PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENGAMAN PINTU RUMAH MENGGUNAKAN RFID BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328 LAPORAN TUGAS AKHIR
Ditulis Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 oleh: DARA ANGGRAINI MUNTHE NIM : 1105061008 VELLA WANI NUZHA NIM: 1105061048
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK Tindakan kriminal pencurian dalam rumah sangat marak terjadi saat ini dikarenakan metode pengamanan pintu pada rumah yang menggunakan kunci mekanik sudah tidak efektif lagi dan memudahkan pencuri untuk membobol pintu rumah. Untuk itu diperlukan suatu pemanfaatan dan pengoptimalan peralatan yang dapat memberikan tingkat keamanan yang baik pada pintu rumah termasuk kemudahan dan kenyamanan dalam penggunaannya. Salah satu aplikasi RFID yang dikembangkan disini adalah sebagai kunci pintu otomatis. Alat pengaman pintu rumah telah dirancang menggunakan sensor RFID berbasis mikrokontroler ATmega 328. Yang terdiri dari penggerak berupa: pengaman pintu, solenoid sebagai pengunci pengaman rumah. Perangkat identifikasi terdiri dari RFID reader, tag RFID, LCD, dan Buzzer sebagai alarm . Saat RFID membaca kartu tag maka LCD menampilkan identitas pengguna kartu dan apabila kartu dibaca tidak sesuai pada mikrokontroler maka Buzzer akan berbunyi. Reader yang di pasang dalam pintu, menambah keamanan karena tidak bisa terlihat dari luar. Jika ingin menngganti kunci tidak perlu membongkar penguncinya seperti model dulu, namun hanya mengganti syntag program yang tertanam pada RFID dan reader-nya tanpa harus membongkar. Alat ini akan mendeteksi/bekerja setelah sensor RFID mendeteksi tag card yang dihadapkan secara otomatis akan membaca tag card untuk membuka pengunci pada pintu yang berupa solenoid. Kata kunci : Penggunaan pintu, RFID, Mikrokontroller
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan rancangan proyek dan laporan tugas akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan yang berjudul “Perancangan dan Pembuatan Alat Pengaman Pintu Rumah Menggunakan RFID Berbasis Mikrokontroller ATMEGA328” ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma 3 Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis banyak mendapat bantuan dan bimbingan serta dorongan baik berupa material, spiritual, informasi maupun administrasi dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada : 1. M.Syahruddin, MT , Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Junaidi, ST, MT , Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Ir.Suhaili Alifuddin, M.Eng , Kepala Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 4. Muhammad Rusdi, S.T.,M.T, selaku Dosen Wali Kelas TK-6A. 5. Ir. Elferida Hutajulu, MT, selaku Dosen Wali Kelas TK-6B. 6. Wiwinta Sutrisno, ST, MT, selaku dosen pembimbing penulis yang telah banyak memberikan bimbingan dan dukungan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini dan dalam pembuatan alat kami ini. 7. Seluruh Staf Pengajar dan Administrasi Jurusan Teknik Elektro khususnya Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan.
iv
8. Seluruh Staf Teknisi Laboratorium Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 9. Teristimewa untuk Orang Tua tercinta dari Dara Anggraini Munthe Ayahanda Suairi Munthe dan Ibunda Nurhaida Siregar dalam mencurahkan cinta dan kasih sayangnya kepada ananda, serta dukungan baik moril dan materil. 10. Teristimewa untuk Orang Tua tercinta dari Vella Wani Nuzha Ayahanda Suryadi dan Ibunda Ernelis dalam mencurahkan cinta dan kasih sayangnya kepada ananda, serta dukungan baik moril dan materil. 11. Abangda dan Ananda Dara Anggraini Munthe, Aritia Kurniawan Munthe dan Iskandar Abdul Rahman Munthe, dan Abangda Vella Wani Nuzha, Suhendri, Dino Erivianto, Eldison, Rama Dian, Rama Yadi, dan Andrian, terimakasih atas doa dan dukungan yang selalu diberikan dalam membantu penyelesaian tugas akhir ini. 12. Sahabat dan teman sekelompok TA kami Izazi, Baskoro, Tria, Ianis, Amos, Indri, Nikita, Fitri Hidayah, Farida, Lidya, Wita, Rizki, dan Amin yang samasama berjuang dan memberikan pengarahan, masukan, sertadukungan selama ini. 13. Gilang Perkasa Rizki, Fitri Susanti, dan Oki Handinata selaku abang dan kakak pembimbing penulis. 14. Teman-teman DPM-POLMED yang telah memberikan semangat. 15. Semua teman-teman seperjuangan di Teknik Telekomunikasi, khususnya TK6A dan TK-6B yang sama-sama merasakan pahit manisnya membuat TA dan selama menjalani perkuliahan di Politeknik Negeri Medan.
