68
BAB III PERANCANGAN PERANGKAT KERAS DAN LUNAK 3.1.
Gambaran Umum Perangkat keras dari alat ini secara umum terdiri dari rangkaian dibagi
perangkat elektronik. Perancangan rangkaian elektronika terdiri dari RFID, Modul rangkaian RFID merupakan rangkaian yang digunakan untuk merubah output yang yang ada pada Reader berupa logic 0 kemudian dikirimkan ke modul AVR. Sehingga AVR akan memproses setiap inputan logic yang dikirimkan oleh modul RFID dan ditampilkan pada LCD. dan rangkaian keypad, Rangkain keypad digunakan untuk memberikan inputan pada AVR dalam bentuk binary yang terlebih dahulu diproses oleh IC74c922 sehingga inputan yang masuk ke dalam AVR, jumlahnnya hanya 4 bit. Fungsi rangkaian keypad ini ialah sebagai tombol untuk memasukan digit password. Kedua perangkat ini digunakan untuk pengganti starter pada kendaraan bermotor. Perangkat keras juga terdiri dari rangkaian minimum sistem mikroprosesor menggunakan ATmega8535 yang bertindak sebagai pusat eksekusi program. Selain itu juga digunakan Modul LCD 16x2, Modul menampilkan hasil
inputan
yang
ada
LCD
pada
16x2
digunakan untuk
AVR maupun kondisi yang
ditampilkan dalam bentuk tulisan.Rangkaian LCD ini terhubung langsung dengan
69
AVR. Sehingga setiap proses yang dilakukan oleh AVR akan ditampilkan pada LCD Secara keseluruhan kerja alat ini juga sangat ditentukan oleh perangkat lunak yang diterapkan didalamnya. Perangkat lunak yang dibangun didalam alat ini adalah perangkat lunak untuk mengatur respon starter kendaraan bermotor
terhadap
pembacaan smartcard. Sistem perangkat lunak yang dirancang dalam alat ini terdiri dari sistem kontrol. Sedangkan sistem kontrol adalah yang menjadi kendali respon RFID yang telah diatur sedemikian rupa sehingga sesuai dengan yang diinginkan. 3.2. Blok Diagram Sistem Sebelum merancang perangkat lunak, yang perlu diketahui adalah susunan dari sistem itu sendiri (blok diagram sistem). Secara keseluruhan gambaran sistem yang dibangun di robot adalah sebagai berikut:
70
Modul RFID
Gambar 3.1 Sistem diagram blok alat Dari gambar diatas dapat diuraikan bahwa mikrokontroler ATmega8535 berfungsi sebagai unit pengontrol utama pada sistem. Perancangan sistem berdasarkan implementasi penggunaan RFID dan keypad untuk menggantikan starter kendaraan bermotor dengan menggunakan pendekatan perangkat lunak (software) maupun perangkat keras (hardware). Menurut blok diagram diatas alat bekerja sesuai dengan data yang diterima oleh mikrokontroler dari pembacaan RFID dan keypad.. Sistem dirancang dengan menentukan pembacaan RFID terlebih dahulu, apabila pembacaan RFID gagal atau mengalami kendala, selanjutnya dilakukan pembacaan oleh modul AVR melalui password yang berasal dari keypad.
71
3.3.
Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras bertujuan untuk menghindari kesalahan-
kesalahan yang terjadi. Perancangan perangkat keras sangat dibutuhkan dalam pembuatan alat, pembuatan rangkaian-rangkaian yang dibutuhkan untuk pembuatan suatu alat. Dalam perancangan rangkaian-rangkaian yang digunakan bantuan software isis proteus, yang sangat berguna dalam mendesain rangkaian elektronik. Isis proteus memiliki model-model komponen yang akan digunakan dalam pembuatan rangkaian yang dibutuhkan oleh alat ini. Langkah ini untuk mengetahui kondisi peralatan yang akan digunakan dalam pembuatan alat. Perancangan yang dilakukan pada bab ini antara lain : 1. perancangan suplai daya. 2. Rangkaian downloader atmega 8535. 3. Rangkaian sistem mikrokontroller. 4. Rangkaian RFID. 5. Perancangan LCD. 6. Perancangan Mekanik Robot 3.3.1. Perancangan Perangkat Power Supply Rangkaian power suplly berfungsi sebagai sumber tegangan beberapa rangkaian pendukung alat. Seperti LCD, RF dan driver motor dc. Rangkaian
72
power suplai yang dibuat untuk menghasilkan tegangan 5 volt dan 12 volt. Untuk menghasilkan tegangan 5 volt pada rangkaian power suplai digunakan regulator 7805. Regulator 7805 dapat menurunkan tegangan dari baterai 12 volt ke 5 volt. Tegangan 12 volt dari baterai diturunkan dengan IC regulator 7805, tegangan tersebut dapat langsung disambungkan pada mikrokontroller yang membutuhkan tegangan 5 volt. IC 7805 tidak memerlukan komponen tambahan untuk meregulasi tegangan, membuatnya mudah digunakan, ekonomis dan hemat ruang. Regulator tegangan lainnya mungkin memerlukan komponen tambahan untuk membantu peregulasian tegangan. Bahkan untuk regulator bersakelar, selain membutuhkan banyak komponen, juga membutuhkan perencanaan yang rumit. Seri IC 7805 memiliki rangkaian pengaman terhadap pembebanan lebih, panas tinggi dan hubungsingkat, membuatnya hampir tak dapat dirusak. Dalam keadaan tertentu, kemampuan pembatasan arus peranti 7805 tidak hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian yang ditopangnya. Dari gambar 3.2 dapat dilihat gambar rangkain power suplai.
73
Gambar 3.2 Rangkain power suplai. Rangkaian power suplai pada gambar 3.2 memiliki 3 channel 12 volt dan 5 channel 5 volt dari satu input baterai 12 volt. Digunakan satu buah led sebagai indikator bahwa adanya tegangan 5 volt pada konektor. Tegangan masukan harus lebih tinggi dari tegangan keluaran (biasanya 2-3 volt). Ini membuatnya tidak tepat digunakan untuk penggunaan tegangan rendah, misalnya regulasi 5 volt dari sumber baterai 6 volt tidak akan bekerja dengan 7805. Sebagaimana regulator linier lainnya, arus masukan sama dengan arus keluaran. Karena tegangan masukan lebih tinggi daripada tegangan keluaran, berarti ada daya yang diboroskan. Dalam perencanaan rangkaian regulator digunakan software isis proteus dalam membuat rangkaian power supply. Setelah dibuat dalam program isis proteus, dibuat rangkaian layout PCB menggunakan ares proteus.
74
3.3.2. Rangkaian Downloader ATMega 8535 Rangkaian ini digunakan untuk men-download-kan program ke mikrokontroller untuk pengontrolan alat. Pemrograman secara In System Programming adalah programmer tidak perlu melepas IC mikrokontroller pada waktu akan di-download-kan, hal ini berarti pendownload-an program dapat langsung dilakukan pada rangkaian aplikasi. Yaitu dengan memanfaatkan pinpin pada mikrokontroller ATmega8535. Untuk dapat menyimpan program yang telah kita buat pada memori mikrokontroller dibutuhkan perangkat tambahan yang menghubungkan antara PC dan mikrokontroller. Perangkat interface ini disebut isp_dongle yang menghubungkan port parallel PC dan port SPI (Serial Peripheral Interface) mikrokontroller.
Gambar 3.3 Rangkain downloader atmega 8535.
