PERANCANGAN STAND ALONE RFID READER UNTUK
APLIKASI SISTEM KEAMANAN PINTU
Laporan ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program Sarjana S1 di Jurusan Teknik Elektro
Oleh : Rahman Sanandra
13105015
Dosen Pembimbing : 1. Muhammad Aria, MT. 2. Levy Olivia Nur, MT.
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN STAND ALONE RFID READER UNTUK APLIKASI SISTEM KEAMANAN PINTU
Oleh : Rahman Sanandra
13105015
Laporan ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program Sarjana S1 di Jurusan Teknik Elektro
Disetujui dan disahkan di Bandung pada tanggal : __________________________________
Pembimbing I
Muhammad Aria, MT. NIP. 4127 70 04 008
Pembimbing II
Levy Olivia Nur, MT. NIP. 4127 70 04 014
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
SISTEM KEAMANAN PINTU
Oleh : Rahman Sanandra
13105015
Laporan ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program Sarjana S1 di Jurusan Teknik Elektro
Disetujui dan disahkan di Bandung pada tanggal : __________________________________
Mengetahui,
Penguji I
Tri Rahajoeningroem, MT. NIP. 4127 70 04 015
Penguji II
ABSTRAK
Teknologi Radio Frrequency Identification (RFID) merupakan sebuah teknologi pengidentifikasian suatu objek dengan memanfaatkan frekuensi radio. Kelebihan yang dimiliki teknologi ini dengan teknologi identifikasi lainnya menjadi daya tarik bagi para pengembang teknologi untuk lebih memanfaatkannya. Penggunaannya yang masih mengandalkan perangkat komputer sebagai penyimpan database, mengakibatkan sistem tersebut tidak efisien dalam hal biaya dan tempat.
Dari masalah di atas, maka diharapkan sistem dalam tugas akhir ini dapat bekerja secara stand alone. Sehingga sistem dapat bekerja tanpa sebuah perangkat komputer sebagai media penyimpan database. Oleh karena itu, digunakan sebuah memori eksternal yang berfungsi sebagai media penyimpanan tersebut. Sebagai pengontrol dari sistem ini adalah AT89S8252. Sedangkan untuk reader RFID adalah ID-12 yang dapat memancarkan frekuensi radio sebesar 125KHz dengan menggunakan tag pasif sebagai transponder.
Data pada tag RFID dibaca oleh reader, kemudian diolah dalam mikrokontroler dan mencocokkan data tersebut dengan data yang disimpan dalam memori eksternal. Kemudian mikrokontroler akan membuka kunci solenoid untuk beberapa saat. Selain itu, respon dari kunci solenoid setelah reader melakukan pembacaan terhadap tag bergantung pada banyaknya data yang tersimpan dalam memori ekternal. Semakin banyak data, maka semakin lama waktu responnya.
Radio Frequency Identification (RFID) Technology is a technology to identify an object using radio frequency. The superiority of this technology compared with other identification technology attracted the technology developer to develop it. The use of a computer equipment as database storage on its application makes the system inefficient on cost and space.
The system which is used in this final assignment will be working as stand alone. The system will be working without computer equipment as the database storage media. An external memory is used to replace it. The controller of this system is an AT89S8252 and the reader will be using ID-12 which work on radio frequency range of 125KHz and using the passive transponder.
The reader read the data inside the RFID tag and then the microcontroller process and matched the data with the data which are stored inside the external memory. The microcontroller will open the solenoid key for a short amount of time. The response of solenoid key after the reader read the tag depend on quality of data which are stored inside the external memory. The more data that need to be read, the time respons will be longer.
vi
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb,
Alhamdulillah, Puji Syukur kehadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan Ridho dan Rahmat-Nya kepada kita semua, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul:
“PERANCANGAN STAND ALONE RFID READER UNTUK APLIKASI SISTEM KEAMANAN PINTU”
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis berpegang pada teori yang ada dan bimbingan dari dosen pembimbing serta kepada pihak–pihak lain yang sangat membantu. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat akademis dalam menempuh pendidikan program Sarjana S1 di Jurusan Teknik Elektro, Universitas Komputer Indonesia.
Tak ada gading yang tak retak, bahwa pada tugas akhir ini masih terdapat banyak kelemahan dan kekurangan, meskipun penulis telah berusaha untuk melakukan yang terbaik. Segala kekurangan adalah milik kita dan segala kelebihan hanyalah milik Allah SWT. Akhir kata penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat memberi manfaat bagi penulis dan rekan-rekan mahasiswa pada khususnya serta seluruh pembaca pada umumnya.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb.
Bandung, Juli 2009
vii
Alhamdulillah, atas segala limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayah-Nya sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Penulis menyadari bahwa terwujudnya tugas akhir ini tak lepas dari bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati kami sampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak, Ibu dan semua anggota keluarga yang telah bekerja keras untuk membiayai penulis sehingga dapat kuliah dan menyelesaikan tugas akhir ini. Serta terima kasih atas do’a dan dorongan yang diberikan selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Muhammad Aria, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro dan dosen pembimbing I serta Ibu Levy Olivia, MT. selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan ilmu, pengarahan, bimbingan, dan masukan-masukan kepada penulis sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
3. Bapak Prof. Dr. Ir. Ukun Sastraprawira, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Komputer Indonesia.
viii
5. Para dosen Teknik Elektro, baik dosen tetap maupun dosen luar biasa yang telah mengajar dan membimbing kita semua. Jasa yang sangat luar biasa bagi kami sehingga kami menjadi tahu tantang banyak hal.
6. Teman-teman satu perjuangan di jurusan Teknik Elektro yang bersedia memberi bantuan yang dibutuhkan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Tanpa kalian hidup menjadi hampa, tidak ada warna. Khususnya pada salah satu teman terbaik saya yang rela meluangkan waktunya (Suryono), sukses selalu dan maju terus pantang menyerah.
7. Semua staf Jurusan dan Universitas yang telah membantu dalam mengurusi segala macam administrasi dan sebagainya. Semoga dapat lebih dekat dengan mahasiswa dan lebih membantu lagi.
ix
Kata Pengantar……….. vi
Ucapan Terima Kasih……… vii
Daftar Isi……… ix
Daftar Gambar………... xiii
Daftar Tabel………... xv
BAB I PENDAHULUAN……… 1
1.1 Latar Belakang………... 1
1.2 Tujuan………... 3
1.3 Batasan Masalah………... 3
1.4 Rumusan Masalah………. 3
1.5 Metode Penelitian………... 4
1.6 Sistematika Penelitian………... 4
BAB II TEORI DASAR……….. 6
2.1 Radio Frequency Identification (RFID)………... 6
2.1.1 Tag RFID……… 8
2.1.2 Reader RFID………... 11
2.1.3 Databases……… 11
2.1.4 Frekuensi RFID………... 12
2.1.5 Kategori Sistem RFID……….... 14
2.2 Mikrokontroler………... 15
x
2.2.2 Mikrokontroler AT89S8252………... 17
2.2.3 Konfigurasi Mikrokontroler AT89S8252………... 18
2.2.3.1 Port 0………... 19
2.2.6.1 Program Counter………... 26
2.2.6.2 Akumulator……… 26
2.2.6.3 Stack Pointer Register………... 27
2.2.6.4 Program Status Word……… 27
xi
2.3.5 Pemilihan Kondisi (Selection)……… 32
2.3.5.1 Pilihan Tunggal………... 32
2.3.5.2 Pilihan Ganda……… 33
2.3.5.3 Pilihan Majemuk………... 33
2.3.5.4 Struktur Case (Statement Switch)……….. 34
2.3.6 Pengulangan (Looping)………... 34
2.3.6.1 Struktur For………... 34
2.3.6.2 Struktur For Bersarang………... 35
2.3.6.3 Struktur While……… 35
2.3.7 Subprogram/ Fungsi……… 36
2.3.7.1 Pendeklarasian dan Pendefinisian Fungsi………... 37
2.3.7.2 Fungsi yang Mengembalikan Nilai………... 37
2.4 Komunikasi Serial RS232………. 38