v
16. Seluruh rekan-rekan penulis, saudara dan keluarga, serta semua pihak yang turut membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari sepenuhnya keterbatasan kemampuan penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, dengan demikian masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan yang perlu untuk di sempurnakan dalam Tugas Akhir ini. Diharapkan pembaca dapat memberikan saran dan kritik terhadap penulis dalam perancangan alat ini, dan penulis berharap alat ini dapat dikembangkan baik aplikasi maupun rancangannya agar lebih baik. Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca pada umumnya dan penulis khususnya.
Medan, 25 Agustus 2014 Hormat Kami, Penulis I
Penulis II
Dara Anggraini Munthe
Vella Wani Nuzha
(1105061008)
(1105061048)
vi
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................. I LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. II ABSTRAK ............................................................................................................. III KATA PENGANTAR ......................................................................................... IV DAFTAR ISI ...................................................................................................... VII DAFTAR GAMBAR .............................................................................................X DAFTAR TABEL ............................................................................................. XII BAB 1. PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang Masalah ................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah ............................................................................ 2 1.3. Batasan Masalah............................................................................... 2 1.4. Tujuan Penulisan .............................................................................. 3 1.5. Teknik Pengumpulan Data dan Metode Penelitian .......................... 3 BAB 2. DASAR TEORI ....................................................................................... 4 2.1. Arduino Uno .................................................................................... 4 2.1.1. Mikrokontroler ATmega328 ......................................................... 5 2.1.2. Catu Daya Arduino Uno................................................................ 8 2.1.3. Memori .......................................................................................... 9 2.1.4. Komunikasi ................................................................................. 10 2.1.5. Pemrograman .............................................................................. 10 2.2. RFID ( Radio Frequency Identification) ........................................ 10
vii
2.2.1. Pembaca RFID (RFID Reader) ................................................... 11 2.2.2. Tag RFID ................................................................................... 12 2.2.3. Frekuensi Kerja RFID ................................................................. 13 2.2.4. Akurasi RFID ............................................................................. 14 2.3. Transistor NPN C945 .................................................................... 15 2.4. Motor Servo ................................................................................... 16 2.5. Solenoid ......................................................................................... 18 3.5.1. Sistem Kerja Solenoid ................................................................. 19 2.6. LCD Character 2x16 ...................................................................... 20 2.7. Buzzer sebagai alarm ...................................................................... 21 BAB 3. PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM ..................................... 22 3.1. Diagram Blok Rangkaian ............................................................... 22 3.2. Rangkaian Arduino uno ................................................................ 23 3.3. Rangkaian LCD Character 2x16 ................................................... 24 3.4. Rangkaian Motor Servo 1800 ......................................................... 25 3.5. Rangkaian RFID Reader ................................................................ 26 3.6. Rangkaian buzzer ........................................................................... 27 3.7. Rangkaian Relay ........................................................................... 27 3.8. Flow Chart ...................................................................................... 29 3.9. Perancangan Program C Arduino .................................................. 30 BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA ............................................................ 34 4.1. Pengujian LCD ............................................................................... 34 4.2. Pengujian Rangkaian Motor Servo ................................................ 36 4.3. Pengujian Rangkaian Relay ........................................................... 37
