560 dapat merekam suara selama 60 detik

dan dapat direkam sampai 100.000 kali. IC ISD2560 dioperasikan dalam mode

address bit artinya setiap kata yang direkam memiliki alamat sendiri.

Gambar 1. Rangkaian perekam suara ISD 2560

Dari gambar rangkaian tersebut dapat digunakan dua cara untuk

memasukkan suara yang akan direkam pada IC ISD2560. Cara yang pertama, suara

dimasukkan ke ISD2560 dari hasil merekam dengan software yang terdapat pada

komputer. Dari output audio pada komputer kemudian dihubungkan ke ISD2560

melalui pin ANA IN untuk kutub positif (+) audio dan pin Ground untuk kutub (-)

audio. Cara yang kedua, yaitu langsung memasukkan suara dengan bantuan mic

kondensor melalui header MIC yang terhubung dengan pin MIC (kaki17) dan

MICREF (kaki18) pada ISD2560.

Pada saat melakukan perekaman suara ke ISD2560 perlu diperhatikan

langkah-langkah sebagai berikut :

1. Tentukan alamat suara terlebih dahulu, merupakan tempat untuk menyimpan

suara hasil rekaman dengan mengatur dip switch, pada pin 1 sampai pin 8. Pin 9

dan pin 10 dihubungkan dengan ground karena digunakan mode pengalamatan

sedangkan pin 1 sampai pin 8 digunakan sebagai bit-bit alamat pada IC suara.

2. Tekan switch1 dan switch2 secara bersamaan dan tahan pada saat merekam.

Switch1 ditekan agar pin CE terhubung ke ground (LOW) sehingga dapat

mengaktifkan proses perekaman, sementara switch2 ditekan agar pin P\R

terhubung ke ground (LOW) juga sehingga akan dilakukan proses merekam

(jika pin P\R diset HIGH maka akan menjadi proses putar ulang).

3. Berikan masukan berupa suara yang telah diedit melalui software pengolah

suara, dari output audio komputer melalui pin ANA IN dan ground, selain itu

juga bisa menggunakan rangkaian MIC yang telah terhubung ke pin 17 dan pin

18 pada IC suara.

4. Lepas switch1 dan switch2 untuk menghentikan proses perekaman.

Untuk mengetahui hasil suara yang telah direkam, yaitu dengan menentukan

alamat suara yang ingin didengar suaranya kemudian tekan switch1 sehingga pin

CE menjadi LOW dan proses putar ulang akan dimulai (dalam hal ini pin P\R pada

kondisi HIGH). Setelah proses putar ulang selesai, maka otomatis suara akan

berhenti. Untuk melakukan reset, pada pin PD diatur pada kondisi HIGH.

Rangkaian putar ulang suara pada ISD2560 ini hampir sama dengan

rangkaian perekam suaranya. Ada beberapa hal yang membedakan, pada pin untuk

merekam (pin ANA IN atau pin MIC dan MIC REF) tidak digunakan dan juga pada

pin CE serta PD langsung dihubungkan ke port C0 dan C1 mikrokontroler supaya

pengendalian dilakukan pada program mikrokontroler. Pin P/R tidak dihubungkan

dengan tag switch lagi, tetapi langsung dihubungkan dengan VCC +5volt karena

untuk melakukan proses putar ulang pin P/R diset HIGH. Untuk penentuan alamat

suara pada ISD2560, pin 1 sampai pin 8 langsung dihubungkan dengan port D pada

mikrokontroler.

Gambar 2. Rangkaian putar ulang suara ISD 2560

Kelebihan dari ISD 2560 diantaranya kompatibel dengan berbagai macam

mikrokontroller. Suara hasil rekaman disimpan dalam ISD yang memiliki cell

memory, pesan hasil rekaman ini dapat bertahan sampai 100 tahun tanpa catu daya,

dan dapat direkam ulang sampai 100,000 kali.

Memiliki kaki 28 pin dengan deskripsi fungsi kaki dan blok diagram seperti

terlihat pada Gambar berikut ini :

Gambar 3. Susunan pin dan blok diagram IC ISD 2560

Penjelasan fungsi pin-pin IC perekam suara ISD2560 :

1. Chip enable input (CE) Sebagai pin pengaktif operasi record dan

playback, operasi record atau playback dapat dilakukan bila masukan di

pin ini terhubung ke ground (active low).

2. Playback/record input (P/R) Sebagai pin pemilih antara operasi playback

atau record, operasi playback dapat dilakukan bila masukan pada pin ini

terhubung ke sumber (Vcc), dan sebaliknya operasi record dapat

dilakukan bila masukan pada pin ini terhubung ke ground (0 Volt).

3. End of message/ Run output (EOM) Merupakan pin penanda operasi,

pada saat operasi record atau playback keluaran pin ini berlogika tinggi

dan bila operasi selesai pin ini berlogika rendah.

