” SISTEM PENGAMAN PINTU DENGAN KUNCI DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER Atmega16 DAN IC SUARA ISD 2590 DILENGKAPI TAMPILAN LCD” Rurllyanto Mailoa(1),Sugeng Dwi Riyanto(2), Wahyu Hidayat(3) (1) Mahasiswa, (2) Staf Pengajar, (3) Staf Pengajar “Program Studi Teknik Elektronika, Politeknik Cilacap” Jalan Dr. Soetomo – Sidakaya – Cilacap 2013
Abstract Technology of space security system can eliminate theft and help human activity become easier and more practical. The purpose of making “digital safe-lock system using ATmega16 microcontroller and ISD 2590 voice IC on a LCD” is as a tool than can be used to secure the room from theft or undesired actions. The method used in building “digital safe-lock system using ATmega16 microcontroller and ISD 2590 voice IC on a LCD” The tool design of this project consists of hardware and software. The hadware consists of power supply, minimum system of ATmega16, 4x4 keypad, LCD, Solenoid driver and ISD 2590 IC to produce voice. The software uses AVR programming application. The data analysis is done by testing the machine performance, either by using voltage measurement or mocrocontroller measurement. The result and the performance of the tool design has shown a good result of 80% accuracy level of 5-time experiments.
Keywords: Digital lock, ATmega16 Microcontroller, ISD 2590 Voice IC, LCD
1. Pendahuluan Perkembangan zaman yang semakin maju, banyak peralatan yang mempermudah berbagai aktivitas manusia. Hal inilah yang mendorong perkembangan teknologi untuk menghasilkan inovasi berbagai alat untuk mempermudah kegiatan manusia bahkan menggantikan peran manusia dalam suatu fungsi tertentu. Teknologi memegang peran penting di era modernisasi seperti saat ini, dimana teknologi menjadi bagian yang tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan sehari-hari. Pintu merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu rumah, kantor dan ruangan. Sebab pintu adalah lapis pertama untuk melindungi isi ruangan. oleh karena itu sebuah pintu harus memiliki sistem keamanan, salah satu sistem keamanan pada pintu menggunakan kunci yang sering ada di pasaran, kunci memiliki bermacam model dalam jenis kunci seperti kita ketahui pada zaman dahulu, lobang kunci memilikiki bentuk ukuran cukup besar dan juga didukung oleh kuncinya yang cukup besar hal tersebut tidak luput juga dari tindak kriminal seperti penggandaan kunci yang marak terjadi. oleh karena itu para perancang kunci pintu, merancang kunci pintu yang lubangnya kecil dan juga banyak sekali sela-sela lubang pintu, banyak batang- batang tembaga atau besi untuk sistem keamanan pintu agar tidak dapat digandakan seperti model yang dahulu. Para pelaku tindak kriminal memiliki cara untuk mengatasi masalah tersebut sehingga sangat sulit untuk melindungi rumah terutama pintu rumah. Dari beberapa hal di atas maka penulis mengambil judul “Sistem pengaman pintu dengan kunci digital berbasis mikrokontroler ATmega16 dan IC suara ISD 2590 dilengkapi tampilan LCD”. Kelebihan pengaman pintu ini delingkapi keypad dengan kunci digital dan lcd dengan penampilnya dan dapat menampilkan suara jika paswor benar atu salah.
2. Dasar Teori 2.1. Mikrokontroler Atmega16 Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
7
Dalam perancangan alat digunakan mikrokontroler jenis ATmega16 sebagai pengendali utama dalam sistem kerja alat. ATmega16 memiliki 40 pin yang terdiri dari Port A, Port B, Port C, Port D, Vcc, Gnd, Avcc, Reset, Xtal, Aref. Konfigurasi dan penjelasan pin ATmega16 akan dijelaskan pada uraian di bawah ini. a.VCC merupakan pin masukan positif catudaya. Setiap peralatan elektronika digital tentunya butuh sumber catu daya yang umumnya sebesar 5 V, itulah sebabnya di PCB kit rangkaian mikrokontroler selalu dipasang IC regulator 7805. b.GND sebagai PIN ground. c. Port A (PA0 ... PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram sebagai pin masukan ADC. d.Port B (PB0 ... PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI. f. Port C (PC0 ... PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator. g.Port D (PD0 ... PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. h.Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler ke kondisi semula. i. XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal. Suatu mikrokontroler membutuhkan sumber detak (clock) agar dapat mengeksekusi intruksi yang ada di memori. Semakin tinggi nilai kristalnya, maka semakin cepat pula mikrokontroler tersebut dalam mengeksekusi program. j. AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC. k.AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.
