UNIVERSITAS BINA NUSANTARA Jurusan Sistem Komputer Program Studi Sistem Digital Skripsi Sarjana Komputer Semester Ganjil tahun 2006/2007
APLIKASI RF SEBAGAI JALUR KOMUNIKASI TOMBOL DARURAT PADA PERUMAHAN Bayu Wicaksono Panji Priasmoro Afdal Baari Aulia
0700687053 0700696505 0700705781
Abstrak Tujuan penelitian ini adalah sebagai alat komunikasi dalam bentuk penekanan tombol yang menghubungkan antara rumah dengan pos keamanan pada suatu komplek perumahan dalam situasi darurat dan kebakaran dengan memanfaatkan RF sebagai jalur komunikasi. Terdapat tiga modul utama yaitu M odul House, M odul Sub-monitoring dan M odul Main-monitoring. Pada setiap rumah terdapat M odul House yang memiliki sebuah tombol darurat dan sensor suhu sebagai pendeteksi kebakaran, M odul Sub-monitoring berfungsi untuk melakukan polling ke setiap Modul House dan pada pos keamanan terdapat Modul Mainmonitoring yang memiliki panel informasi dimana terdapat LED indikator yang menunjukan situasi dari setiap M odul House, merah untuk kebakaran, merah+blink untuk darurat, hijau untuk kondisi aman dan hijau+blink untuk kondisi rusak. M etode penelitian yang digunakan adalah eksperimen dan studi pustaka. Data yang didapat mununjukan bahwa modul RF yang digunakan bekerja pada frekuensi 2,4 GHZ – 2,524 GHZ dengan modulasi GFSK yang memiliki kecepatan transfer rate 250 M bps. Hasil penelitian menunjukan bahwa, waktu yang diperlukan untuk melakukan polling terhadap 24 M odul House membutuhkan waktu sebesar 33,72 s dan response time yang dibutuhkan adalah 9,66 s dan jarak terjauh yang diukur untuk komunikasi antar RF adalah sejauh 150 meter. Kata kunci : RF, GFSK, polling, M odul House, M odul Sub-monitoring, M odul Main-monitoring. iv
PRAKATA
Puji syukur kepada Tuhan Yang M aha Esa atas berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul “APLIKASI RF SEBAGAI JALUR KOMUNIKASI TOMBOL DARURAT PADA PERUMAHAN”. Penulisan skripsi ini, merupakan salah satu syarat untuk gelar kesarjanaan pada jurusan sistem komputer pada jenjang pendidikan strata-1 (S1) di Universitas Bina Nusantara, Jakarta. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua penulis yang telah membesarkan, mendidik, membentuk, memberikan kesempatan pada kami untuk belajar di perguruan tinggi, memberikan motivasi serta material dalam proses penyusunan skripsi ini dan yang selalu mendo’akan. 2. Bapak Prof. Dr. Gerardus Polla, M .App.Sc, selaku Rektor Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk dapat menimba ilmu dalam jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara. 3. Bapak Suryadiputra Liawatimena, Pgdip. App. Sci, Dr, selaku Dosen Pembimbing yang telah mengorbankan waktu, tenaga, untuk membimbing, memberikan materi, petunjuk, saran, kritik dan ide selama penyusunan skripsi ini. 4. Bapak Rudy Susanto, S.Kom selaku Kepala Bengkel Universitas Bina Nusantara dan pengurus Lab LitBang Sistem Komputer (BENGKEL) yang
v
tidak dapat kami sebutkan satu persatu yang telah banyak menyediakan waktu fasilitas, ide, saran, kritik serta dorongan selama penyusunan skripsi. 5. Bapak Wiedjadja, S.Kom M .Kom selaku Ketua Jurusan Sistem Komputer yang telah memberikan dukungan moril. 6. Bapak Robby Saleh, S.Kom M T. selaku Sekretaris jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara yang telah menyumbangkan banyak ide, saran dan kritik. 7. Bapak Rudy Susanto S,Kom selaku penanggung jawab Lab. Litbang Sistem Komputer yang telah meluangkan waktu dan tenaganya untuk memberikan petunjuk, saran, kritik dan ide serta kepercayaan dalam penggunaan fasilitas ruangan dan perlengkapan di ruang KDB. 8. Segenap Asisten dan staff UPT Perangkat Keras yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu yang telah memberikan banyak dukungan moral, saran dan bantuan selama penyusunan skripsi. 9. Segenap Dosen dan staff jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu yang telah memberikan bimbingan, masukan, ide dan pengajaran selama kami menimba ilmu di Universitas Bina Nusantara. 10. Segenap teman-teman mahasiswa jurusan Sistem Komputer yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu yang telah banyak memberikan motivasi, masukan, ide, saran serta kritik selama penyusunan skripsi.