4. Overflow output (OVF) Merupakan pin penanda overflow, pin ini akan

berlogika rendah bila memori penyimpanan sudah penuh.

5. Microphone input (MIC) Merupakan jalur masukan yang terhubung ke

mikropon

6. Microphone reference input (MIC REF) Merupakan jalur masukan,

sebagai referensi dari input microphone amplifier.

7. Automatic gain control input (AGC) Pengontrol penguatan sinyal audio

secara otomatis.

8. Analog output (ANA OUT) Merupakan output analog dari preamp mic

9. Analog input (ANA IN) Merupakan jalan masuk sinyal menuju bagian

recording. Jika inputnya berupa mikrophone pada pin ini ada baiknya

dihubungkan ke ANA IN melalui kapasitor dan resistor yang tehubung

secara seri

10. External Clock Input (XCLK) Merupakan input clock bila clocknya

berasal dari rangkaian luar, sesungguhnya di alam IC tersebut sudah

terdapat sumber clock, bila yang digunakan sumber adalah sumber clock

internal maka, pada pin ini harus terhubung ke ground.

11. Speaker output (SP+/SP-) Merupakan bagian output yang tehubung

langsung ke speaker.

12. Auxiliari input (AUX IN) Merupakan masukan yang terhubung langsung

ke penguat akhir, pada saat playback mode secara otomatis hubungan ini

akan terputus.

13. Address/Mode input (Ax/Mx) Address/mode input memiliki dua fungsi

tergantung dari level dari dua MSB alamatnya, (A8 dan A9 untuk

ISD2560/75/90/120, dan A7 dan A8 untuk ISD2532/40/48/64), bila salah

satu atau keduanya dari MSB adalah rendah maka input dari semua bit

alamat, yang digunakan sebagai alamat awal pada playback mode.

Berikut ini adalah contoh flowchart penggunaan ISD 2560 dalam program :

Gambar 4. Flowchart program menggunakan ISD 2560

Untuk cara mendapatkan IC ISD 2560 di pasaran bisa dilihat pada lampiran

dalam folder ini.

ISD 2590

ISD 2590 merupakan IC perekam dan pemutar ulang suara dengan durasi 90

detik produk dari Winbond. Untuk menghasilkan output suara, pada perancangan

sistem ini digunakan IC ISD2590. ISD2590 merupakan IC yang dapat

menghasilkan output suara berdasarkan input masukan yang sudah direkam

kedalam memori IC tersebut. ISD25xx merupakan jenis IC penyimpan suara,

sedangkan xx merupakan kode lamanya durasi penyimpanan. Durasi penyimpanan

atau lamanya kata yang dapat disimpan oleh ISD 2590 adalah 90 detik.

. IC 2590 dioperasikan dalam address bit artinya setiap kata yang direkam

mempunyai address sendiri. Alat ini hanya berupa keping tunggal IC ,namun

didalamnya sudah memuat berbagai perangkat tambahan yang dapat membantu

dalam operasi perekaman dan pemutar ulang suara. Alat tambahan itu berupa

oscillator, penguat microphone, Automatic Gain Control (AGC), filter suara, dan

penguat untuk speaker, sehingga tidak memerlukan penguat tambahan untuk

speaker lagi.

Kelebihan lain dari alat ini adalah mampu dikoneksikan dengan perangkat

microprossesor dan microcontroller. ISD 2590 mempunyai memori khusus untuk

menyimpan hasil rekaman suara. Diagram koneksi pin dan diagram blok dari ISD

2590 ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 5. Diagram koneksi pin dan diagram blok ISD 2590

Fungsi dari masing – masing pin adalah sebagai berikut :

1. Input microphone (Mic)

Pin ini akan menerima sinyal input masukan yang berasal dari

microphone. Sinyal yang diterima akan dikuatkan oleh penguat

(preamplifier) yang sudah ada dalam IC tersebut. Pada bagian

Automatic Gain Control (AGC) akan diatur sehingga penguatan

yang keluar setelah preamplifier adalah –15db sampai 24 db.

2. Referensi input microphone (Mic Ref)

Dengan menghubungkan pin ini ke VSSA (analog ground) secara

seri dengan kapasitor, maka noise yang ada pada sinyal input dapat

ditolak atau dibuang oleh preamplifier.

3. Output analog (Ana Out)

Keuntungan dari pin ini adalah memberikan output preamplifier

pada pemakai. Penguatan tegangan pada preamplifier ini ditentukan

oleh level tegangan pada pin AGC.

4. Input analog (Ana In)

Pin ini menerima sinyal input masukan yang akan direkam. Pada

pemakaian input microphone, pin output analog harus dihubungkan

dengan pin input analog melalui sebuah kapasitor tambahan.