(XCK/T0) PB0
1
40
PA0 (ADC0)
(T1) PB1
2
39
PA1 (ADC1)
(INT2/AIN0) PB2
3
38
PA2 (ADC2)
(OC0/AIN1) PB3
4
37
PA3 (ADC3)
(SS) PB4
5
36
PA4 (ADC4)
(MOSI) PB5
6
35
PA5 (ADC5)
(MISO) PB6
7
34
PA6 (ADC6)
(SCK) PB7
8
33
PA7 (ADC7)
RESET
9
32
AREF
31
GND
VCC
10
ATmega 16
GND
11
30
AVCC
XTAL2
12
29
PC7 (TOSC2) PC6 (TOSC1)
XTAL1
13
28
(RXD) PD0
14
27
PC5 (TDI)
(TXD) PD1
15
26
PC4 (TDO)
(INT0) PD2
16
25
PC3 (TMS)
(INT1) PD3
17
24
PC2 (TCK)
(OC1B) PD4
18
23
PC1 (SDA)
(OC1A) PD5
19
22
PC0 (SCL)
(ICP) PD6
20
21
PD7 (OC20)
Gambar 2.1. Pin ATmega16
2.2. LCD Karakter 2x16 LCD (Liquid Cristal Display) adalah output tampilan yang terbuat dari kristal cair yang dapat menampilkan karakter-karakter sesuai instruksi yang diberikan dari mikrokontroler. Pada alat ini LCD yang digunakan adalah LCD dot matriks 2 x 16 karakter. LCD merupakan media tampilan yang digunakan untuk menampilkan angka, huruf, dan grafik. LCD banyak digunakan karena memiliki banyak keuntungan diantaranya dapat menampilkan data baik data digital maupun
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
8
analog dalam bentuk grafik, bentuknya yang tipis, mudah dalam pengoperasian, membutuhkan tegangan yang kecil, dan dapat menampilkan berbagai karakter.
A
VDD
5
VCC
1
E
14
K
13
RS
DB7
12
VSS
DB6
11
R/W
DB4 P7 P6
DB5
LCD 2X16 LCD 2X16
16
4
6
3
15
2
+5V
P5 P4 P3 P2 P1 P0
Gambar 3. Rangkaian LCD karakter 2x16 dengan ATmega16 Pin nomor 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, LCD terhubung dengan port mikrokontroler, pin 1 ke ground dan pin 2 ke tegangan sumber +5VDC dan pin 15 terhubung dengan sumber +5VDC dan pin 16 terhubung dengan ground untuk menghidupkan led di backlight LCD.
2.3. Solenoid Magnetik Solenoid adalah merupakan suatu komponen elektro yang berkerja berdasarkan sistem elektromagnetis, sehingga di dalam solenoid terdapat kawat penghantar yang dililitkan pada inti besi dan solenoid itu sendiri mempunyai sebatang besi yang digunakan sebagai penarik atau tuas. Apabila penghantar yang dililitkan pada inti besi dialiri listrik maka lilitan tersebut mengeluarkan medan magnet sehingga dapat menarik batang besi.
Gambar 2.3. Solenoid magnetik
2.4. Keypad 4x4 Rangkaian keypad dalam perencanaan ini menggunakan keypad matrik 4x4. Dari tomboltombol Keypad tersebut apabila ditekan akan terbentuk karakter angka (1 sampai 9, 0, *, #, A, B, C, D), yang digunakan sebagai masukan dari mikrokontroler. pada keypad ini berfungsi sebaga masukan terhadap mikrokontroler yang digunakan untuk memasukan password pada angak 0 sampai 9, dalam mikrokontroler ini memiliki 8 bit sehingga dalam memasukan password maksimal 8 digit angka, sedangkan fungsi dari (C, #, A) yaitu (C) sebagai kondisi clock atau mengunci, (#) sebagai kondisi open atau membuka, (A) sebagai kondisi delet atau menghapus digit
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
9
password yang salah. Rangkaian keypad 4x4 dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 3.7. Menunjukan rangkaian keypad 4x4.