2.5 Multi Media Card (MMC)……… 40
2.5.1 Deskripsi Umum………. 40
2.5.2 Komunikasi Data SPI………... 41
BAB III PERANCANGAN STAND ALONE RFID READER………….... 46
3.1 Perancangan Sistem……….. 46
3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)………... 47
3.2.1 Reader RFID………... 47
3.2.2 Mikrokontroler AT89S8252………... 48
xii
3.2.4 Catu Daya……… 51
3.2.5 RS232 Converter……… 52
3.2.6 Relay………... 53
3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)……… 54
3.3.1 Program Utama………... 55
3.3.2 Program Delay……… 57
3.3.3 Program Penerimaan Data Serial……… 57
3.3.4 Program SPI……… 59
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM……… 61
4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya……….. 61
4.2 Pengujian RFID Reader……… 62
4.3 Pengujian Rangkaian Minimum Mikrokontroler……….. 64
4.4 Pengujian Rangkaian Solenoid………. 65
4.5 Pengujian Memori……… 66
4.6 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan……….. 70
BAB V PENUTUP………... 73
5.1 Kesimpulan………... 73
5.2 Saran………. 73
Daftar Pustaka
xiii
Gambar 2.1 Komponen Utama Suatu Sistem RFID………. 8
Gambar 2.2 Tag RFID atau Transponder………. 9
Gambar 2.3 Beberapa Jenis IC yang Digunakan untuk Reader RFID……….. 11
Gambar 2.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S8252………... 19
Gambar 2.5 Susunan Register Dasar MCS51………... 26
Gambar 2.6 IC Serial MAX232……… 38
Gambar 2.7 Konfigurasi DB9 sebagai Komunikasi Serial (RS232)………… 39
Gambar 2.8 Konfigurasi Pin MMC/SD Card……… 40
Gambar 2.9 Prosedur Operasi SPI……… 43
Gambar 2.10 Format Penerimaan Karakter (CPHA = 0)………. 44
Gambar 2.11 Format Pengiriman Karakter (CPHA = 1)……….. 44
Gambar 3.1 Blok Diagram Stand alone RFID Reader……….. 46
Gambar 3.2 Rangkaian Sederhana RFID Reader dengan ID-12……….. 48
Gambar 3.3 Sistem Minimum AT89S8252………... 49
Gambar 3.4 Rangkaian MMC/ SD Card………... 51
Gambar 3.5 Rangkaian Catu Daya……… 52
Gambar 3.6 Rangkaian RS232 Converter………. 53
Gambar 3.7 Rangkaian Buffer Sebagai Pengontrol Relay……… 54
Gambar 3.8 Flowchart Utama………... 56
Gambar 3.9 Flowchart Program SPI………. 60
Gambar 4.1 Hasil Pembacaan Osiloskop Dalam Mengukur Frekuensi ID-12. 62 Gambar 4.2 Hasil Pengambilan Data Sebuah Tag RFID……….. 64
xiv
xv
Tabel 2.1 Perbedaan RFID dan Barcode………... 7
Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port 1………. 20
Tabel 2.3 Fungsi Alternatif Port 3………. 21
Tabel 2.4 Kapasitas Memori Mikrokontroller Seri AT89X………. 23
Tabel 2.5 Fungsi Masing-Masing Pin dari DB9………... 40
Tabel 2.6 Fungsi Masing-Masing Pin pada MMC……… 41
Tabel 3.1 Fungsi Pin Mikrokontroler dengan Rangkaian Lain………. 50
Tabel 3.2 Hubungan Pin MAX232 dengan Rangkaian Lain……… 53
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Catu Daya……….. 61
Tabel 4.2 Jarak Baca Reader Terhadap Tag Pasif RFID……….. 63
Tabel 4.3 Kondisi Reader Terhadap Tag RFID……… 63
Tabel 4.4 Hasil Pengukuaran pada Masing-Masing Port AT89S8252………. 65
DAFTAR PUSTAKA
[1] Patrick J. Sweeney II. RFID For DUMMIES. Indiana: Wiley Publishing,Inc. 2005
[2] Goldburg. Joseph. Adilam EVAL – RFID. Adilam Electronics
[3] http://www.adilam.com.au/RFID/ID%20SERIES%20SR(2005-3-1)%20rev19.pdf, tanggal 19 Oktober 2008
[4] http://www.datasheet4u.com/html/A/T/8/AT89S8252_ATMELCorporation.p df.html, tanggal 25 Maret 2009
[5] http://www.datasheet4u.com/html/M/A/X/MAX232_Maxim.pdf.html, tanggal 23 Oktober 2008
[6] http://www.datasheet4u.com/html/A/T/2/AT24C08_ATMELCorporation.pdf. html, tanggal 27 Juli 2009
1.1 Latar Belakang
Kemajuan teknologi yang sangat pesat, mendorong manusia melakukan pengembangan-pengembangan dari teknologi yang telah mereka temukan. Salah satunya dalam hal identifikasi. Bagi mereka yang bergerak di bidang manufaktur, logistik, pergudangan, pasar swalayan, pelayanan keamanan, ada teknologi yang mungkin akan segera digunakan secara besar-besaran. Teknologi ini dinamakan Radio Frequency Identification (RFID). Kelebihan yang dimiliki teknologi ini dengan teknologi identifikasi lainnya menjadi daya tarik bagi para pengembang teknologi untuk lebih memanfaatkannya.
Teknologi ini sebenarnya telah ada sejak beberapa dekade yang lampau, bahkan ada yang mengatakan idenya ada sejak tahun 1940-an. Kemudian pada 1970-an teknologi ini dibuka untuk umum. Sedangkan produksi massalnya dimulai sejak 1999. Pemimpin teknologi di bidang ini adalah Texas Instrument, Philips, Sony, dan Intermec. Di Asia sendiri, teknologi ini mulai populer sejak tahun 2005. Sekarang ini, di Indonesia penggunaan RFID sudah mulai populer.
Banyak aplikasi yang dapat memanfaatkan sistem RFID ini, misalnya untuk sitem keamanan ruangan, keamanan perbelanjaan, bahkan hanya sekedar untuk identitas karyawan. Sistem RFID sendiri terdiri dari tiga komponen utama, yaitu tag atau transponder, reader, dan database. Tag RFID berfungsi sebagai alat pelabelan suatu objek yang di dalamnya terdapat sebuah data tentang objek tersebut. Kemudian reader RFID digunakan sebagai alat scanning atau pembaca informasi
2
yang ada pada tag RFID tersebut. Sedangkan database digunakan sebagai pelacak dan penyimpan informasi tentang objek-objek yang dimiliki oleh tag RFID.
RFID sendiri merupakan sebuah pengembangan dari sistem identifikasi sebelumnya, yaitu Barcode. Perbedaan yang mendasar antara RFID dengan barcode terletak pada cara scanning, yaitu cara pembacaan sebuah transponder atau alat yang digunakan sebagai pelabelan. Untuk barcode, biasanya scanning dilakukan secara langsung dan posisi antara tag dengan reader harus benar. Jika tidak maka tag tersebut tidak dapat terbaca oleh reader. Berbeda dengan RFID yang hanya dengan mendekatkan tag ke reader, maka tag tersebut dapat teridentifikasi.
Penggunaan RFID yang semakin merebak di Indonesia, membuat para ahli berlomba-lomba untuk mengembangkannya. Pada umumnya, komunikasi antara reader dengan database dilakukan secara serial. Penyimpanan database biasanya menggunakan sebuah PC atau perangkat komputer. Hal tersebut sangat tidak efisien jika dalam suatu sistem RFID, sebuah reader memerlukan sebuah perangkat komputer. Berapa banyak komputer yang akan kita gunakan apabila kita menggunakan banyak sistem RFID.
1.2 Tujuan
Membuat stand alone RFID reader dengan mikrokontroler AT89S8252 yang menggunakan memori eksternal sebagai penyimpan data informasi yang dikirimkan oleh tag RFID untuk aplikasi sistem keamanan pintu. Sehingga reader tidak memerlukan lagi suatu perangkat komputer sebagai penyimpan database.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
a. Dalam penelitian ini, pembuatan meliputi hardware dan beberapa software untuk mikrokontroler.
b. Pembuatan hardware hanya meliputi reader RFID yang dihubungkan dengan mikrokontroler dan sebuah memori.
c. Pembuatan reader RFID menggunakan ID-12.
d. Bagaimana mikrokontroler dapat mengatur komunikasi data antara reader dengan database yang tersimpan pada memori.
e. Sistem ini digunakan sebagai sistem keamanan pintu.
1.4 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut. a. Membuat reader RFID dengan menggunakan ID-12.
4
c. Membuat program untuk memori yang akan digunakan sebagai penyimpan database dengan dihubungkan mikrokontroler.
d. Membuat program untuk memcocokkan nomor identitas sehingga dapat digunakan untuk membuka kunci pintu.
1.5 Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam menyusun laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
a. Tinjauan pustaka mengenai teori-teori yang digunakan dalam melakukan penelitian.
b. Perancangan sistem yaitu dengan membuat reader RFID yang standalone sehingga reader tersebut tidak memerlukan lagi sebuah perangkat komputer sebagai penyimpan data informasi.
c. Menguji sistem, apakah dapat bekerja sebagai mana mestinya atau belum dan apakah sistem tersebut perlu tambahan supaya lebih lengkap.
1.6 Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
BAB II TEORI DASAR
Bab ini berisi tentang teori-teori yang digunakan dalam melakukan penelitian dan penyusunan laporan tugas akhir ini.