5. Automatic Gain Control (AGC)

Bagian ini mengatur kestabilan penguatan yang dilakukan oleh

preamplifier.

6. Speaker output

Perbedaan semua alat ISD seri 2500 dengan yang lainnya yaitu

adanya driver speaker yang terdiri dari penguat audio output.

keluaran dari pin ini dapat langsung dihubungkan dengan speaker 16

dengan daya 50 mWatt.

7. Power Down Input (PD)

Saat tidak digunakan untuk merekam atau memutar ulang, maka PD

akan berlogika high, keadaan ini digunakan untuk menghasilkan

mode daya yang sangat kecil karena tidak digunakan. Saat pulsa

menjadi low untuk menghasilkan kondisi overflow, maka Pd yang

berlogika high akan melakukan proses reset pada alamat memori

sehingga menunjuk pada alamat awal. Pin PD digunakan pada

pilihan mode operasi M6 (push-botton).

8. Chip Enable Input (CEI)

Untuk menghasilkan kondisi aktif (enable) maka pin ini harus

diberikaan kondisi low sehingga proses perekaman dan memutar

ulang suara dapat dilakukan.

9. Playback / Record Input (P/R)

Pin ini digunakan untuk mengunci (latch) keadaan atau mode yang

sedang dipilih. Untuk melakukan mode putar ulang suara, maka pin

ini diberikan logika high. Sedangkan untuk proses perekaman, maka

yang diberikan pada pin ini adalah logika low.

10. End Of Message (EM)

Pin ini memberi tanda saat proses perekaman selesai dilakukan.

Output akan mengeluarkan pulsa low untuk TEOM pada akhir

proses output. Saat pin ini mengeluarkan logika low maka berarti

proses perekaman selesai dilakukan. Pada pilihan penerapannya,

biasanya pin ini terhubung dengan kondisi low dan digunakan pada

mode Pemutar ulang suara saja.

11. Overflow Output (OO)

Pulsa low dikeluarkan jika memori sudah sampai pada akhir ruang

terakhir yang ada pada memori, dan itu menandakan bahwa memori

yang tersedia sudah habis. Output akan mengikuti input Pin

sampai pulsa PD mereset alat tersebut. Pin ini dapat digunakan

secara bersama dengan beberapa seri ISD 2500 yang lainnya untuk

menambah durasi waktu perekaman atau pemutar ulang sesuai

waktu yang diinginkan.

12. Tegangan Input (VCCA, VCCD)

Pin ini untuk memberikan tegangan masukan pada IC sehingga dapat

bekerja. Batas tegangan masukan yang dapat diberikan pada IC ini

adalah 4,5 sampai 6,5 volt.

13. Ground input (VSSA, VSSD)

Pin ini digunakan untuk input ground.

Berikut ini adalah timing diagram pada proses perekaman dan pemutar

ulang suara :

a. Proses rekam (record)

b. Proses putar ulang suara (playback)

Gambar 6. Timing diagram proses playback dan record

Berikut ini adalah pemasangan ISD 2590 dengan mikrokontroler :

Gambar 7. Pemasangan ISD 2590 pada mikrokontroler

Untuk cara mendapatkan ISD 2590 bisa dilihat pada lampiran dalam folder

ini.

ISD 25120

Information Storage Device (ISD) seri 25120 Chip Corder merupakan

peralatan yang dirancang untuk merekam dan memutar ulang suara dalam satu chip.

ISD25120 merupakan IC record/playback yang diproduksi oleh Winbond. Winbond

2500 Chipcorder menyediakan kemampuan penyimpanan pesan 60 sampai dengan

120 detik. Di dalam piranti CMOS ini tersedia oscillator, microphone amplifier,

automatic gain control, anti aliasing filter, smoothing filter, speaker amplifier dan

high density multi level storage array (www.winbond-USA.com 2003). Berikut

adalah blok diagramnya :

Gambar 8. Blok diagram ISD 25120

Berdasarkan datasheetnya, ISD25120 dapat diakses melalui microcontroler,

cara termudah adalah dengan mengendalikan masukan address alamat dan control

play dan record.

Berikut adalah contoh program play suara 1.

PORTB=0B11111101; //puluh

PORTC.0=0;

delay_ms(1000);

PORTC.0=1;

delay_ms(500);

Pada contoh program diatas, alamat address dihubungkan dengan PORTB dan

control pada PORTC.0. Untuk mengeluarkan suara yaitu dengan memberikan

logika 0 selama 1detik kemudian di kembalikan lagi ke default (off) yaitu logika 1

selama 0,5detik. Maka akan muncul output suara dari pin SP (dihubungkan dengan

speaker).