Gambar 2.4. Tombol keypad 4x4
2.5. IC ISD 2590 IC ISD (Information Storage Device) adalah sebuah IC yang dapat menyimpan atau mengeluarkan pesan. Dalam hal ini penulis menggunakan tipe ISD 2590 yang mempunyai kapasitas penyimpanan selama 90 detik. Rangkaian dalam dari ISD 2590 terdiri dari osilator, preamplifier, microphone, pengontrol gain otomatis, filter penghalus, dan amplifier untuk speaker. Sebagai tambahan, IC ini dapat dibuat bekerja dengan pengontrol seperti mikrokontroler, dalam hal ini penulis menggunakan mikrokonroller ATmega16, yang dapat menyimpan atau mengeluarkan pesan-pesan yang terekam dengan metode pengalamatan.[4]
Gambar 2.5. IC ISD 2590
2.6. Rangkaian Power Supply Power Supply adalah perangkat keras yang berfungsi untuk menyuplai tegangan langsung kekomponen. Pada catu daya yang digunakan menggunakan regulator IC 7809. Regulator tersebut sebagai penstabil tegangan supaya didapat output yang maksimal. IC 7809 berfungsi sebagai penstabil tegangan output sebesar 9 volt DC. Catu daya yang mengeluarkan tegangan output 9 volt DC digunakan untum menghidupkan atau memberikan daya kepada mikrokontroler, sedangkan pada catu daya yang menghasilkan output tegangan 12 volt DC digunakan untuk memberikan daya ke driver relay untuk menghidupkan solenoid yang memiliki teganagn 12 volt DC. Rangkaian power supply dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 3.5. Menunjukan rangkaian power supply.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
10
Gambar2.Rangkaian Power Supply
3.
RANCANGAN SISTEM
3.1. SUSUNAN BLOK DIAGRAM Perancangan sistem pengaman pintu dengan kunci digital berbasis mikrokontroler ATmega16 dan IC suara ISD 2590 dilengkapi tampilan LCD secara keseluruhan dapat dijelaskan melalui blok diagram pada Gambar 3.1 di bawah ini.
Gambar 3.1 Diagram blok
3.2. Rangkaian Driver Relay Rangkaian driver relay ini mengunakan relay SPDT (Single Pole Double Throw), Pole : banyaknya contact yang dimiliki oleh relay, Throw : banyaknya kondisi (state) yang mungkin dimiliki contact. Relay ini implementasi logika kontrol dalam suatu sistem. Sebagai “bahasa pemrograman” digunakan konfigurasi yang disebut ladder diagram atau relay ladder logic. Driver relay ini akan mengaktifkan solenoid ketika menadapatkan perintah atau logika satu (1) dari mikrokontroler ketika keypad memberikan masukan ke mikrokontroler.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
11
Gambar 3.2 Rangkaian Driver Relay SPDT (Single Pole Double Throw)
3.3. Perancangan PerangkatLunak (Software) Rangkaian push button mengunakan rangkaian active low, yaitu ketika push button berlogic (0) akan aktif dan ketika ber-logic (1) akan tidak aktif. Rangkaian active low adalah ketika push button di supply dengan tegangan +5 V dan kaki satunya menuju ke pin mikrokontroler ATmega16.
