BAB II DASAR TEORI. sebelumnya yang telah tersimpan dalam perangkat fingerprint[1].

BAB II DASAR TEORI

2.1 Sistem Biometrika

Sistem biometrika merupakan suatu teknologi pengenalan diri dengan menggunakan bagian tubuh atau perilaku manusia. Biometrika berasal dari kata bio dan metrics. Bio berarti hidup sedangkan metrics berarti mengukur. Biometrika berarti mengukur karakteristik pembeda pada badan atau perilaku seseorang yang digunakan untuk melakukan pengenalan secara otomatis terhadap indentitas orang tersebut, dengan membandingkannya dengan karakteristik yang sebelumnya yang telah tersimpan dalam perangkat fingerprint[1].

Secara umum karakteristik pembeda sistem biometrika dapat dibedakan menjadi 2 yaitu: karakteristik fisiologis atau fisik (physical characteristic), yang merupakan jenis sistem biometrik yang dikembangkan berdasarkan keberadaan fisik dan karakteristik fisiologis seseorang yang meliputi: sidik jari, ukuran jari, ukuran tangan, wajah, iris mata, retina mata, telinga, vena tangan, bau badan DNA, panas wajah dan sidik telapak tangan. karakteristik perilaku (behavioral characteristic) yang merupakan jenis sistem biometrik yang dikembangkan berdasarkan perilaku seseorang yang meliputi: suara, tanda tangan, cara mengetik, cara berjalan[1]

2.2 Sidik Jari

Sidik jari merupakan identitas pribadi yang tidak mungkin ada yang menyamainnya. Sifat-sifat atau karakteristik yang dimiliki oleh sidik jari adalah parennial nature yaitu guratan-guratan pada sidik jari yang melekat pada manusia

seumur hidup, immutability yang berarti bahwa sidik jari seseorang tak akan pernah berubah kecuali sebuah kondisi yaitu terjadi kecelakaan yang serius sehingga mengubah pola sidik jari yang ada dan individuality yang berarti keunikan sidik jari merupakan originalitas pemiliknya yang tidak mungkin sama dengan siapapun dimuka bumi ini sekalipun pada seseorang yang kembar identik[2].

Ilmu yang mempelajari sidik jari adalah Daktiloskopi yang berasal dari bahasa Yunani yaitu dactylos yang artinya jari jemari atau garis jemari dan scopein yang artinya mengamati. Sidik jari merupakan struktur genetika dalam bentuk rangka yang sangan detail dan tanda yang melekat pada diri manusia yang tidak dapat dihapus atau dirubah. Sidik jari ibarat barcode diri manusia yang menandakan tidak ada pribadi yang sama. Penelitian sidik jari sudah dilakukan sejak masa lampau. Penelitian ini berkembang menjadi sebuah disiplin ilmu yang disebut dengan dermatoglysphics, yakni ilmu yang mempelajari pola guratan kulit (sidik jari) pada telapak tangan dan kaki. Dermatoglysphics berasal dari kata ”derm” berarti kulit dan “glyph” berarti ukuran[2].

Karakteristik sidik jari merupakan gabungan dari pola bukit (ridge) dan lembah (valley). Bentuk dari bukit dan lembah merupakan kombinasi dari faktor genetik dan faktor lingkungan. DNA memberikan arah dalam pembentukan kulit ke janin, namun pembentukan sidik jari pada kulit itu sendiri merupakan suatu kejadian acak (random). Inilah yang menjadi suatu alasan mengapa setiap jari seseorang memiliki sidik jari yang berbeda-beda dengan orang lain, bahkan pada kembar identik[1].

scanner 2.3 Sensor Sidik Jari

Dibawah ini merupakan struktur umum dari scanner sidik jari dimana sebuah sensor membaca permukaan jari dan merubah pembacaan analog kedalam digital melalui sebuah A/D konverter (analog ke digital), sebuah modul interface bertanggung jawab untuk berkomunikasi (mengirim gambar, menerima perintah, dan sebagainya) dengan alat luar (arduino/mikrokontoler). Sebagian besar sistem pengenalan diri tidak menyimpan gambar sidik jari tetapi hanya menyimpan numerik dari extract feature[2].