viii
4.4. Pengujian buzzer ............................................................................ 39 4.5. Pengujian sensor RFID .................................................................. 41 BAB 5. 42SIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 42 5.1. Simpulan ........................................................................................ 42 5.2. Saran ............................................................................................... 42 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 43 LAMPIRAN ......................................................................................................... 44
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
1. Bentuk Fisik Arduino Uno ................................................................................. 4 2. Bentuk Fisik Mikrokontroller ATmega328 ........................................................ 5 3. Konfigurasi pin IC ATmega328 ......................................................................... 6 4. Cara Kerja RFID ............................................................................................... 11 5. RFID 13,5 MHz Buatan Itead Studio ................................................................ 15 6. a. transistor NPN dan b. C945Simbol tipe transistor ........................................ 16 7. Motor Servo ...................................................................................................... 17 8. Solenoid ............................................................................................................ 18 9. Cara Kerja Solenoid .......................................................................................... 19 10. Pergerakan Solenoid........................................................................................ 19 11. LCD Character 2 x 16 ..................................................................................... 20 12. Komponen Buzzer ........................................................................................... 21 13. Diagram Blok Sistem ...................................................................................... 22 14. Skematik Arduino Board ................................................................................ 23 15. Rangkaian LCD Character 2x16 .................................................................... 25 16. Gambar rangkaian motor servo ....................................................................... 25 17. Pin dari RFID Reader ...................................................................................... 26 18. Rangkaian RFID Module ................................................................................ 26 19. Rangkaian buzzer ............................................................................................ 27 20. Rangkaian Relay Pengendali kunci ................................................................. 27 21. Flow chart cara kerja pengaman pintu rumah menggunakan RFID ............... 29 22. tampilan IDE Arduino ..................................................................................... 30
x
23. Titik Pengujian pada LCD .............................................................................. 34 24. Hasil Pengujian LCD ...................................................................................... 36 25. Pengujian rangkaian motor servo dan titik ujinya (TP) .................................. 36 26. Relay 12 Volt .................................................................................................. 37 27. Pengujian rangkaian Relay dan titik ujinya (TP) ............................................ 37 28. Buzzer aktif high ............................................................................................. 40 29. Tag card (kartu) .............................................................................................. 41
xi
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