Gambar 9. Struktur pin ISD 25120

Konfigurasi pin sebagai berikut :

1. Ax/Mx (Address/Mode Inputs). Alamat/mode masukan mempunyai dua fungsi

tergantung pada logika dari dua Most Significant Bits (MBS) yang terdapat pada

pin alamat (A8 dan A9). Jika salah satu atau kedua MBS berlogika rendah,

seluruh pin masukan diterjemahkan sebagai bit alamat dan digunakan sebagai

awal alamat pada saat siklus rekam atau putar ulang. Pin alamat hanya sebagai

pin masukan dan bukan merupakan keluaran dari alamat internal selama operasi.

2. AUX IN (Auxillary Input). Masukan auxillary dikuatkan melalui pin keluaran

amplifier dan pin keluaran speaker ketika CE berkondisi tinggi, P/R tinggi dan

putar ulang pada saat ini tidak aktif atau jika komponen dalam kondisi putar

ulang overflow.

3. VSSA, VSSD (Ground). Komponen ISD25120 dilengkapi dengan ground analog

dan ground digital. Pin-pin tersebut harus dihubungkan terpisah melalui sebuah

bagian impedansi rendah ke ground catu daya.

4. SP+/SP- (Speaker Output). Semua komponen dalam ISD25120 terdapat sebuah

chip driver speaker, yang mampu men-driver 50 mW dalan 16Ω dari AUX IN

(12,2 mW dari memori).

5. VCCA,VCCD (Sumber Tegangan). Untuk mengurangi noise, rangkaian analog

dan digital pada komponen ISD25120 digunakan sumber tegangan yang

terpisah. Jalur sumber tegangan yang keluar ke pin dibedakan. Jika hanya

menggunakan sebuah sumber tegangan, maka harus di-couple dengan kapasitor.

6. MIC (Microphone). Pin mikropon memindahkan sinyal masukan ke dalam chip

preamplifier. Rangkaian Automatic Gain Control (AGC) di dalam chip

mengontrol penguatan preamplifier dari -15 hingga +24dB. Mikropon luar harus

dikopeling dengan kapasitor ke dalam pin mikropon ini.

7. MIC REF (Microphone Reference). Masukan MIC REF adalah masukan

inverting ke penguat mikropon.

8. AGC (Automatic Gain Control). Kegunaan dari AGC adalah untuk menambah

atau mengurangi secara otomatis penguatan (gain) dari preamplifier, dan juga

meluaskan batas dari sinyal masukan yang dapat digunakan oleh mikropon tanpa

terjadi distorsi. AGC ini dapat secara dinamis meluaskan batas dari suara yang

terekam dari suara bisikan sampai suara yang keras. Untuk menggunakan

fasilitas AGC ini, resistor dan kapasitor luar (eksternal) harus dihubungkan

secara paralel antara pin AGC dengan ground.

9. ANA IN (Analog Input). Kapasitor eksternal (luar) yang menghubungkan antara

ANA IN dan ANA OUT. Nilai dari kapasitor luar, dengan impedansi masukan 3

KΩ dari ANA IN, dapat dipilih untuk memberikan keadaan cutoff pada

frekuensi rendah.

10. OVF (Overflow). Sinyal ini berlogika rendah pada akhir dari memori IC,

mengindikasikan bahwa komponen telah penuh dan pesan telah overflow.

Keluaran OVF kemudian diikuti masukan CE selama pulsa PD direset. Pin ini

dapat dugunakan untuk penggunaan beberapa komponen ISD25120 lebih dari

satu untuk meningkatkan durasi rekam dan putar ulang.

11. CE (Chip Enable). Pin masukan CE dikondisikan rendah untuk

memperbolehkan seluruh operasi putar ulang dan rekam. Pin alamat dan pin P/R

dikunci oleh tebing turun dari CE. CE mempunyai fungsi tambahan dalam mode

operasional Push-Button.

12. PD (Power Down). Ketika tidak ada operasi rekam atau putar ulang, pin PD

harus di pull-up untuk menempatkan pada kondisi standby. Ketika kondisi

overflow, PD harus di kondisikan tinggi untuk mereset alamat pointer kembali

ke awal memori.

13. EOM (End Of Message). Sebuah tanda akan dimasukkan secara otomatis pada

akhir setiap pesan yang direkam. Tanda ini akan ada sampai akhir pesan yang

direkam. EOM menguluarkan pulsa rendah untuk sebuah periode dari akhir

setiap pesan.

14. XCLK (External Clock). Pin masukan clock eksternal mempunyai sebuah

perlengkapan pull-down internal. Perlengkapan ini dikonfigurasi pada pabrik

dengan suatu pengambilan contoh clock internal frekuensi tengah hingga ± 1%

dari spesifikasi.

Salah satu keunggulan IC jenis ini adalah mempunyai kapasitas

penyimpanan yang paling lama dibandingkan dengan IC suara yang lain, yaitu

selama 120 detik.

Untuk cara mendapatkan ISD 2590 bisa dilihat pada lampiran dalam folder

ini.