Arduino

Gambar 2.1 Diagram dari scanner sidik jari[2,3]

2.3.1 Sensor Optik

Dengan cara ini, pola sidik jari direkam dengan menggunakan cahaya. Alat perekam yang digunakan berupa fingerprint. Tempat untuk meletakkan ujung jari disebut permukaan sentuh. Di bawah permukaan sentuh, terdapat pemancar cahaya yang menerangi permukaan jari. Hasil pantulan cahaya dari ujung jari

Sidik jari

A/D Konverter

ditangkap oleh alat penerima yang selanjutnya menyimpan gambar sidik jari tersebut ke dalam data base. Metode ini mudah dilakukan dan tidak membutuhkan biaya yang mahal[2].

Jari menyentuh sisi atas dari kaca prisma, tapi ridges mulai bersentuhan dengan permukaan prisma, bekas valley pada jarak pasti. Pada sisi kiri prisma menerangi melalui suatu cahaya yang menyebar. Cahaya masuk ke prisma dicerminkan pada valley, dan secara acak menyebar (menyerap) pada ridges. Pantulan yang kurang memberikan ridges menjadi berbeda-beda dari valleys. Sinar cahaya keluar dari sisi kanan prisma dan fokus melalui lensa diatas CCD atau CMOS sensor gambar[2]

.

Sidik Jari

Ridges

Valley Glass Prisma

Lensa

Let Light

CCD or CMOS

Gambar 2.2 : Sensor optik[2]

Percobaan Newton menjelaskan bahwa cahaya putih (polikromatis) bila dilewatkan terdapat prisma akan mengalami gejala disperse yaitu gejala peruraian cahaya putih menjadi cahaya monokromatik (merah, jingga, kuning, hijau, biru,

nila, dan ungu), cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Dispersi pada prisma terjadi karena adanya perbedaan indeks bias kaca setiap warna cahaya[2].

Gambar 2.3 : Gejala dispersi cahaya[2]

2.4 Arduino

Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama, yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip IC (integrated circuit) yang bisa dipogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas sebagai otak yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik[4]

.

Secara umum, arduino terdiri dari dua bagian, yaitu:

b. Software arduino yang juga open source, meliputi software arduino IDE untuk menulis program dan driver untuk koneksi dengan komputer.

Munculnya arduino menjadikannya sebagai tren teknologi yang revolusioner. Arduino terbuka untuk semua yang ingin mengembangkan suatu sistem interaktif berbasis mikrokontroler, baik untuk kalangan mahasiswa, pelajar, profesional, bahkan pemula sekalipun. Pengguna dapat memiliki arduino sesuai kebutuhannya, karena arduino dibuat dalam beberapa jenis diantaranya yaitu: arduino diecimila, duemilanove, UNO, lenardo, mega, nano, due, yun dan berbagai jenis arduino lainnnya[4].

2.4.1 Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 adalah tipe kedua paling umum digunakan dari keluaran arduino UNO. Bentuk fisik arduino mega 2560 dapat dilihat pada Gambar 2.5. Arduino Mega 2560 tipe ini memiliki memori sebesar 256 Kb (8 kali lebih besar dari pada arduino UNO). Arduino tipe ini juga memiliki 54 pin yang berfungsi sebagai input dan output. 16 diantaranya pin analog dan 14 pin adalah pin PWM (Pulse Width Modulation). Dilengkapi dengan osilator kristal 16 MHz. USB merupakan koneksi yang digunakan arduino untuk terhubung ke PC[3]

.

Berikut ini adalah spesifikasi arduino Mega 2560:

Mikrokontroler : ATmega2560

Tegangan Operasional : 5V Tegangan Masukan (direkomendasi) : 7-12V Tegangan masukan (batas) : 6-20V

Pin Digital I/O : 54 (14 pin untuk keluaran PWM)

Analog input pins : 16

Arus DC per I/O Pin : 40 mA

Arus DC for 3.3V Pin : 50 mA

Memori Flash : 256 Kb (8 Kb digunakan untuk

bootloader)

SRAM : 8 Kb

EEPROM : 4 Kb

Clock Speed : 16 MHz

Gambar 2.4 : Arduino Mega2560[3]

Agar arduino dapat beroperasi dibutuhkan program. Program merupakan perintah yang disampaikan pengguna ke arduino untuk dilaksanakan. Tanpa adanya program arduino tidak akan beroperasi.

2.4.1.1 Mikrokontroler ATMega 2560

Mikrokontroler ATMega 2560 merupakan komponen utama dari sistem minimum arduino mega 2560. Konfigurasi pin ATMega 2560 dapat dilihat pada Gambar 2.5. Pada arduino mikrokontroler dianologika sebagai pusat penyimpanan dan pemrosesan data. Mikrokontroler ATMega 2560 adalah mikrokontroler keluaran dari Atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) Dimana proses eksekusi intruksi lebih cepat dibandingkan CISC (Completed Instruction Set Computer)[3].