75
Dalam pembuatan rangkaiaan downloader digunakan terminal db 25 yang support dengan computer. Dari gambar akan dibuat 6 keluaran untuk mendownload program kedalam mikrokontroller. Rangkaian downloader ini bias dipakai langsung pada computer yang memiliki parallel port. 3.3.3. Rangkaian Sistem Mikrokontroler Rangkaian sistem mikrokontroller berfungsi sebagai pengontrol utama dari alat. Sistem Mikrokontroler yang direncanakan adalah menggunakan ATmega8535 dengan memori program internal 16 Kbyte sehingga tidak memerlukan memori program eksternal. Mikrokontroler ATmega8535 dipilih selain karena telah terdapat ADC internal di dalam chip-nya dengan tingkat kestabilan yang cukup presisi, mempunyai compiler canggih dengan bahasa pemrograman tingkat tinggi yaitu bahasa C sehingga lebih memudahkan programmer, dan juga karena memiliki memori, jumlah timer/counter, serta jumlah port yang cukup untuk digunakan dalam proyek akhir ini. Dengan mengunakan ATmega8535 pengontrolan sistem lebih mudah. Gambar rangkaian sistem mikrikontroller seperti ditunjukkan pada gambar 3.4.
76
Gambar 3.4 Sistem minimum rangkaian mikrokontroller. Mikrokontroler Atmega
8535 dalam proyek akhir ini digunakan untuk
mengolah data dari masukan sensor dan kemudian diolah menjadi data keluaran. Atmega8535 merupakan mikrokontroler keluarga AVR ATmega
termasuk tipe
CMOS 8 bit dengan 8 Kbytes Flash PEROM (Programmable Erasable Read Only Memory). ATmega8535 mempunyai komponen memori sebagai berikut : 1. RAM Internal, memori sebesar 512 bytes yang biasanya digunakan untuk menyimpan program atau data yang sedang berjalan dan bersifat sementara. 2.
Special Function Register (SFR) disebut juga register fungsi khusus
karena
memori ini berisi register-register yang mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroler tersebut seperti timer, serial dan lain-lain. 3.
Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi/program dasar dari sebuah mikrokontroler. ATmega mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM internal dan Flash PEROM-nya, RAM internal dialamati
77
oleh RAM address register sedang FLASH PEROM dialamati oleh Program address register.
3.3.4. Rangkaian RFID
Gambar 3.5 Skema Rangkaian RFID Rangkaian RFID ditunjukkan pada Gambar 3 dapat dilihat terdiri dari RFID Reader beserta komponen-komponen penunjangnya. Rangkaian RFID ini berfungsi sebagai tahap pertama pada pengaman yang telah dibuat. RFID Reader diberi catu daya yang stabil sebesar +5 Volt, sehingga diperlukan IC LM 7805. Pada saat RFID Tag Card mendekati RFID Reader pada jarak kurang lebih 5 cm, RFID Tag Card akan tercatu daya oleh RFID Reader, lalu RFID Tag Card akan mengeluarkan gelombang RF yang berisikan data analog yang selanjutnya akan ditangkap oleh RFID Reader sekaligus mengubahnya menjadi data digital berupa data ASCII atau Wiegand. Jika data keluaran yang diinginkan adalah ASCII maka pada kaki 7 RFID Reader harus di-groundkan, sedangkan jika data keluaran yang diinginkan adalah Wiegand maka pada
78
kaki 7 RFID Reader harus diberi catu daya +5 Volt. Ketika data ditangkap oleh RFID Reader maka data digital akan dikeluarkan pada kaki 8 dan kaki 9 RFID Reader, tetapi data yang dikeluarkan pada kaki 9 RFID Reader sudah ter-inverter terlebih dahulu. Pada keadaan menerima data, RFID Reader pada kaki 10 akan men-drive transistor sehingga LED akan menyala setiap ada data yang diterima oleh RFID Reader, sedangkan jika tidak menerima data, transistor tidak akan aktif karena tidak di-drive oleh RFID Reader pada kaki 10 dan LED tidak akan menyala. 3.3.5. Rangkaian LCD Perancangan LCD terhubung pada port c mikrokontroller, port c pada mikrokontroller difungsikan untuk menampilkan suatu karakter pada LCD yang udah disetting dalam codewizardavr. Dapat dilihat hubungan antara mikrokontroller dengan LCD pada isis proteus. Untuk koneksi keluar, modul LCD ini dilengkapi dengan 16 pin. LCD ini dilengkapi dengan jalur data bus (yaitu DB.0..DB7) yang dapat digunakan untuk menyalurkan data ke LCD.selain itu LCD dilengkapi dengan pin E, R/W dan RS sehingga kompatibel dengan mikroprosesor. RS merupakan singkatan dari register select yang berfungsi untuk membedakan data yang akan diterima oleh LCD. Jika RS=0,data yang dikirim adalah perintah yangmengatur kerja LCD.sednagkan
79
jika RS=1,data yang dikirim adalah data yang akan ditampilkan pada panel LCD.