Tiada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa skirpsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis berharap dapat diberikan saran, kritik ataupun vi
masukan-masukan lain yang bersifat membangun terhadap sebagian atau keseluruhan dari skripsi ini. Akhir kata, penulis akan sangat bersyukur apabila skripsi ini dapat bermanfaat dan berguna bagi kepentingan orang banyak. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca serta dapat dikembangkan kearah yang lebih baik dan lebih sempurna.
Jakarta, 24 Januari 2007
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman Judul Luar ............................................................................................................i Halaman Judul Dalam ........................................................................................................ii Halaman Persetujuan Softcover ........................................................................................iii Abstrak..............................................................................................................................iv Prakata................................................................................................................................v Daftar Isi..........................................................................................................................viii Daftar Tabel......................................................................................................................xii Daftar Gambar................................................................................................................. xiv Daftar Lampiran .............................................................................................................xvii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang........................................................................................................1 1.2. Ruang Lingkup .......................................................................................................2 1.3. Tujuan dan M anfaat................................................................................................3 1.4. M etodologi Penelitian.............................................................................................3 1.5. Sistematika Penulisan .............................................................................................4
BAB 2 LANDAS AN TEORI 2.1. M ikrokontroller Atmel AT89X52..........................................................................6 2.2. M odul RF TRF 2.4 GHz ......................................................................................15 2.2.1. M ode-mode pada modul TRF 2.4 GHz ........................................................16
viii
2.2.1.1. M ode Shockburst..............................................................................16 2.2.1.2. M ode Direct......................................................................................20 2.2.2. M odulasi........................................................................................................21 2.2.4. Propagasi Radio ............................................................................................22 2.3. Sensor Suhu D S-1620 ..........................................................................................23 2.4. IC Direction 74HC245 .........................................................................................24 2.5. Decoder 4 to 16 74LS154 ....................................................................................25 2.6. Frekuensi Hopping dan Direct Sequence ............................................................27 2.7. Teori Radio Line Of Sight dan Fresnel Effect .....................................................28 2.7.1. Zona Fresnel..................................................................................................31
BAB 3 PERANCANGAN S IS TEM 3.1. Perancangan Perangkat Keras...............................................................................34 3.1.1. Rangkaian Pembagi Tegangan......................................................................35 3.1.1.1. Perancangan Rangkaian Pembagi Tegangan....................................35 3.1.2. M odul House.................................................................................................36 3.1.2.1. Perancangan M odul House...............................................................37 3.1.3. M odul Sub-monitoring..................................................................................40 3.1.3.1. Perancangan M odul Sub-monitoring................................................41 3.1.4. M odul M ain-monitoring ...............................................................................44 3.1.4.1. Perancangan M odul M ain-monitoring .............................................45 3.1.4.2. Perancangan Panel Informasi ...........................................................47 3.2. Perancangan Perangkat Lunak..............................................................................49 3.2.1. Konfigurasi Bit RF........................................................................................50 ix