2.4.1.2 Memori Program

Arduino Mega 2560 memiliki 250 Kb on-chip in-system reprogrammable flash memory sebagai tempat menyimpan pogram. Memori flash ini dibagi ke dalam dua bagian, yaitu bagian program bootloader dan aplikasi. Bootloader adalah program kecil yang dieksekusi saat setelah pertama kali sistem dinyalakan. Bootloader ini bekerja seperti sistem yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor seperti terlihat pada Gambar 2.6[3].

Address (HEX) 0

0x7FFF/0xFFFF/0x1FFFF

Gambar 2.6 : Peta Memori Program[3]

2.4.1.3 Memori Data

Berbeda dari memori program, memori data digunakan untuk menyimpan data bukan program. Memori data pada mikrokontroler ATMega 2560 terbagi atas SRAM dan EEPROM[3].

a. SRAM

SRAM yang dimiliki arduino Mega 2560 terbagi menjadi beberapa bagian seperti terlihat pada Gambar 2.7. 32 lokasi digunakan untuk register umum. 64 lokasi digunakan untuk I/O register seperti register ADCH, ADCL. 8K lokasi

Application Flash Section

digunakan untuk internal SRAM dan 64K lokasi digunakan untuk eksternal SRAM[3]. Address (HEX) 0 – 1F 20 – 5F 60 – 1FF 200 – 21FF 2200 – FFFF

Gambar 2.7 : Peta Memori Program[3]

b. EEPROM

Arduino Mega 2560 memiliki 4 Kb EEPROM memiliki kemampuan untuk menyimpan data secara konsisten walaupun catu daya telah dimatikan. Dengan kata lain EEPROM bersifat nonvolatile[3].

2.4.1.4 Pin I/O

Arduino Mega 2560 memiliki masing-masing dari 54 pin digital yang dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran menggunakan fungsinya pinMode(), dan menentukan proses penulisan atau pembacaan data I/O menggunakan fungsi digitalWrite() dan digitalRead(). Setiap pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin mampu menerima atau menghasilkan arus maksimum sebesar 40 mA dan memiliki 20-50 K Ohm resistor pull-up internal (diputus secara default)[4]. Pin digital ini selain berfungsi sebagai masukan atau keluaran digital juga memiliki kegunaan khusus yaitu:

32 Registers 64 I/O Registers 416 External I/O Registers Internal SRAM (8192 x 8) External SRAM (0 – 64K x 8)

 Komunikasi serial: Serial disediakan pada pin 0 (RX)dan pin 1 (TX), serial 1 yaitu pada pin 19 (RX)dan pin 18 (TX), serial 2 pin 17 (RX) dan pin 16 (TX) serial 3 disediakan pada pin 15 (RX) dan pin 14 (TX). TX dan RX merupakan pin yang bekerja sebagai pengirim dan penerima data serial.

 External interupt: Interupt 0 disediakan pada pin 2, interupt 1 yaitu pada pin 3, interupt 2 yaitu pada pin 21, interupt 3 yaitu pada pin 20, interupt 4 yaitu pada pin 19, interupt 5 yaitu pada pin 18. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupt pada nilai rendah, sisi naik atau turun, atau pada saat terjadi perubahan nilai.

 PWM: Pin 0-13 menyediakan keluaran PWM 8-bit

 SPI: Pin 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK) dan 53 (SS), pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library.

 LED: Pin 13 terhubung dengan LED built-in. Kondisi LED akan mengikuti kondisi pin 13 ini. Ketika pin bernilai HIGH maka LED menyala, ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam.

 12C: Pin 13 terhubung dengan LED built-in. Kondisi LED akan mengikuti kondisi pin 13 ini. Ketika pin bernilai HIGH maka LED menyala, ketika pin bernilai LOW maka LED akan padam.

Selain fitur di atas arduino Mega 2560 memiliki 16 masukan analong yaitu: pin A0 sampai A15, setiap pin menyediakan resolusi sebanyak 10 bit. Secara defaul pin mengukur nilai tegangan dari ground 0V hingga 5V, meskipun begitu pengguna dapat mengganti nilai batas atas dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference()[3].

2.4.1.5 Power

Arduino dapat diberikan catuan daya melalui koneksi USB atau power supply dari luar (external power supply) seperti melalui Adaptor DC atau baterai. Dihubungkan pada power pin (Gnd dab Vin). Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan power jack, dapat jug Jangkauan tegangan yang dapat disuplai ke arduino sebesar 6-20 Volt. Namun tegangan yang direkomendasikan yaitu dari 7-12 Volt[4].