BAB III PERANCANGAN STAND ALONE RFID READER
Bab ini berisi tentang perancangan sistem yang menjadi pokok bahasan dalam penelitian ini.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Bab ini berisi tentang analisa sistem yang dibuat dalam penelitian ini. BAB V PENUTUP
BAB II TEORI DASAR
2.1 Radio Frequency Identification (RFID)
RFID merupakan suatu teknologi yang memanfaatkan frekuensi radio sebagai identifikasi otomatis terhadap suatu objek. RFID dapat dipandang sebagai salah satu cara dalam pelabelan suatu objek secara eksplisit dengan menggunakan peralatan-peralatan komputer. Dengan kata lain, RFID adalah teknologi penangkapan data yang dapat digunakan secara elektronik untuk mengidentifikasi, melacak dan menyimpan informasi yang tersimpan dalam tag RFID.
Para pengamat RFID menganggap bahwa RFID merupakan suatu kemajuan dari barcode optik yang banyak terdapat pada barang-barang dagangan. Keunggulan pembeda dari RFID dengan barcode yaitu.
a. Identifikasi yang unik, artinya sebuah barcode mengindikasikan tipe obyek tempat ia dicetak, misalnya “sebatang coklat merek ABC dengan kadar 70% dan berat 100 gram”. Sebuah tag RFID selangkah lebih maju dengan mengemisikan sebuah nomor seri unik di antara jutaan obyek yang identik, sehingga ia dapat mengindikasikan “sebatang coklat merek ABC dengan kadar 70% dan berat 100 gram, dengan nomor seri 897348738”. Identifier yang unik dalam RFID dapat berperan sebagai pointer terhadap entri basis data yang menyimpan banyak histori transaksi untuk item-item individu.
b. Otomasi, artinya sebuah barcode memerlukan kontak line-of-sight dengan reader yaitu dengan cara scan optik, dan tentu saja peletakan fisik harus tepat dari obyek yang di-scan. Kecuali pada lingkungan yang benar-benar terkontrol, selain itu scanning terhadap barcode memerlukan campur tangan manusia. Sebaliknya, tag RFID dapat dibaca tanpa kontak line-of-sight dan tanpa penempatan yang presisi. Reader RFID dapat melakukan scan terhadap tag RFID sebanyak ratusan perdetik.
Perbedaan mendasar antara RFID dengan barcode dapat dilihat seperti pada Tabel 2.1 berikut ini.
Tabel 2.1 Perbedaan RFID dan Barcode
RFID Barcode
Dapat ditempel dan tersembunyi, tidak memerlukan pandangan langsung
Harus dengan pandangan langsung Dapat dibaca meskipun terhalang benda
kecuali benda logam
Tidak dapat dibaca jika terhalang Dapat diprogram/ entri ulang dalam
keadaan bergerak
Tidak dapat Dapat diterapkan dalam lingkungan
yang keras, seperti di luar rumah, sekitar bahan kimia dan kelembaban
Harus ditempatkan ditempat yang terlingdungi agar tidak merusak kode Tag RFID berisikan 1MB memori
(1miliar karakter) bahkan sampai fraksi terkecil dari 64 bits
Jumlah informasi terbatas sekitar 20 karakter
8
tag, kemudian mengirimkan informasi tersebut ke sebuah basis data yang menyimpan data yang terdapat dalam tag tersebut.
Gambar 2.1 Komponen Utama Suatu Sistem RFID
2.1.1 Tag RFID
Sistem RFID merupakan suatu sistem identifikasi otomatis yang bertujuan untuk memungkinkan data ditransmisikan oleh peralatan portable yang disebut tag. Kemudian tag tersebut dibaca oleh suatu reader RFID dan diproses menurut kebutuhan dari aplikasi tertentu. Data yang ditrasmisikan oleh tag dapat menyediakan informasi identifikasi atau lokasi, atau hal-hal khusus tentang produk-produk ber-tag, seperti harga, warna, tanggal pembelian dan lain-lain.
terpasang atau tertanam dalam obyek yang akan diidentifikasi. Tag dapat di-scan dengan reader RFID bergerak maupun stasioner.
Gambar 2.2 Tag RFID atau Transponder
Tag RFID sangat bervariasi dalam hal bentuk dan ukuran. Sebagian tag mudah ditandai, misalnya tag anti-pencurian yang terbuat dari plastik keras yang dipasang pada barang-barang di toko. Tag untuk tracking hewan yang ditanam di bawah kulit berukuran tidak lebih besar dari bagian lancip dari ujung pensil. Bahkan ada tag yang lebih kecil lagi yang telah dikembangkan untuk ditanam di dalam serat kertas uang.
10
Dalam keadaan yang sempurna, sebuah tag dapat dibaca dari jarak sekitar 10 hingga 20 kaki. Contoh aplikasi tag pasif adalah pada pas transit, pas masuk gedung, barang-barang konsumsi. Harga tag pasif lebih murah dibandingkan harga versi lainnya. Perkembangan tag murah ini telah menciptakan revolusi dalam adopsi RFID dan memungkinkan penggunaannya dalam skala yang luas baik oleh organisasi-organisasi pemerintah maupun industri.
Tag semipasif adalah versi tag yang memiliki catu daya sendiri (baterai) tetapi tidak dapat menginisiasi komunikasi dengan reader. Dalam hal ini baterai digunakan oleh tag sebagai catu daya untuk melakukan fungsi yang lain seperti pemantauan keadaan lingkungan dan mencatu bagian elektronik internal tag, serta untuk memfasilitasi penyimpanan informasi. Tag versi ini tidak secara aktif memancarkan sinyal ke reader. Sebagian tag semipasif tetap diam hingga menerima sinyal dari reader. Tag semi pasif dapat dihubungkan dengan sensor untuk menyimpan informasi untuk peralatan keamanan kontainer. Rentang baca yang dijangkau tag semipasif dapat mencapai 100 kaki.
2.1.2 Reader RFID
Untuk berfungsinya sistem RFID, maka diperlukan sebuah reader atau alat scanning yang dapat membaca tag dengan benar dan mengkomunikasikan hasilnya ke suatu database yang ada. Sebuah reader menggunakan antenanya sendiri untuk berkomunikasi dengan tag. Ketika reader memancarkan gelombang radio, seluruh tag yang dirancang pada frekuensi tersebut serta berada pada rentang bacanya akan memberikan respon.
Sebuah reader juga dapat berkomunikasi dengan tag tanpa line of sight langsung, tergantung kepada frekuensi radio dan tipe tag (aktif, pasif atau semipasif) yang digunakan. Reader dapat memproses banyak item sekaligus. Menurut bentuknya, reader dapat berupa reader bergerak seperti peralatan genggam, atau stasioner seperti peralatan point-of-sale di supermarket. Reader dibedakan berdasarkan kapasitas penyimpanannya, kemampuan pemrosesannya, serta frekuensi yang dapat dibacanya.
Gambar 2.3 Beberapa Jenis IC yang Digunakan untuk Reader RFID
2.1.3 Databases
12
pergerakan dan lokasinya. Tipe informasi yang disimpan dalam basis data dapat bervariasi tergantung kepada aplikasinya. Sebagai contoh, data yang disimpan pada sistem pembayaran tol akan berbeda dengan yang disimpan pada rantai supply. Basis data juga dapat dihubungkan dengan jaringan lainnya seperti local area network (LAN) yang dapat menghubungkan basis data ke Internet. Konektivitas seperti ini memungkinkan sharing data tidak hanya pada lingkup database lokal.
2.1.4 Frekuensi RFID
Berikut ini adalah empat frekuensi utama yang digunakan oleh sistem RFID.
a. Band LF berkisar dari 125 KHz hingga 134 KHz. Band ini paling sesuai untuk penggunaan jarak pendek (short-range) seperti sistem antipencurian, identifikasi hewan dan sistem kunci mobil.
b. Band HF beroperasi pada 13.56 MHz. Frekuensi ini memungkinkan akurasi yang lebih baik dalam jarak tiga kaki dan karena itu dapat mereduksi risiko kesalahan pembacaan tag. Sebagai konsekuensinya band ini lebih cocok untuk pembacaan pada tingkat item (item-level reading). Tag pasif dengan frekuensi 13.56 MHz dapat dibaca dengan laju 10 to 100 tag perdetik pada jarak tiga kaki atau kurang. Tag RFID HF digunakan untuk pelacakan barang-barang di perpustakaan, toko buku, kontrol akses gedung, pelacakan bagasi pesawat terbang, pelacakan item pakaian.
14
akurasi transmisi data. Menurut FCC penggunaan semacam itu menguntungkan perusahaan pengapalan komersial dan memberikan manfaat keamanan yang signifikan dengan dimungkinkannya seluruh isi kontnainer teridentifikasi dengan mudah dan cepat serta dengan dapat diidentifikasinya kerusakan selama pengapalan.
d. Tag yang beroperasi pada frekuensi gelombang mikro, biasanya 2.45 dan 5.8 GHz, mengalami lebih banyak pantulan gelombang radio dari obyek-obyek di dekatnya yang dapat mengganggu kemampuan reader untuk berkomunikasi dengan tag. Tag RFID gelombang mikro biasanya digunakan untuk manajemen rantai supply.