Gambar 3.6 Rangkaian lcd. Mikrokontroler hanya perlu untuk mengirimkan data-data yang merupakan karakter yang akan ditampilkan pada layar LCD maupun perintahperintah pengaturan tampilan LCD. Pada LCD kaki 15 dan 16 akan ditambahkan suplai 5 volt untuk menyalakan itensitas cahaya. Pada rangkaian LCD membutuhkan 5 volt sebagai suplai dan potensiometer untuk mengatur kontras/kecerahan dari LCD tersebut. Pada input LED, dipasang resisistor sebagai penguat arus, sehingga dapat menampilkan cahaya LED yang cukup terang.
80
3.3.6. Rancang Bangun Sistem Alat Bagian casis alat ditunjukkan pada gambar 3.7, bahan yang digunakan untuk casis alat adalah bahan plastik. Pada casis yang dirancang digunakan plastic dengan ukuran yang sesuai agar mempermudah dalam instalasi alat nantinya.
RFID
Gambar 3.7 Rancang Bangun Sistem 3.4
Perancangan Perangkat Lunak Setelah power dihidupkan, mikrokontroler akan
melakukan proses
inisialisasi LCD. Selanjutnya akan ditampilkan kalimat “PLACE YOUR CARD” pada LCD. Setelah itu mikrokontroler akan menunggu adanya masukan serial dari
81
kaki RXD. Serial ini merupakan data dari RFID Tag Card dan akan diubah menjadi data-data digital oleh RFID Reader, karena mikrokontroler hanya dapat mengolah data-data digital. Setelah mikrokontroler mendapat data dari RFID Reader, maka data tersebut akan dibandingkan oleh mikrokontroler, jika data yang masuk sesuai dengan data yang telah di-set terlebih dahulu maka tahap pertama dari sistem pengaman telah ditembus. Maka setelah itu akan memasuki tahap kedua sistem pengaman.
Gambar 3.8 Flowchart program remote control.
82
Pada tahap kedua sistem pengaman akan dimulai dengan tampilnya kalimat “ENTER PIN”. Pada tahap kedua ini mikrokontroler akan mengambil 3 digit PIN yang dimasukkan melalui keypad. Setelah mikrokontroler mendapatkan tiga digit masukan data, maka mikrokontroler menyimpan data-data tersebut di dalam RAM sekaligus membandingkannya dengan PIN yang telah di-set terlebih dahulu melalui software Code Vision AVR. Jika datanya tidak sesuai maka tampil kalimat “Motor Off” pada LCD dan pintu akan tetap terkunci, sedangkan jika datanya sesuai maka akan tampil kalimat “Motor On” pada LCD dan pintu tak terkunci. Jika PIN yang dimasukkan salah sebanyak 3 kali maka sistem akan error, alarm akan berbunyi dan motor tetap dalamm keadaan tidak menyala. Pada kondisi seperti ini diperlukan 3 digit PIN admin yang dimasukkan melalui keypad, yang akan membuat sistem kembali pada kondisi awal sekaligus menghentikan bunyi alarm.