3.2.2. Bit Status dan Format Payload......................................................................56 3.2.2.1. Format Payload untuk Sub-monitoring dan House ..........................57 3.2.2.2. Format Payload untuk House dan Sub-monitoring..........................57 3.2.2.3. Format Payload untuk Sub-monitoring dan M ain-monitoring.........58 3.2.3. Diagram Alir Sistem .....................................................................................60 3.2.3.1. M odul House....................................................................................60 3.2.3.1. M odul Sub-monitoring.....................................................................61 3.2.3.1. M odul M ain-monitoring...................................................................63 3.3. Rancang Bangun Sistem .......................................................................................66
BAB 4 IMPLEMENTAS I DAN EVALUAS I 4.1. Spesifikasi Sistem.................................................................................................72 4.2. Daftar Komponen ................................................................................................74 4.3. Implementasi Perangkat Keras ............................................................................75 4.3.1. Prosedur Pengoperasian Perangkat Keras .....................................................76 4.3.1.1. M odul House....................................................................................76 4.3.1.2. M odul Sub-monitoring.....................................................................76 4.3.1.3. M odul M ain-monitoring...................................................................77 4.3.2. Skenario ........................................................................................................77 4.3.2.1. Keadaan Normal (Status=0).............................................................78 4.3.2.2. Keadaan Darurat (Status=1).............................................................80 4.3.2.3. Keadaan Sub-monitoring Rusak.......................................................83 4.4. Data Hasil Percobaan ...........................................................................................84 4.4.1. Hasil pengujian TRF 2.4G untuk mencari jarak maksimum ........................85 x
4.4.2. Hasil pengujian TRF 2.4G secara diagonal dan vertikal ..............................86 4.4.3. Hasil pengujian TRF 2.4G dengan halangan ................................................90 4.4.4. Hasil pengujian TRF 2.4G dengan gangguan sinyal Bluetooth....................93 4.4.5. Hasil pengujian DS-1620 ..............................................................................95 4.4.6. Hasil pengujian waktu polling yang dibutuhkan...........................................96 4.5. Evaluasi Sistem ....................................................................................................97
BAB 5 S IMPULAN DAN S ARAN 5.1 Simpulan .............................................................................................................106 5.2 Saran ...................................................................................................................107
DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................................109 RIWAYAT HIDUP........................................................................................................111 LAMPIRAN-LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Varian Keluarga M CS-51™ Intel ...................................................................7
Tabel 2.2
Varian Keluarga M CS-51™ M axim ...............................................................7
Tabel 2.3
Varian Keluarga M CS-51™ Philips................................................................7
Tabel 2.4
Varian Keluarga M CS-51™ Winbond............................................................8
Tabel 2.5
Spektrum Frekuensi Radio ............................................................................22
Tabel 2.6
Tabel Hubungan Antara Suhu dan Data........................................................24
Tabel 2.7
Tabel Fungsi IC 74HC245 ............................................................................25
Tabel 2.8
Tabel Fungsi IC 74LS154 .............................................................................26
Tabel 3.1
Panjang Data2 ...............................................................................................50
Tabel 3.2
Panjang Data1 ...............................................................................................50
Tabel 3.3
Bit Alamat2 ...................................................................................................51
Tabel 3.4
Bit Alamat1 ...................................................................................................51
Tabel 3.5
Panjang Alamat dan Panjang CRC................................................................52