2.1.5 Kategori Sistem RFID
Secara kasar sistem-sistem RFID dapat dikelompokkan menjadi empat kategori
sebagai berikut.
a. Sistem Electronic Article Surveillance (EAS) : Umumnya digunakan pada
toko-toko untuk menyensor ada tidaknya suatu item. Produk-produk diberi
tag dan reader berantena besar ditempatkan di masing-masing pintu keluar
toko untuk mendeteksi pengambilan item secara tidak sah.
b. Sistem Portable Data Capture : dicirikan oleh penggunaan reader RFID yang
portabel yang memungkinkan sistem ini digunakan dalam seting yang
c. Sistem Networked : dicirikan oleh posisi reader yang tetap yang terhubung
secara langsung ke suatu sistem manajemen informasi terpusat, sementara
transponder berada pada orang atau item-item yang dapat dipindahkan.
d. Sistem Positioning : Digunakan untuk identifikasi lokasi item-item atau
kendaraan.
2.2 Mikrokontroler
Pada tahun 1970 mikroposesor atau disebut juga computer on a chip intel 4004 pertama kali diproduksi secara masal, pertumbuhannya sangat cepat. Pengembangan mikoprosesor dengan menggunakan teknik pabrikasi yang sama dan konsep pemrograman yang sama melahirkan mikrokontroler. Mikrokontroler tidak dikenal secara luas karena hanya ditujukan untuk komunitas teknik.
Yang dimaksud dengan mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung didalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba guna yang digunakan didalam sebuah PC, karena dalam sebuah mikrokontroler umumnya telah berisi komponen komponen pendukung, seperti prosesor, memori, dan I/O. Sedangkan mikroprosesor adalah CPU komputer. Oleh karena itu, untuk dapat digunakan secara umum,masih diperlukan:
a. Memory (RAM, ROM) dan juga decoder memory b. I/O dan decoder I/O
16
Mikrokontroler didesain sebagai True computer on a chip, jadi mikrokontroler sudah mempunyai piranti-piranti tambahan untuk membangun suatu sistem komputer digital. Mikrokontroler dirancang dengan intruksi yang bisa mengakses piranti terprogram dan dioptimalkan untuk instruksi bit dan byte, sementara komputer PC didesain dengan instruksi untuk mengases data-data multybyte.
2.2.1 Prinsip Kerja
Prinsip kerja mikrokontroler adalah sebagai berikut.
a. Berdasarkan nilai yang berada pada register Program Counter, mikrokontroler mengambil data pada ROM dengan alamat sebagaimana yang tertera pada register Program Counter. Selanjutnya isi dari register Program Counter ditambah dengan satu (Increment) secara otomatis. Data yang diambil pada ROM merupakan urutan instruksi program yang telah dibuat dan diisikan sebelumnya oleh pengguna.
b. Instruksi yang diambil tersebut diolah dan dijalankan oleh mikrokontroler. Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi Port, atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data.
Dapat disimpulkan bahwa pada dasarnya unjuk kerja mikrokontroler sangatlah tergantung pada urutan instruksi yang dijalankannya, yaitu program yang ditulis dalam ROM. Dan jika dikaitkan dengan embedded system, mikrokontroler bertugas untuk membagi kerja dari sistem yang ditambahkan berdasarkan cara kerja sistem tersebut. Sehingga walau telah ditambahkan sistem atau proses yang lain, sistem yang ada sebelumnya tetap bisa melakukan proses sebagaimana mestinya yang diatur dengan mikrokontroler.
Secara teknis hanya ada 2 jenis mikrokontroler yaitu RISC dan CISC dan masing-masing mempunyai keturunan/keluarga sendiri-sendiri.
a. Reduced Instruction Set Computer (RISC) : instruksi terbatas tapi memiliki fasilitas yang lebih banyak
b. Complex Instruction Set Computer (CISC) : instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya.
2.2.2 Mikrokontroler AT89S8252
Mikrokontroller tipe Atmel AT89S8252 termasuk dalam keluarga MCS51
merupakan suatu mikrokomputer CMOS 8 bit dengan daya rendah, kemampuan
tinggi, memiliki 8K byte Flash Programable and Erasable Read Only Memory
(PEROM), dan 2K byte EEPROM. Perangkat ini dibuat menggunakan teknologi
memori non volatile artinya tidak kehilangan data apabila kehilangan daya listrik.
18
Atmel AT89S8252 adalah mikrokomputer yang sangat bagus dan fleksibel untuk
banyak aplikasi sistem kendali.
Spesifikasi penting AT89S8252 :
¾ kompatibel dengan keluarga mikrokontroler MCS51 sebelumnya
¾ 8K bytes In system Programmable (ISP) flash memori dengan kemampuan 1000 kali baca/tulis dan antarmuka serial SPI untuk mengunduh program
¾ 2K bytes EEPROM dengan kemampuan 100000 kali baca/tulis ¾ tegangan kerja 4.0 – 6V
¾ bekerja dengan rentang 0 – 24MHz ¾ 256x8 bit RAM internal
¾ 32 jalur I/0 dapat diprogram ¾ 3 buah 16 bit Timer/Counter ¾ saluran serial UART
¾ antarmuka serial SPI ¾ watchdog timer ¾ dual data pointer
2.2.3 Konfigurasi Mikrokontroller AT89S8252
Mikrokontroller keluarga MCS51 memiliki port-port yang lebih banyak (40 port
I/O) dengan fungsi yang bisa saling menggantikan sehingga mikrokontroller jenis
mengkafer untuk banyak kebutuhan. Gambar 2.4 adalah gambar konfigurasi
kaki-kaki mikrokontroler AT89S8252.
Gambar 2.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S8252
Konfigurasi dan deskripsi kaki-kaki mikrokontroler AT89S8252 sebagai berikut.
2.2.3.1Port 0
Port 0 adalah port dua arah masukan/keluaran 8-bit saluran terbuka. Sebagai port
keluaran, tiap kaki dapat menerima masukan TTL. Ketika logika 1 dimasukkan ke
kaki-kaki port 0, kaki-kaki dapat digunakan sebagai masukan impedansi tinggi.
Port 0 juga dapat diatur sebagai bus alamat/data saat mengakses program dan data
dari memori luar. Pada mode ini port 0 memiliki pull-up internal. Port 0 juga
menerima byte-byte kode saat pemprograman Flash dan mengeluarkan byte kode
20
2.2.3.2Port 1
Port 1 adalah port dua arah masukan/keluaran 8-bit dengan pull-up internal.
Sebagai tambahan, P1.0 dan P1.1 dapat diatur sebagai pewaktu/pencacah-2
eksternal masukan pencacah (P1.0/T2) dan pewaktu/pencacah-2 masukan pemicu
(P1.1/T2EX). Port 1 juga menerima byte-byte alamat saat pemrograman dan
verifikasi flash.
Selanjutnya , P1.4, P1.5, P1.6 dan P1.7 dapat dikonfigurasikan sebagai port SPI
slave yang dipilih, pin data masukan/keluaran dan clok masukan/keluaran dapat
ditujukkan seperti Tabel 2.2 berikut.
Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port 1
Port Pin Nama Alternatif
Fungsi
P1.0 T2 Masukan pencacah eksternal ke pewaktu/pencacah-2 (clok-out)
P1.1 T2EX Pewaktu/pencacah-2 pemicu P1.4 SS Masukan port slave yang terpilih
P1.5 MOSI Pin data keluaran master, data masukan slave untuk saluran SPI
P1.6 MISO Pin data masukan master, data keluaran slave untuk saluran SPI
P1.7 SCK Pin clok keluaran master, clok masukan slave untuk saluran SPI
2.2.3.3Port 2
Port 2 adalah port masukan/keluaran dua arah 8-bit dengan internal pull-up. Port 2
juga menerima bit-bit alamat dan beberapa sinyal kendali saat pemrograman dan
2.2.3.4Port 3
Port 3 adalah port masukan/keluaran dua arah 8-bit dengan internal pull-up. Port 3
juga menyediakan fasilitas berbagai fungsi khusus dari AT89S8252. Port 3 juga
menerima beberapa sinyal kendali saat pemrograman dan verifikasi flash. Selain
itu port 3 juga memiliki fungsi alternatif seperti pada Tabel 2.3 berikut.
Tabel 2.3 Fungsi Alternatif Port 3
Port Pin Nama Alternatif
Fungsi
P3.0 RXD Port masukan serial P3.1 TXD Port keluaran serial P3.2 INT0 Interupt 0 eksternal P3.3 INT1 Interupt 1 eksternal
P3.4 T0 Masukan timer 0 eksternal P3.5 T1 Masukan timer 1 eksternal
P3.6 WR Memoridata write strobe eksternal P3.7 RD Memori data read strobe eksternal
2.2.3.5Reset (RST)
Masukan tinggi pada kaki ini selama dua siklus instruksi mesin akan me-reset
perangkat.