Gambar 3.3 Rangkaian push button
3.3. Perancangan Disain Alat Disain alat (box) berfungsi sebagai tempat untuk meletakan rangkaian-rangkaian seperti : LCD karakter 2x16, Mikrokontroler ATmega16, keypad, driver relay, dan rangkaian IC ISD 2590. box sendiri berukuran 150mm(p), 99mm(l), dan 45mm(t), dan box ini bisa dipasang di pintu. Contoh gambar portable box dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Gambar 3.9. Disain Alat
4. PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1. Pengujian keypad
Tombol 1 2 3 4 5 6
PortA 0 0 1 1 0 1 1
PortA 1 1 0 1 1 0 1
PortA 2 1 1 0 1 1 0
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
PortA 3 1 1 1 1 1 1
PinA 4 0 0 0 1 1 1
PinA 5 1 1 1 0 0 0
PinA 6 1 1 1 1 1 1
PinA 7 1 1 1 1 1 1
12
7 8 9 0 A C #
0 1 1 1 1 1 1
1 0 1 Port 0C.1 01 1 11
1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Kondisi solenoid 1 0 0 OFF 1 0 1 ON 0 1 1
1 1 1 1 1 1 1
0 0 0 1 1 0 1
1 1 1 0 1 1 0
Tabel 4.1. Pengujian Keypad Keterangan : Kolom : port A.0, Port A.1, Port A.2, Port A.3 Baris : Pin A.4, Pin A.5, Pin A.6, Pin A.7 Kolom : logika 0 (low) Baris : logika 1 (high) Keypad mengunakan aktif low maka kondisi pada baris Pin A.4-Pin A.7 pada kondisi logika (1), dan pada kolom PORT A.0-PORT A.3 pada kondisi logika (0), sehinga ketika keypad akan di tekan maka pada baris berlogika (1) berubah menjadi (0) dan keypad aktif. Dari tombol-tombol keypad tersebut apabila ditekan akan terbentuk karakter angka (1-9, 0, *, #,A ,B ,C ,D), yang digunakan sebagai inputan dari mikrokontroler. pada keypad ini berfungsi sebaga masukan terhadap mikrokontroler yang digunakan untuk memasukan password pada angka 1-9, sedangkan fungsi dari (C, #, A) yaitu (C) sebagai kondisi clock atau mengunci, (#) sebagai kondisi open atau membuka, (A) sebagai kondisi delete atau menghapus digit password yang salah.
4.2. Pengujian Push Button Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui push button buka atau tutup pada solenoid bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian pada push buttom yang di pasang pada mikrokontroler. Port
Kondisi logic
Port C.6 Port C.7
0 1
Kondisi Solenoid OFF ON
Tabel 4.2 Hasil pengujian rangkain push button Dari hasil percobaan rangkaian push button bahwa saat kondisi Port C.6 berlogika “0”, maka solenoid tidak aktif. Saat kondisi Port C.7 berlogika “1”, maka solenoid aktif.
4.3. Pengujian Driver Solenoid Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui driver solenoid dapat bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian pada driver solenoid. Prosedur pengujian : 1. Mempersiapkan power supply dan rangkaian driver solenoid. 2. Beri tegangan pada relay sebesar 12 Vdc. 3. Amati solenoid saat Port C.1 mendapat logika.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
13
Tabel 4.3 Hasil pengujian rangkaian driver solenoid Dari percobaan rangkaian driver solenoid bahwa saat kondisi Port C.1 berlogika “0” maka solenoid tidak aktif dan ketika mendapat logika “1” solenoid aktif.
4.3. Pengujian IC suara ISD 2590 dapat bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian pada rangkaian IC suara. Prosedur pengujian: 1. Mempersiapkan power supply dan rangkaian IC suara ISD 2590. 2. Beri tegangan pada rangkaian IC suara sebesar 5 Vdc. 3. Set pin mana yang akan di isi sura dengan mengaktifkanya (set pin A.8 dan pin A.7). 4. Tekan tombol reset dan start untuk merekam suara dan dekatkan suara pada microphone. 5. Amati suara pada speaker pada saat tombol start di tekan dan pada saat Port D.0 dan Port D.1 mendapatkan logika. vcc 1 A0
VCCD 28
2 A1
VCCA 16
3 A2 4 A3
C4 0,1 µf VSSC 12
5 A4
VSSA 13