Tabel 3.6
Tabel Konfigurasi1........................................................................................53
Tabel 3.7
Tabel Konfigurasi2........................................................................................54
Tabel 3.8
Tabel Frekuensi Sub-monitoring...................................................................55
Tabel 3.9
Tabel Kebenaran Sistem................................................................................56
Tabel 4.1
Daftar Komponen M odul House...................................................................74
Tabel 4.2
Daftar Komponen M odul Sub-monitoring....................................................74
Tabel 4.3
Daftar Komponen M odul M ain-monitoring..................................................75
Tabel 4.4
Tabel hasil pengujian TRF 2.4G untuk mencari jarak maksimum ...............85
xii
Tabel 4.5
Presentase Data Error TRF 2.4G untuk mencari jarak maksimum ...............85
Tabel 4.6
Tabel hasil Pengujian TRF 2.4G secara diagonal .........................................87
Tabel 4.7
Presentase data error TRF 2.4G secara diagonal...........................................88
Tabel 4.8
Tabel hasil pengujian TRF 2.4G secara vertikal ...........................................89
Tabel 4.9
Presentase data error TRF 2.4G secara vertikal ............................................89
Tabel 4.10 Tabel hasil pengujian TRF 2.4G dengan halangan pohon ............................91 Tabel 4.11 Presentase data error TRF 2.4G dengan halangan pohon .............................91 Tabel 4.12 Tabel hasil pengujian TRF 2.4G dengan halangan kaca ...............................93 Tabel 4.13 Presentase data error TRF 2.4G dengan halangan kaca ................................93 Tabel 4.14 Tabel hasil pengujian TRF 2.4G dengan sinyal Bluetooth ...........................94 Tabel 4.15 Presentase data error TRF 2.4G dengan sinyal Bluetooth ............................95 Tabel 4.16 Tabel hasil pengujian DS-1620 .....................................................................95 Tabel 4.17 Tabel Waktu polling dengan 2 M odul House rusak......................................96 Tabel 4.18 Tabel Waktu rata-rata polling dengan 2 M odul House rusak .......................97 Tabel 4.19 Tabel Waktu polling dengan 2 M odul House normal ...................................97 Tabel 4.20 Tabel Waktu rata-rata polling dengan 2 M odul House normal.....................97 Tabel 4.21 Tabel pengujian modul RF dan tingkat error ................................................99 Tabel 4.22 Presentase data error TRF 2.4G untuk mencari jarak maksimum...............100 Tabel 4.23 Presentase data error TRF 2.4G dengan halangan pohon ...........................103 Tabel 4.24 Presentase data error TRF 2.4G dengan halangan kaca ..............................103 Tabel 4.25 Impelmentasi biaya untuk sistem................................................................105
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Konfigurasi Pin M ikrokontroler AT89x52..................................................9
Gambar 2.2
Konfigurasi Pin TRF 2.4G ........................................................................15
Gambar 2.3
Diagram Alir Transmit ShockBurst...........................................................17
Gambar 2.4
Diagram Alir Recieve ShockBurst ............................................................19
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin DS-1620 ...........................................................................23 Gambar 2.6
Konfigurasi Pin 74HC245 .........................................................................24
Gambar 2.7
Konfigurasi Pin 74LS154 ..........................................................................25
Gambar 2.8
Visual Line Of Sight..................................................................................28
Gambar 2.9
Visual Line Of Sight dan Fresnel Zone dengan hambatan........................29
Gambar 2.10 Fenomena Phase Cancelling Effect ...........................................................29 Gambar 2.11 Visual Line Of Sight dan Fresnel Zone Tanpa hambatan .........................31 Gambar 2.12 Rumus Ketebalan (r) dan Ilustrasi Zona Fresnel.......................................31 Gambar 2.13 Lapisan Zona Fresnel ................................................................................32 Gambar 2.14 Area 60% pada lapisan 1 Zona Fresnel .....................................................33 Gambar 3.1
Blok Diagram Sistem ................................................................................34
Gambar 3.2
Rangkaian Pembagi Tegangan ..................................................................35
Gambar 3.3
Blok Diagram House .................................................................................36
Gambar 3.4
Skematik M odul House.............................................................................37
Gambar 3.5
Blok Diagram Sub-monitoring..................................................................40
Gambar 3.6