2.2.3.6Address Latch Enable (ALE)/ PROG
ALE adalah pulsa keluaran untuk mengunci bit rendah dari alamat saat mengakses
memori eksternal. Kaki ini juga digunakan sebagai masukan pulsa ( PROG ) saat
pemprograman Flash. Pada operasi biasa, ALE mengeluarkan rata-rata 1/6 kali
22
Catatan, satu pulsa ALE diabaikan saat setiap pengaksesan data memori
eksternal. Jika diinginkan, operasi ALE dapat di-disable dengan menseting
bit 0 dari SFR pada lokasi 8EH. Dengan bit yang diset, ALE aktif hanya
saat menjalankan perintah MOVX dan MOVC. Selain itu, kaki ini dapat
juga di-pull tinggi. Setting bit ALE-disable tidak berpengaruh jika
mikrokomputer pada mode eksekusi eksternal.
2.2.3.7Program Store Enable (PSEN)
PSEN adalah strobe pembacaan program pada memori eksternal. Ketika
AT89S8252 melakukan eksekusi program dari memori eksternal, PSEN
diaktifkan dua kali setiap siklus instruksi mesin, kecuali bahwa dua aktifasi PSEN
diabaikan setiap mengakses data memori eksternal.
2.2.3.8External Access Enable (EA)/ Vpp
EA harus dihubungkan ke GND supaya memfungsikan perangkat untuk
mengambil kode program dari lokasi memori eksternal dimulai dari 0000H hingga
FFFFH.
Catatan, jika lock-bit diprogram, EA akan dikunci secara internal pada saat
reset. EA harus dihubungkan dengan Vcc untuk eksekusi program internal.
Kaki ini juga menerima tegangan yang memungkinkan pemrograman 12
2.2.4 Memori Data
AT89S8252 memiliki 2K byte EEPROM internal untuk penyimpanan data dan 256 byte RAM. Lebih dari 128 byte RAM menempati ruang paralel untuk register khusus (SFR). Dengan kata lain lebih dari 128 byte memiliki alamat yang sama dengan SFR tetapi secara fisik terpisah dari SFR.
Memori data EEPROM internal dipilih dengan meng-set bit EEMEN di dalam register WMCON pada lokasi alamat SFR 96H. Jarak alamat EEPROM dari 000H sampai 7FFH. Instruksi MOVX digunakan untuk mengakses EEPROM. Untuk mengakses EEPROM eksternal dengan menggunakan instruksi MOVX, maka EEMEN harus di-set “0”.
Sebagai perbandingan kapasitas memori, Tabel 2.4 menampilkan kapasitas memori dari mikrokontroler seri AT89X.
Tabel 2.4 Kapasitas Memori Mikrokontroller Seri AT89X
Type RAM Flash Memory EEPROM
AT89C51/ AT89S51 8 X 128 byte 4 Kbyte Tidak AT89C52/ AT89S52 8 X 256 byte 8 Kbyte Tidak
AT89C55 8 X 256 byte 20 Kbyte Tidak
AT89S53 8 X 256 byte 12 Kbyte Tidak
AT89S8252 8 X 256 byte 8 Kbyte 2 Kbyte
2.2.5 Special Function Register (SFR)
24
P3 di alamat B0h. Sedangkan SBUF untuk komunikasi serial berada pada alamat 99h.
Register Khusus SFR (Special Function Register) adalah satu daerah RAM dalam IC keluarga MCS51 yang dipakai untuk mengatur perilaku MCS51 dalam hal-hal khusus, misalnya tempat untuk berhubungan dengan port paralel P1 atau P3, dan sarana masukan/keluaran lainnya, tapi tidak umum dipakai untuk menyimpan data seperti layaknya memori data.
Meskipun demikian, dalam hal penulisan program SFR diperlakukan persis sama dengan memori data. Untuk mengisi memori data nomor 60H dengan bilangan 0FH, instruksi yang dipergunakan adalah :
MOV 60H, #0FH
Sedangkan untuk memenyimpan 0FH ke Port 1 yang di SFR menempati memori data nomor 90H, instruksi yang dipergunakan adalah :
MOV 90H, #0FH
Membandingkan kedua instruksi di atas bisa dimengerti dalam segi penulisan program SFR diperlakukan persis sama dengan memori data.
2.2.6 Register Dasar MCS51
Untuk keperluan penulisan program, setiap mikroprosesor/ mikrokontroler selalu dilengkapi dengan register dasar. Ada beberapa macam register yaitu register baku yang bisa dijumpai disemua jenis mikroprosesor/ mikrokontroler, dan register yang spesifik pada masing-masing prosesor.
Yang termasuk Register Baku antara lain Program Counter, Akumulator, Stack Pointer Register, Program Status Register. MCS51 mempunyai semua register baku ini. Kemudian sebagai register yang khas dari MCS51 antara lain adalah Register B, Data Pointer High Byte dan Data Pointer Low Byte. Di samping itu, MCS51 masih mempunyai Register Serba Guna R0..R7 yang sudah disebut dibagian atas.
Dalam mikroprosesor/mikrokontroler yang lain, register-register dasar biasanya ditempatkan ditempat tersendiri dalam inti prosesor, tapi dalam MCS51 register-register itu ditempatkan secara terpisah.
¾ Program Counter ditempatkan ditempat tersendiri di dalam inti prosesor.
¾ Register Serba Guna R0..R7 ditempatkan di salah satu bagian dari memori data.
26
Gambar 2.5 Susunan Register Dasar MCS51
Kegunaan dan pemakaian register-register dasar tersebut antara lain sebagai berikut.
2.2.6.1Program Counter
Program Counter (PC) dalam MCS51 merupakan register dengan kapasitas 16 bit. Di dalam PC dicatat nomor memori-program yang menyimpan instruksi berikutnya yang akan diambil (fetch) sebagai instruksi untuk dikerjakan (execute). Saat setelah reset PC bernilai 0000h, berarti MCS51 akan segera mengambil isi memori-program nomor 0 sebagai instruksi. Nilai PC otomatis bertambah 1 setelah prosesor mengambil instruksi 1 byte. Ada instruksi yang hanya 1 byte, ada instruksi yang sampai 4 byte, dengan demikian pertambahan nilai PC setelah menjalankan instruksi, tergantung pada jumlah byte instruksi bersangkutan.
2.2.6.2Akumulator
MCS51. Akumulator bisa menampung data 8 bit (1 byte) dan merupakan register yang paling banyak kegunaannya, lebih dari setengah instruksi-instruksi MCS51 melibatkan akumulator.
2.2.6.3Stack Pointer Register
Salah satu bagian dari memori data dipakai sebagai Stack, yaitu tempat yang dipakai untuk menyimpan sementara nilai PC sebelum prosesor menjalankan sub-rutin, nilai tersebut akan diambil kembali dari Stack dan dikembalikan ke PC saat prosesor selesai menjalankan sub-rutin. Stack Pointer Register adalah register yang berfungsi untuk mengatur kerja Stack, dalam Stack Pointer Register disimpan nomor memori data yang dipakai untuk operasi Stack berikutnya.
2.2.6.4Program Status Word
Program Status Word (PSW) berfungsi mencatat kondisi prosesor setelah melaksanakan instruksi.
2.2.6.5Register B
28
2.2.6.6DPH dan DPL
Data Pointer High Byte (DPH) dan Data Pointer Low Byte (DPL) masing-masing merupakan register dengan kapasitas 8 bit, tapi dalam pemakaiannya kedua register ini digabungkan menjadi satu register 16 bit yang dinamakan sebagai Data Pointer Register (DPTR). Sesuai dengan namanya, Register ini dipakai untuk mengalamati data dalam jangkauan yang luas.
2.3 Bahasa Pemrograman C
Sebuah mikrokontroller memerlukan program atau perintah untuk dapat melakukan sesuatu. Pembuatan program tersebut dapat menggunakan beberapa bahasa pemrograman, salah satunya adalah bahasa pemrograman C. Bentuknya sendiri mirip dengan bahasa pemrograman tingkat tinggi lainnya, yaitu : judul program, daftar header file, deklarasi, deskripsi.
a. Judul Program
Judul program sifatnya sebagai dokumentasi saja, tidak signifikan terhadap proses program. Ditulis dalam bentuk baris komentar.
Contoh :
b. Header File
C menyediakan sejumlah file judul (header file) yaitu file yang umumnya berisi prototipe fungsi, definisi makro, variabel dan definisi tipe. File ini mempunyai ciri yaitu namanya diakhiri dengan extension .h.
Contoh :
#include <stdio.h>
Keterangan : menyatakan bahwa agar membaca file bernama stdio.h saat pelaksanaan kompilasi.
c. Deklarasi
Deklarasi adalah bagian untuk mendefinisikan semua nama yang dipakai dalam program. Nama tersebut dapat berupa nama tetapan (konstanta), nama variabel, nama tipe, nama prosedur, nama fungsi.
d. Deskripsi
30
2.3.1 Baris Komentar
Dalam program C ada yang disebut dengan baris komentar yaitu baris-baris yang menjelaskan maksud dari perubah yang digunakan atau maksud dari program itu sendiri. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan pelacakan atas perubah yang digunakan apabila program yang digunakan cukup besar atau memudahkan orang lain memahami program yang kita buat. Dalam program, baris komentar diletakkan diantara tanda “/*” dan “*/” dan baris ini tidak dikerjakan oleh komputer, hanya dianggap sebagai baris kosong.