1. Spesifikasi Arduino ............................................................................................. 5 2. Spesifikasi RFID 13.5 MHz Modul .................................................................. 15 3. Fungsi PIN LCD Character 2x16 ...................................................................... 20 4. Konfigurasi pin Arduino dengan RFID ............................................................ 23 5. Konfigurasi pin Arduino dengan LCD .............................................................. 24 6. Konfigurasi pin Arduino dengan Relay ............................................................ 24 7. Konfigurasi pin Arduino dengan Motor Servo ................................................. 24 8. Konfigurasi pin Arduino dengan Buzzer ........................................................... 24 9. Hasil Pengukuran titik-titik pengujian pada LCD ............................................. 34 10. Hasil Pengujian Motor Servo .......................................................................... 37 11. Pengujian Relay .............................................................................................. 38 12. Pengujian Buzzer ............................................................................................ 40 13. Pengujian tag RFID Secara Horizontal ........................................................... 41 14. Pengujian tag RFID Secara Vertikal ............................................................... 41
xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Pada saat ini banyak sekali terjadi pencurian dengan cara membobol langsung rumah seseorang baik dalam keadaan kosong maupun sedang dihuni. Terkadang kita merasa yakin bahwa pada saat ditinggal maupun saat kita sedang santai di dalam rumah, rumah kita berada pada posisi terkunci dengan rapat dan merasa aman dengan sejumlah kunci ekstra yang terpasang pada pintu. Namun pada kenyataan kasus pembobolan rumah pada zaman sekarang, para pencuri dengan mudah membuka kunci-kunci yang terpasang hanya dengan seutas kawat atau pun dengan kunci tiruan lainnya. Keahlian para pencuri semakin hebat, oleh karena itu harus dipikirkan bagaimana caranya agar rumah tetap terjaga dan bebas dari para pencuri atau pembobol. Banyak cara yang bisa dilakukan diantaranya dengan memasang kunci ekstra yang jumlahnya banyak sehingga membuat pencuri enggan membobol rumah, namun apakah dirasa nyaman ketika ingin masuk ke dalam rumah harus membuka satu persatu kunci ekstra sebelumnya dengan harus memenuhi saku yang mengganggu kenyamanan saat berpergian. Pertimbangan diatas dan lain-lain maka penulis akan merancang dan membangun sebuah sistem dalam tulisan Tugas Akhir dengan judul : “perancangan dan pembuatan alat pengaman pintu rumah menggunakan RFID
berbasis
mikrokontroler
ATmega328”
1
yang
tentunya
dengan
2
pengamanan yang tinggi. Rancangan keamanan ini tidak mengandalkan mekanik sebagai interfacenya melainkan menggunakan perangkat elektronik yang cukup sulit untuk dibobol karena selain diperlukan pengetahuan mengenai elektronik mereka juga harus memiliki pengetahuan dibidang pemrograman dan teknologi informasi yang tentunya juga tidak akan merepotkan kita dengan banyak kunci. 1.2. Rumusan Masalah Sehubungan dengan latar belakang tersebut di atas maka timbul permasalahan sebagai berikut: 1.2.1. Bagaimana menentukan komponen-komponen yang digunakan dalam suatu sistem keamanan pada sebuah pintu dengan menggunakan RFID berbasis mikrokontroller ATmega328 ? 1.2.2. Bagaimana merancang suatu system pengaman pintu menggunakan RFID Berbasis Mikrokontroler ATmega328 ? 1.2.3. Bagaiman
merealisasikan
software,
alat
pengaman
pintu
rumah
menggunakan RFID Berbasis Mikrokontroler ATmega328 ? 1.3. Batasan Masalah Adapun matasan masalah yang akan dibahas adalah: 1.3.1. Hanya menggunakan teknologi RFID pada satu pintu saja. 1.3.2. Penggunaan tag card RFID hanya tiga buah saja. 1.3.3. Pemograman perangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan Tugas Akhir ini menggunakan bahasa C Arduino. 1.3.4. Tidak membahas masalah komunikasi card RFID dan tag RFID. 1.3.5. RFID yang digunakan yaitu frekuensi 13,5MHz.
3
1.4. Tujuan Penulisan Tujuan dari perancangan alat pada tugas akhir ini adalah: 1.4.1. Untuk mendeskripsikan penentuan komponen-komponen yang digunakan dalam suatu system keamanan pada sebuah pintu dengan menggunakan RFID Berbasis Mikrokontroller ATmega328. 1.4.2. Untuk mendeskripsikan perancangan dan pembuatan suatu sistem pengaman
pintu
mengunakan
RFID
Berbasis
Mikrokontroller
ATmega328. 1.4.3. Untuk mendeskripsikan perealisasian software, alat pengaman pintu rumah menggunakan RFID Berbasis Mikrokontroller ATmega328. 1.5. Teknik Pengumpulan Data dan Metode Penelitian Dalam pelaksanaan pembuatan Tugas Akhir ini, penulis menggunakan metode penelitian, adalah sebagai berikut: 1.5.1. Studi literatur dan referensi, yaitu mempelajari buku-buku dan juga makalah-makalah dari internet yang berhubungan dengan mikrokontroller. 1.5.2. Studi konsultasi, yaitu berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing ataupun orang-orang yang berkompeten dalam bidang mikrokontroller. 1.5.3. Metode pembuatan software, yaitu membuat suatu program yang akan digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini yaitu menggunakan bahasa C. 1.5.4. Metode pembuatan hardware, yaitu menetapkan rangkaian elektronika dan mekanik yang akan dipakai dalam pembuatan Tugas Akhir ini. 1.5.5. Studi praktik, yaitu melakukan percobaan dan penelitian untuk mendapatkan data-data dengan spesifikasi yang diinginkan.