Skematik M odul Sub-monitoring..............................................................42
Gambar 3.7
Blok Diagram M ain-monitoring................................................................44
xiv
Gambar 3.8
Skematik M odul M ain-monitoring............................................................46
Gambar 3.9
Skematik Panel Informasi..........................................................................48
Gambar 3.10 Format Pengiriman Data............................................................................56 Gambar 3.11 Format Payload Sub-monitoring ke House ...............................................57 Gambar 3.12 Format Payload House ke Sub-monitoring ...............................................57 Gambar 3.13 Format Payload Sub-monitoring ke M ain-monitoring..............................58 Gambar 3.14 Format Payload Sub-monitoring ke M ain-monitoring..............................59 Gambar 3.15 Contoh Format Payload Sub-monitoring ke M ain-monitoring .................59 Gambar 3.16 Diagram Alir M odul House.......................................................................60 Gambar 3.17 Diagram Alir M odul Sub-monitoring........................................................62 Gambar 3.18 Diagram Alir M odul M ain-monitoring .....................................................63 Gambar 3.19 Rancang Bangun M odul RF ......................................................................66 Gambar 3.20 Rancang Bangun Sensor Suhu D S1620 ....................................................66 Gambar 3.21 Rancang Bangun M odul House.................................................................67 Gambar 3.22 Rancang Bangun M odul Sub-monitoring..................................................67 Gambar 3.23 Rancang Bangun M odul M ain-monitoring ...............................................68 Gambar 3.24 Peletakan M odul-modul dalam suatu perumahan homogen .....................69 Gambar 3.25 Denah Perumahan Parahyangan 2 .............................................................70 Gambar 3.26 Peletakkan M odul House pada rumah 15 x 10 meter................................71 Gambar 4.1
Skenario Keadaan Normal.........................................................................78
Gambar 4.2
Tampilan Kondisi Normal pada Panel Informasi ......................................79
Gambar 4.3
Skenario Keadaan Darurat.........................................................................80
Gambar 4.4
Tampilan Kondisi Darurat pada Panel Informasi ......................................81
Gambar 4.5
Skenario M odul Sub-monitoring mengalami kerusakan ...........................83 xv
Gambar 4.6
Tampilan Kondisi Sub-monitoring pada Panel Informasi.........................84
Gambar 4.7
Pengujian secara diagonal .........................................................................86
Gambar 4.8
Pengujian secara vertikal ......................................................................... 88
Gambar 4.9
Pengujian dengan halangan pohon...........................................................90
Gambar 4.10 Pengujian dengan halangan kaca..............................................................92 Gambar 4.11 Pengujian dengan gangguan sinyal Bluetooth..........................................94 Gambar 4.12 Peletakan M odul RF tanpa halangan, tanpa tiang ..................................100 Gambar 4.13 Peletakan M odul RF dengan halangan, tanpa tiang ...............................101 Gambar 4.14 Tinggi 1 M eter dan Pelangaran dalam Zona Fresnel..............................102 Gambar 4.15 Peletakan M odul RF dengan halangan, dengan tiang ............................104 Gambar 4.16 Peletakan M odul RF pada tiang sesuai Zona Fresnel.............................105
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN-A S kematik Sistem A. Skematik M odul House .................................................................LAMPIRAN A-1 B. Skematik M odul Sub-monitoring...................................................LAMPIRAN A-2 C. Skematik M odul M ain-monitoring ................................................LAMPIRAN A-3
LAMPIRAN-B Foto Alat A. Foto Modul RF...............................................................................LAMPIRAN B-1 B. Foto Sensor Suhu ...........................................................................LAMPIRAN B-1 C. Foto M odul House .........................................................................LAMPIRAN B-2 D. Foto Modul Sub-monitoring..........................................................LAMPIRAN B-2 E. Foto M odul M ain-monitoring ........................................................LAMPIRAN B-3
LAMPIRAN-C Listing Program S istem A. Listing Program House ..................................................................LAMPIRAN C-1 B. Listing Program Sub-monitoring ...................................................LAMPIRAN C-9 C. Listing Program M ain-monitoring (M ASTER)...........................LAMPIRAN C-18 D. Listing Program M ain-monitoring (SLAVE) ..............................LAMPIRAN C-26
LAMPIRAN-D Datasheet
xvii