2.3.2 Variabel
Variabel dalam program digunakan untuk menyimpan suatu nilai tertentu dimana nilai tersebut dapat berubah-ubah. Setiap variabel mempunyai tipe dan hanya data yang bertipe sama dengan tipe variabel yang dapat disimpan di dalam variabel tersebut. Setiap variabel mempunyai nama. Pemisahan antar variabel dilakukan dengan memberikan tanda koma.
Contoh :
int jumlah;
float harga_per_unit, total_biaya;
Dari contoh di atas, variabel jumlah hanya boleh menerima data yang bertipe integer (bulat), tidak boleh menerima data bertipe lainnya. Variabel
2.3.2.1Variabel Global
Variabel yang dideklarasikan di luar blok fungsi dan bersifat dikenali oleh semua bagian program. Data-data yang tersimpan dalam sebuah variabel dapat diakses di setiap blok fungsi. Disarankan untuk tidak digunakan, karena variabel ini dapat men-sharing-kan data dan dapat diubah secara tidak sengaja oleh suatu blok fungsi, sehingga nilainya bisa berubah.
2.3.2.2Variabel Lokal
Variabel yang dideklarasikan dalam suatu blok fungsi tertentu dan hanya dikenal oleh blok fungsi tersebut. Variabel lokal akan dihapus dari memori jika proses sudah meninggalkan blok letak variabel lokalnya.
2.3.2.3Variabel Statik
Variabel statik sering dipakai sebagai variabel lokal. Perbedaan variabel lokal dan variabel statik adalah variabel lokal akan dihapus dari memori jika proses sudah meninggalkan blok letak variabel lokalnya, sedangkan variabel statik akan dihapus dari memori jika program dimatikan.
32
2.3.3 Konstanta
Berbeda dengan variabel yang isinya bisa berubah selama eksekusi program berlangsung, nilai suatu konstanta tidak bisa berubah.
Contoh :
const int m = 8;
#define pajak 0.05
2.3.4 Fungsi main()
Fungsi main() harus ada pada program, karena fungsi inilah yang menjadi titik awal dan titik akhir eksekusi program. Tanda “{“ di awal fungsi menyatakan awal tubuh fungsi sekaligus awal eksekusi program, sedangkan tanda “}” di akhir fungsi merupakan akhir tubuh fungsi dan sekaligus akhir eksekusi program.
2.3.5 Pemilihan Kondisi (Selection) 2.3.5.1Pilihan Tunggal
Bentuk paling sederhana pilihan tunggal adalah jika hanya ada satu pilihan kondisi yang disediakan.
if kondisi {
2.3.5.2Pilihan Ganda
Digunakan untuk menentukan tindakan yang akan digunakan bila kondisi bernilai benar dan salah.
34
2.3.5.4Struktur Case (Statement Switch)
Untuk masalah dengan dua pilihan atau lebih, struktur CASE dapat menyederhanakan penulisan IF yang bertingkat-tingkat.
Switch(kondisi) {
case konstanta1 : {Statement-statement ; break} case konstanta1 : {Statement-statement ; break} case konstanta1 : {Statement-statement ; break} case konstanta1 : {Statement-statement ; break} ...
}
2.3.6 Pengulangan (Looping)
2.3.6.1Struktur For
Struktur ini digunakan bila kita mengetahui secara pasti banyaknya pengulangan yang akan dilakukan. Pernyataan FOR mempunyai 3 parameter yaitu :
a. nilai awal (initial value)
b. test kondisi yang menentukan akhir loop (condition expression) c. penentu perubahan nilai (incremental expression)
Bentuk for :
for (initial value; condition expression; incremental expression)
Keterangan :
¾ initial value : memberikan nilai awal pada variabel kontrol
¾ incremental expression : berfungsi menaikkan/ menurunkan nilai dari variabel kontrol. Dapat berupa nilai positif (penaikan)/ nilai negatif (penurunan).
• Penaikan : setiap loop operator ++ akan menambah nilai 1 ke variabel kontrol
• Penurunan : setiap operator -- akan menurunkan nilai 1 pada variabel kontrol
2.3.6.2Struktur For Bersarang
Dinamakan struktur for bersarang karena di dalam for ada for.
Contoh :
36
Bentuk while :
while (condition expression) {
statement-statement; }
2.3.7 Subprogram/ Fungsi
Program komputer yang dibuat untuk menyelesaikan permasalahan umumnya berukuran besar. Cara terbaik untuk menangani program besar adalah menyusunnya dari potongan-potongan program yang berukuran kecil-kecil (disebut modul) yang merupakan konsep dari pemrograman terstruktur yaitu pemrograman yang menitikberatkan pada pemecahan masalah yang kompleks menjadi masalah yang sederhana.
Program yang terdiri dari modul/ subprogram/ prosedur/ routine lebih mudah ditangani dibanding dengan program yang terdiri dari banyak sekali baris. Modul program dalam C disebut fungsi (function). Fungsi adalah blok dari kode yang dirancang untuk melakukan tugas khusus.
Tujuan pembuatan fungsi :
¾ program menjadi terstruktur
¾ menghemat kode program karena dapat mengurangi duplikasi kode
¾ fungsi dapat dipanggil dari program atau fungsi yang lain
¾ mempersingkat/memperpendek panjang program
2.3.7.1Pendeklarasian dan Pendefinisian Fungsi
Fungsi harus dideklarasikan di dalam program pemanggil/ program utama, dengan tujuan supaya program pemanggil mengenal nama fungsi tersebut serta cara mengaksesnya. Biasanya deklarasi fungsi diakhiri dengan tanda “ ; ” sedangkan pendefinisian fungsi tidak diakhiri tanda “ ; “.
Aturan pemberian nama fungsi sama dengan aturan penulisan variabel. Blok fungsi diawali dengan “{“ dan diakhiri dengan “}” .
Bentuk :
tipe_data nama_fungsi (daftar parameter)
Keterangan :
daftar parameter : berisi variabel dan tipe variabel yang berfungsi sebagai masukan untuk fungsi tersebut. Masukan tersebut akan diproses untuk menghasilkan nilai tertentu sesuai dengan tipe data fungsi.
contoh : int tukar (int x, int y)
2.3.7.2Fungsi yang Mengembalikan Nilai
38
2.4 Komunikasi Serial RS232
Komunikasi data serial sangat berbeda dengan format pemindahan data paralel. Pengiriman bit-bit pada serial tidak dilakukan sekaligus melalui saluran paralel, tetapi setiap bit dikirimkan satu persatu melalui saluran tunggal. Dalam pengiriman data secara serial harus ada sinkronisasi atau penyesuaian antara pengirim dengan penerima agar data yang dikirimkan dapat diterima dengan tepat dan benar oleh penerima.
Salah satu mode transmisi dalam komunikasi serial adalah mode asynchronous. Transmisi serial mode ini digunakan apabila pengiriman data dilakukan satu karakter tiap pengiriman. Antara satu karakter dengan karakter lainnya tidak ada waktu antara yang tetap. Karakter dapat dikirimkan sekaligus ataupun beberapa karakter kemudian berhenti untuk waktu yang tidak tentu, kemudian dikirimkan kembali sisanya. Dengan demikian, bit-bit data ini dikirimkan dengan periode yang acak sehingga pada sisi penerima, data akan diterima kapan saja. Sinkronisasi yang terjadi pada mode transmisi ini adalah dengan memberikan bit-bit penanda awal dan penanda akhir dari data pada sisi pengirim maupun penerima.
Gambar 2
Gambar 2.7 KKonfigurasii DB9 sebaggai Komuniikasi Serial (RS232) Karakterisstik elektrikk dari RS2322 adalah sebbagai berikuut :
a. spacee (logic 0) mmempunyai level teganggan sebesarr +3V sampaai +25V. b. mark (logic 1) mmempunyai llevel teganggan sebesar -3V sampaii -25V. c. level ttegangan anntara -3V saampai +3V tidak terdeffinisikan.
d. arus
40
Tabel 2.5 Fungsi Masing-Masing Pin dari DB9
Pin Nama Fungsi
1 CD Received Line Signal Detector (Data Carier Detect) 2 RxD Received Data
3 TxD Transmited Data 4 DTR Data Terminal Ready 5 GND Signal Ground
Multi Media Card atau lebih dikenal dengan MMC merupakan sebuah media penyimpanan universal yang umum digunakan untuk berbagai media seperti telepon genggam, PDA, kamera digital, MP3 player dan berbagai peralatan elektronik lainnya. MMC dibuat berbasis removeble flash memory yang media penyimpanannya memiliki bentuk fisik kecil, berdaya rendah, non-volatile, tidak butuh tenaga untuk menjaga data yang telah tersimpan. Sehingga media berbasis flash banyak digunakan sebagai media penyimpanan portable yang menggunakan baterai. Konfigurasi pin dari MMC dapat terlihat seperti Gambar 2.8 berikut.