vcc
R6 100K
R7 100K VSS
C5 22 µf C1 0,1 µf
S1 START/PAUS vcc
VCC 6 A5 IC ISD 2509
S1 7 A6
SP+ 14
STOP/RESET 8 A7
SP- 15
9 A8
AUX IN 11
10 A9
ANA IN 20
23 CE
ANA OUT 21
PLAYBACK/ RECORD R4 5,1 K ohm
24 PD 27 P/R Port C.0
25 CEM
Port C.1
22 OVR 26 XCLK
C3 0,1 µf
MIC REF 18 MIC 17 vcc AGC
R2 470K ohm
C1 0,1 µP C5 0,1 µp
19 R1 1K ohm C2 4,7 µP
R3 10K ohm C4 220 µp
ELEKTRIK MICROPHONE
R5 10K ohm
Gambar 4.8 Pengujian rangkaian IC suara ISD 2590 Hasil dari percobaan rangkaian IC suara ISD 2590 ditunjukan oleh tabel 4.4 seperti dibawah ini: Port Kondisi logic Kondisi suara Port D.0 0 ON Port D.1 1 OFF Tabel 4.4 Hasil Pengujian Rangkaian IC Suara ISD 2590
5. KESIMPULAN Dari hasil penelitian dan pengujian sistem pengaman pintu mengunakan password dan IC suara ISD 2590 dapat disimpulkan bahwa: 1. Secara keseluruhan alat yang dibuat, dapat bekerja dan berfungsi sebagaimana yang diharapkan, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai alat pengaman pintu mengunakan password. Mikrokontoler ATmega16 sebagai pengendali utama dan solenoid magnetik sebagai pengunci utama, alat ini cukup efisien karena membutuhkan perangkat keras yang sedikit. Dari hasil percobaan alat yang dilakukan selama 5 kali, hasil yang didapat adalah seluruh system mampu bekerja dengan baik dan presentase keberhasilannya adalah 80%.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
14
2. Kemampuan IC suara ISD 2590 ini digunakan untuk mengeluarkan suara ketika kondisi password benar atau salah, hasil suara yang di keluarkan oleh speaker IC ISD 2590 ketika mendapatkan logika dari mikrokontroler suara cukup jelas, dikarenakan rangkaian yang digunakan IC suara ISD 2590 sudah memiliki filter penghalus dan amplifier untuk speaker.
6. SARAN Dari hasil penelitian ini masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut. Oleh karna itu penulis merasa perlu memberi saran-saran sebagai berikut: 1. Fungsi dari alat, diharapkan bisa di aplikasikan untuk sistem-sistem yang lain dengan mikrokontroler ATmega16 sebagai kendalinya. 2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik atau lebih aman dapat menggunakan solenoid lebih dari satu. 3. Fungsi dari alat, diharapkan bisa diperluas lagi, seperti diberi alarm pringatan ketika password dalam kondisi salah. 4. Alat ini merupakan sistem berbasis mikrokontroler, maka diperlukan perawatan berkala pada bagian yang terpenting, terutama pengecekan catudaya 9 Volt, sehingga mencegah terjadinya kerusakan IC.
7. DAFTAR PUSTAKA [1]. Ario Gusti Ramakumbo, Sigit Yatmono, Muhamad Ali, Magnetic door lock menggunakan kode pengaman berbasis ATmega328, Universitas Negeri Yogyakarta, 2012. [2]. Ebiezer, Raden Supriyanto, Pembuka Pintu Otomatis Menggunakan AVR ATmega8535 dan Sensor PIR, Unifersitas Gunadarma Depok. [3]. Hadi Mokh. Sholihul, Mengenal Mikrokontroler AVR ATmega16, 2003-2008 Ilmu Komputer. [4]. Benny, Ramon Sahora, Aplikasi Penentuan Posisi Busway dengan Tampilan Teks Berjalan dan Suara Berbasis IC Information Storage Device, JURNAL ILMIAH ELITE ELEKTRO, VOL. 2, NO. 1, MARET 2011: 30-34, Politeknik Negeri Jakarta, Depok 16425. [5]. Tomy Wijaya, PROYEK AKHIR ALAT KUNCI PINTU BERPASSWORD DENGAN PENCATAT RIWAYAT KE BASIS DATA. [6]. Priyo Adi Jatmiko, Sidik Noertjahjono, Sotyohadi, Pembuatan Sisem Pengendali On/Off Peralatan Listrik via SMS Dengan Fasilitas Konfigurasi Nomor HP Berbasis ATMEGA16, Jurnal Elektro ELTEK Vol. 3, No. 1, April 2012, Institut Teknologi Nasional Malang. [7]. Handy Wicaksono, Relay – Prinsip dan Aplikasi, Teknik Elektro - Universitas Kristen Petra, 1996.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
15