2.4.1.6 Komunikasi Serial

Komunikasi serial merupakan metode penerimaan data melalui sebuah kawat konduktor dalam satuan waktu tertentu. Transfer bit demi bit dilakukan sebanyak 8 kali untuk menyelesaikan transfer data satu byte data. Komunikasi serial memiliki kelebihan dibanding komunikasi paralel yaitu: sebagai alternatif yang lebih murah, karena pada komunikasi paralel menggunakan 8 jalur konduktor untuk mentransfer 8 bit data sekaligus.

Transmisi data secara seri dapat dilakukan secara singkron atau asinkron. Dikatakan sinkron ketika sisi pengirim dan sisi penerima menggunakan clock bersama. Sebaliknya dikatakan asinkron ketika sisi pengirim dan sisi penerima menggunakan clock masing-masing tersendiri tentunya dengan frekuensi clock yang hampir sama.

Komunikasi serial pada arduino Mega 2560 ke PC adalah melalui USB. Untuk dapat berkomunikasi dengan PC arduino menggunakan komunikasi serial jenis UART. Data yang kemudian dikonversi oleh chip ATMega82U yang telah terprogram untuk bertugas mengatasi data serial dari UART untuk sampai ke PC melalui kabel USB ataupun sebaliknya[3].

Agar komunikasi serial dapat beroperasi dengan baik awalnya setiap jenis komunikasi baik sinkron maupun asinkron di arduino haruslah dilakukan inisialisasi terlebih dahulu. Inisialisasi dilakukan dengan cara memanggil fungsi misalnya: Serial.begin(), SPI.begin, Wire.begin() pada saat memprogram. Setiap pemanggilan fungsi inisialisasi tadi pada dasarnya adalah melakukan pengaturan pada bit-bit register komunikasi serial yang bersangkutan[3].

a. UART

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) merupakan bagian dari komunikasi serial. Pada dasarnya seluruh proses pada prosesor dilakukan secara paralel. Pada sisi pengirim UART berfungsi sebagai komponen yang mengkonversi menjadi data paralel ke serial untuk dikirim ke penerima melalui sebuah kawat konduktor. Pada sisi penerima UART data serial yang diterima dikonversi menjadi data paralel. Dengan kata lain setiap perangkat yang memiliki fasilitas UART memiliki dua shift register sekaligus yaitu register jenis PISO (Paralel In Serial Out) yang digunakan ketika perangkat bertindak sebagai pengirim dan register jenis SIPO (Serial In Paralel Out) yang digunakan ketika perangkat bertindak sebagai penerima.

Pada prakteknya transmisi 8 bit data yang dilakukan dengan metode ini akan memerlukan pengiriman 10 bit. Terdapat dua bit tambahan yaitu bit pertama adalah start bit umumnya berlogika 0 (low) dan bit terakhir adalah stop bit umumnya berlogika 1 (high). Seperti yang terlihat pada Gambar 2.8[3].

Gambar 2.8 : Format Data UART[3]

2.5 Sistem Loker

Pada perancangan sistem keamanan loker menggunakan sistem biometrik sidik jari, keberadaan mikrokontroler sangat penting. Mikrokontroler berfungsi sebagai pengendalian data input dan output[5].

Prinsip kerja alat ini adalah data diinput menggunakan fingerprint berupa pola sidik jari yang diambil dengan menggunakan sensor fingerprint. Pola-pola yang telah dikenali disimpan dalam perangkat arduino sebagai referensi untuk pembukaan kunci (door lock). Pola sidik jari yang tersimpan bersifat sementara selama loker terkunci. Pola sidik jari dapat diubah untuk pengguna berikutnya.

2.5.1 Solenoid Door lock (kunci elektronik)

Solenoid door lock atau solenoid kunci pintu adalah alat elektronik yang dibuat khusus untuk pengunci pintu. Alat ini sering digunakan pada kunci pintu otomatis. Solenoid ini akan bergerak/bekerja apabila diberi tegangan. Tegangan solenoid kunci pintu ini rata-rata yang dijual dipasaran adalah 12 volt, tapih ada juga yang 6 volt dan 24 volt. Pada kondisi normal solenoid dalam posisi tuas memanjang/terkunci. Jika diberi tegangan tuas akan memendek/terbuka. Solenoid

ini bisa digabungkan dengan sistem pengunci elektrik berbasis fingerprint dan password. Cocok dipakai untuk pengunci pintu atau locker/lemari[6].