Sistem komunikasi pada MMC didasarkan pada tujuh pin serial bus yang dirancang bekerja pada tegangan rendah. Mode komunikasi ini adalah standar komunikasi yang lebih dikenal dengan nama Multi Media Card Mode. Untuk menambah kompabilitas antara MMC dengan pengontrol yang ada, maka MMC menawarkan mode komunikasi alternatif yang dibuat berdasarkan standar Serial Peripheral Interface (SPI). Fungsi masing-masing pin pada MMC dapat dilihat seperti pada Tabel 2.6 berikut.
Tabel 2.6 Fungsi Masing-Masing Pin pada MMC
Pin Nama Fungsi SD Mode Fungsi SPI Mode
1 DAT3/ CS Data Line 3 Chip Select/ Slave Select (SS) 2 CMD/ DI Command Line Master Out Slave In (MOSI)
3 VSS1 Ground Ground
4 VDD Supply Voltage Supply Voltage
5 CLK/ SCK Clock Clock (SCK)
6 VSS2 Ground Ground
7 DAT0/ DO Data Line 0 Master In Slave Out (MISO) 8 DAT1/ IRQ Data Line 1
9 DAT2/ NC Data Line 2
2.5.2 Komunikasi Data SPI
42
Komunikasi serial data antara master dan slave pada SPI diatur melalui 4 buah pin yang terdiri dari SCLK, MOSI, MISO, dan SS. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai ke 4 pin tersebut :
¾ serial clock (SCLK) merupakan data biner yang keluar dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock dengan frekuensi tertentu. Clock merupakan salah satu komponen prosedur komunikasi data SPI. Dalam beberapa perangkat, istilah yang digunakan untuk pin ini adalah SCK
¾ master out slave input (MOSI) merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur data pada saat data keluar dari master dan masuk ke dalam slave. Istilah lain untuk pin ini antara lain SIMO, SDI, DI, dan SI
¾ master input slave output (MISO) merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur data yang keluar dari slave dan mesuk ke dalam master. Istilah lain untuk pin ini adalah SOMI, SDO, DO, dan SO
¾ slave select (SS) merupakan pin yang berfungsi untuk mengaktifkan slave sehingga pengiriman data hanya dapat dilakukan jika slave dalam keadaan aktif (active low). Istilah lain untuk SS antara lain CS (chip select), nCS, nSS, dan STE (slave transmit enable).
SPI untuk berbagai perangkat mungkin saja mempunyai istilah yang berbeda dengan istilah di atas tergantung produsen yang membuatnya.
Gambar 2.9 Prosedur Operasi SPI
Komunikasi data SPI dimulai pada saat master mengirimkan clock melalui SCK dengan frekuensi lebih kecil atau sama dengan frekuensi maksimum pada slave. Kemudian, master memberi logika nol pada SS untuk mengaktifkan slave sehingga pengiriman data (berupa siklus clock) siap untuk dilakukan. Pada saat siklus clock terjadi, transmisi data full duplex terjadi dengan dua keadaan sebagai berikut :
¾ master mengirim sebuah bit pada jalur MOSI, slave membacanya pada jalur yang sama
¾ slave mengirim sebuah bit pada jalur MISO, master membacanya pada jalur yang sama.
44
Gambar 2.10 Format Penerimaan Karakter (CPHA = 0)
Gambar 2.11 Format Pengiriman Karakter (CPHA = 1)
BAB III
PERANCANGAN STAND ALONE RFID READER
3.1 Perancangan Sistem
Dalam penelitian ini, perancangan sistem meliputi :
a. perancangan perangkat keras (hardware) dengan membuat reader RFID
yang stand alone dengan menggunakan ID-12 sebagai IC pembaca,
mikrokontroler AT89S8252 sebagai pengontrol dan MMC sebagai memori
penyimpan database.
b. perancangan perangkat lunak (software) dengan membuat program yang
akan digunakan sebagai pengontrol dengan menggunakan mikrokontroler
AT89S8252.
Secara keseluruhan, blok diagram sistem stand alone RFID reader ini dapat
dilihat seperti Gambar 3.1 di bawah ini :
Gambar 3.1 Blok Diagram Stand alone RFID Reader
Reader RFID menggunakan IC ID-12 yang secara otomatis akan memancarkan gelombang elektromagnetik dan kemudian sebuah tag dengan frekuensi yang
sama akan aktif sehingga memancarkan gelombang elektromagnetik juga. Dalam
hubungan seperti itu terjadi pengiriman data dari tag ke reader. Data tersebut
berupa identitas dari tag. Kemudian data akan dilanjutkan ke mikrokontroler yang
kemudian akan diproses di dalam mikrokontroler tersebut. Di samping itu, antara
mikrokontroler dengan MMC juga terjadi pengiriman data secara serial dan terus
menerus. Data dari MMC juga akan diproses dan dibandingkan dengan data yang
diterima dari reader. Apabila data tersebut sama atau cocok maka akan
mengaktifkan kunci solenoid yang artinya bahwa pintu dapat dibuka.
3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Dalam penelitian ini terdapat beberapa perangkat keras yang akan digunakan
sebagai sistem stand alone RFID reader antara lain reader RFID, mikrokontroler
AT89S8252, catu daya, RS232 Converter, relay.
3.2.1 Reader RFID
Pembuatan reader RFID memanfaatkan IC ID-12. Rangkaian RFID dapat dilihat
seperti Gambar 3.2 di bawah ini. Keluaran pada rangkaian tersebut akan
dihubungkan dengan sistem mikrokontroler AT89S8252 dengan memanfaatkan
pin 8 (D1) sebagai keluaran dari rangkaian RFID. Pin ini akan digunakan sebagai
48
dengan mikrokontroler adalah secara serial, artinya pengiriman bit demi bit data
dilakukan secara bergantian mengikuti siklus clock tertentu.
Gambar 3.2 Rangkaian Sederhana RFID Reader dengan ID-12
Sesuai rekomendasi dari datasheet ID Innovations ID12, harga
komponen-komponen pada rangkaian RFID tersebut adalah :
¾ R1 = 1K Ω
¾ R2 = 1K Ω
¾ Q1 = BC337 (NPN)
¾ ID-12 = ID Innovations ID12
3.2.2 Mikrokontroler AT89S8252
Dalam penelitian ini, yang digunakan sebagai pengontrol adalah mikrokontroler
AT89S8252 yang merupakan mikrokontroler terbaru dan relatif lebih murah.
sebelumnya. Gambar 3.3 merupakan gambar rangkaian sistem minimum
AT89S8252 dengan frekuensi kristal yang digunakan sebesar 11,0592 MHz dan
dua buah kapasitor masing-masing sebesar 30pF. Fungsi kapasitor di sini adalah
untuk menstabilkan osilasi yang dihasilkan oleh kristal. Penempatan antara
kapasitor dengan kristal diusahakan sedekat mungkin untuk menghindari
terjadinya noise. Rangkaian yang tersusun atas kristal dan dua kapasitor tersebut
disebut rangkaian osilator yang merupakan subsistem dari mikrokontroler yang
berfungsi untuk membangkitkan clock pada mikrokontroler. Clock tersebut
diperlukan oleh mikrokoktroler untuk mensinkronkan proses yang sedang
berlangsung dalam mikrokontroler tersebut.
50
Selain osilator, dalam sistem minimum tersebut juga terdapat rangkaian reset.
Rangkaian ini dibuat untuk me-reset sistem sehingga proses dapat dijalankan
mulai dari awal lagi. Kemudian agar dapat berfungsi maka pin 40 (Vcc)
dihubungkan pada supply sebesar 5 Volt. Sedangkan untuk ground dihubungkan
pada pin 20 (GND). Selanjutnya hubungan antara mikrokontroler AT89S8252
dengan rangkaian lain dapat dilihat pada Tabel 3.1 di bawah ini.
Tabel 3.1 Fungsi Pin Mikrokontroler dengan Rangkaian Lain
Pin Nama Keterangan
5 P1.4/SS Slave Select terhubung dengan pin Chip Select (CS) pada
MMC
6 P1.5/MOSI Master Out Slave In (pengiriman data dari mikrokontroler
ke MMC)
7 P1.6/MISO Master In Slave Out (menerima data dari MMC ke
mikrokontroler)
8 P1.7/SCK Clock
10 P3.0/RxD Menerima data yang dikirim oleh rangkaian RFID
3.2.3 Rangkaian Komunikasi SPI pada MMC
MMC digunakan sebagai media penyimpanan database. MMC ini dihubungkan
dengan mikrokontroler AT89S8252 secara Serial Peripheral Interface (SPI).
MMC akan mengirimkan data yang ada ke dalam mikrokontroler yang kemudian
akan diproses oleh mikrokontroler tersebut. Supply tegangan yang dibutuhkan
adalah 3,3 volt DC. Gambar 3.4 di bawah ini merupakan gambar rangkaian MMC
Gambar 3.4 Rangkaian MMC/ SD Card
3.2.4 Catu Daya
Agar semua rangkaian dapat bekerja, maka diperlukan sebuah rangkaian sebagai
sumber tegangan. Rangkaian ini digunakan untuk rangkaian DC (Direct Current)
atau rangkaian searah. LM7805 merupakan sebuah IC regulator yang digunakan
untuk rangkaian yang membutuhkan tegangan sebesar 5 Volt seperti
mikrokontroler dan RFID. Sedangkan LM7812 digunakan untuk rangkaian yang
membutuhkan tegangan sebesar 12 Volt. Selain itu digunakan pula 1722-33 yang
merupakan IC regulator 3.3 volt dan dimanfaatkan sebagai sumber tegangan pada
MMC. Untuk lebih jelasnya rangkaian catu daya dapat dilihat seperti Gambar 3.5
52
Gambar 3.5 Rangkaian Catu Daya
Rangkaian dioda digunakan untuk menyearahkan gelombang AC ke DC.
Gelombang tersebut disaring melalui kapasitor sebesar 1000µF yang akan
membuat reeple gelombang makin kecil. Hal tersebut dilakukan agar
mendapatkan tegangan supply yang stabil.
3.2.5 RS232 Converter
Komunikasi data pada keluaran RFID dilakukan secara serial. Keluaran ini akan
masuk ke dalam rangkaian mikrokontroler. Untuk dapat terhubung perlu ada suatu
converter yang dapat menyesuaikan level tegangan TTL antara RFID dengan mikrokontroler, yaitu dengan menggunakan rangkaian RS232. Rangkaian ini
memanfaatkan sebuah IC MAX232 dengan konfigurasi seperti Gambar 3.6 di
Gambar 3.6 Rangkaian RS232 Converter
Komunikasi MAX232 dengan mikrokontroler yaitu dengan menghubungkan kaki
RxD mikrokontroler (pin 10) dengan R1out MAX232 (pin 12), dan TxD
mikrokontroler (pin 11) dihubungkan dengan T1in MAX232 (pin 11). Hubungan
antara pin MAX232 dengan rangkaian lain dapat dilihat pada Tabel 3.2 berikut.
Tabel 3.2 Hubungan Pin MAX232 dengan Rangkaian Lain
Pin Nama Keterangan
11 T1in Dihubungkan dengan kaki TxD mikrokontroler (pin 11)
12 R1out Dihubungkan dengan kaki RxD mikrokontroler (pin 10)
13 R1in Dihubungkan dengan D1 RFID (pin 8)
7,8 Ground
15 GND Ground
16 VCC Vcc 5 Volt
3.2.6 Relay
Relay merupakan alat yang secara mekanis mengontrol penghubungan rangkaian
54
elektromekanis penghubung dar dua atau lebih titik penghubung (konektor)
rangkaian sehingga dapat menghasilkan kondisi kontak ON atau OFF atau kondisi
keduanya. Sebuah relay biassanya terdiri dari suatu solenoid, sehingga untuk
mengontrol suatu relay diperlukan suatu rangkaian buffer. Salah satu alternatif
rangkaian buffer dapat menggunakan rangkaian seperti Gambar 3.7 berikut.
Gambar 3.7 Rangkaian Buffer Sebagai Pengontrol Relay
Rangkaian di atas akan bekerja setelah ada masukan dari mikrokontroler yang
kemudian akan mengaktifkan relay sehingga saklar pada relay terhubung dengan
tegangan 12 Volt. Setelah saklar tersebut terhubung maka kunci solenoid akan
bekerja sehingga pintu dapat dibuka.
3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)
Komunikasi mikrokontroler dengan rangkaian lain dilakukan secara hardware
maupun software. Untuk dapat beroperasi maka mikrokontroler harus diprogram
lunak dalam sistem ini digunakan sebagai protokol antara mikrokontroler dengan
MMC. Selain itu, perangkat lunak juga digunakan untuk mengolah data dan
mengendalikan keluaran untuk rangkaian lainnya.
3.3.1 Program Utama
Program utama menunjukkan proses dari mikrokontroler secara global. Proses
mikrokontroler secara global tersebut ditunjukkan pada Gambar 3.8 di bawah.
Ketika program dijalankan, maka mikrokontroler akan menginisialisai port serial
yang akan digunakan untuk menerima data yang terkirim oleh RFID reader.
Kemudian apabila port tersebut mendapat masukan dari reader, maka program
akan mengambil data yang masuk dan menyimpannya pada SBUF (Serial Buffer).
Setelah itu progam akan mengambil data yang tersimpan pada MMC secara
berulang dan kemudian mencocokkan data tersebut dengan data masukan serial
tadi. Apabila data serial dengan data MMC tidak cocok, maka program akan
mengulang langkah tersebut hingga data serial cocok dengan data yang tersimpan
pada MMC. Selanjutnya jika data serial sama dengan data yang ada pada MMC,
maka rangkaian relay akan aktif sehingga kunci solenoid akan terbuka untuk
56
3.3.2 Program Delay
Program delay/ waktu tunda digunakan untuk menunda perintah selanjutnya.
Dengan kata lain, memperpanjang waktu dalam mengeksekusi perintah
sebelumnya sebelum perintah eksekusi selanjutnya dikerjakan. Prinsip dasarnya
adalah pengulangan (looping) selama yang diinginkan. Berikut ini merupakan
contah program untuk waktu tunda.
void delay(int m){
int i,j;
for (i=1;i<m;i++){
for (j=1;j<1000;j++){;} //untuk konversi ms
}
}
Variabel m merupakan berapa lama waktu yang akan diperlukan. Kemudian
dalam program utama, fungsi tersebut dipanggil dengan format sebagai berikut.
void main(){
delay(10); //watu tunda selama 10 ms
}
3.3.3 Program Penerimaan Data Serial
Program penerimaan data digunakan untuk menerima data serial yang melalui
port RxD dan TxD pada mikrokontroler. Program ini ditujukan untuk menerima
data yang dikirimkan oleh RFID reader untuk dapat diproses sebagaimana
58
penginisialisasian port serial supaya port serial tersebutlah yang digunakan.
Berikut ini merupakan program untuk inisialisasi serial.
void InisialisasiSerial() {
SCON = 0x50; //serial control
TMOD = 0x20; //timer mode
Setelah diinisialisasi, maka kominikasi secara serial dapat dilakukan. Berikut
adalah fungsi untuk menerima data serial.
char TerimaData() {
unsigned char x;
while(RI !=1){;} //!= (tidak sama dengan)
RI = 0;
if(isalnum(SBUF))//menghilangkan karakter
x = SBUF;
return x; //mengembalikan nilai x
}
Kemudian kedua fungsi tersebut dipanggil dalam program utama.
void main(){
unsigned char data_reader[1];
InisialisasiSerial();
data_reader[0]=TerimaData();
delay(1);
}
}
3.3.4 Program SPI
Program ini digunakan untuk mengambil data yang tersimpan pada memori.
Sebelum menginisialisasi port SPI terlebih dahulu program melakukan reset
seluruh port. Kemudian dilakukan inisialisasi port SPI yang akan digunakan yaitu
SS, MOSI, MISO dan SCK. Selanjutnya program akan masuk ke dalam program
utama sampai ada instruksi untuk mengaktifkan SPI. Setelah port SPI diaktifkan,
maka dilakukan pembacaan data SPI. Pembacaan akan terus dilakukan sampai
batas tertentu sesuai dengan yang diinginkan. Apabila banyaknya pembacaan
telah mencapai batas yang ditentukan biasanya delapan kali pembacaan atau 8-bit
data, maka program SPI dimatikan dan selanjutnya akan kembali ke program
utama. Program SPI akan aktif kembali sampai program tersebut diaktifkan.
60
Agar sistem memperoleh hasil yang diinginkan, maka dalam penelitian ini dilakukan beberapa pengujian pada perangkat keras (hardware). Berikut merupakan hasil dari pengujian sistem.
4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya
Dalam rangkaian catu daya digunakan tiga buah IC regulator, yaitu 7812, 7805 dan 1722-33. Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan DC yang dihubungkan pada kaki masukan masing-masing IC tersebut. Kemudian keluaran dari IC regulator diukur dengan menggunakan voltmeter. Hasil pengukuran keluaran IC regulator dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut ini.
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Catu Daya IC
Regulator
Pengukuran Perhitungan
I II III Rata-Rata Simpangan
7812 12 V 11.9 V 12 V 11.97 V 0.058
7805 5 V 4.9 V 5.01 V 4.97 V 0.061
1722-33 3.3 V 3.2 V 3.32 V 3.27 V 0.064
Pengukuran tersebut dilakukan dalam tiga waktu yang berbeda. Pengukuran I dilakukan pukul 9.00, pengukuran II pada pukul 11.30 dan pengukuran III pada pukul 13.30. Dari hasil pengukuran tersebut tidak terdapat perbedaan yang terlalu jauh, maka beberapa tegangan yang dibutuhkan terpenuhi. Sehingga sistem dapat digunakan sesuai kebutuhan.
