RANCANG BANGUN PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN ALAT PENGENAL WAJAH BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA328
SKRIPSI
HANNAYENI SIRAIT 160821038
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2018
RANCANG BANGUN PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN ALAT PENGENAL WAJAH BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA328
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapai tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
HANNAYENI SIRAIT 160821038
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2018
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN ALAT PENGENAL WAJAH BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA328
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masin-masing disebutkan sumbernya
.
Medan, 2018
Hannayeni Sirait 160821038
PENGESAHAN SKRIPSI
Judul : Rancang Bangun Pintu Otomatis Menggunakan Alat Pengenal Wajah Berbasis Mikrokontroller ATmega 328
Kategori : Skripsi
Nama : Hannayeni Sirait
Nomor Induk Mahasiswa : 160821038
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika
Fakultas : MIPA- Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Agustus 2018
Komisi Pembimbing
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Awan Maghrifah, S.Si.,M.Si Drs. TakdirTamba, M.Eng,S NIP. 197909022010121004 NIP.
196006031986011002
RANCANG BANGUN PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN ALAT PENGENAL WAJAH BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA328
ABSTRAK
Webcam dan komputer dapat digunakan sebagai alat pengaman ruangan untuk membuka dan menutup pintu bagi orang tertentu. Wajah akan ditangkap oleh webcam, dan akan di proses di dalam komputer untuk mampu mengenali wajah.
Dengan perpaduan komponen elektronika lainnya seperti mikrokontroller ATmega 328, USB to TTL maka dirancang suatu sistem yang dapat untuk mengenali wajah, dimana sistem ini akan menyesuaikan wajah yang diinput dengan wajah yang di dalam database.
Kata kunci: ATmega, Pengamanan Ruangan, Pengenalan Wajah, USB to TTL, Webcam.
DESIGN OF AUTOMATIC DOOR USING FACE RECOGNITION TOOLS BASED ON ATMEGA328 MICROCONTROLLER
ABSTRACT
Webcams and computers can be used as room safety devices to open and close doors for certain people. The face will be captured by the webcam, and will be processed inside the computer to be able to recognize faces. With the combination of other electronic components such as the ATmega 328 microcontroller, USB to TTL, a system that can recognize faces, where the system will adjust the faces inputted with faces in the database, is designed.
Keywords: ATmega, Room Security, Face Recognition, USB to TTL, Webcam.
PENGHARGAAN
Puji syukur penulis panjatkan bagi Allah Tritunggal untuk kasih karunia dan kebaikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan pengerjaan skripsi ini mulai dari awal hingga akhir sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains di Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
Dengan rendah hati penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU
2. Bapak Drs.Takdir Tamba, M.Eng.Sc selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan banyak bimbingan, saran dan masukan kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini.
3. Seluruh tenaga pengajar dan pegawai Program Studi Fisika FMIPA USU.
4. Keluarga yang terkasih, orang tua yang selalu mendoakan, memberikan dukungan, nasihat dan semangat sehingga penulis tidak malas menyelesaikan pengerjaan skripsi ini. Kepada abang Posman Sirait dan Adik-adik Hasma Sirait dan Amal Sirait yang selalu menyemangati dan mengingatkan untuk tidak lengah.
5. Kepada Semua teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu, mereka yang memberikan doa-doanya, dukungannya, waktunya untuk berbagi dengan penulis, motivasi bahkan yang bersedia memberi hiburan kepada penulis.
Semoga Allah yang senantiasa memberkati dan memberi kelimpahan kepada setiap pihak yang telah memberi doa, dukungan, semangat, motivasi, dan bantuan kepada penulis. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis dan juga masyarakat luas.
Medan, Agustus 2018
Hannayeni Sirait 160821038
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN SKRIPSI i
ABSTRAK ii
ABSTRACK iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN ix
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 1
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Tujuan Penelitian 2
1.5 Manfaat Penelitian 2
1.6 Sistematika Penulisan 2
BAB 2 DASAR TEORI
2.1 Mikrokontroller 4
2.1.1 Mikrokontroller ATmega 328 5
2.1.2 Arsitektur Mikrokontroller ATmega 328 5 2.1.3 Konfigurasi Fitur Mikrokontroller ATmega 328 7 2.1.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATmega 328 8
2.2 Kamera Web 9
2.2.1 Cara Kerja Webcam 10
2.3 Servo 11
2.4 USB to TTL 12
2.5 Microsoft Visual Studio 13
2.6 OpenCV 14
2.7 Metode Eigenface 15
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1 Diagram Blok Sistem 17
3.2 Webcam 18
3.3 Komputer 18
3.4 Rangkaian ATmega 328 18
3.5 Rangkaian IC Regulator 7805 20
3.6 Rangkaian Servo 20
3.7 Rangkaian USB to TTL 22
3.8 Algoritma Eigenface 23
3.10 Flowchart Sistem 26
3.11 Rangkaian Lengkap
27
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Alat 28
4.1.1 Pengujian Mikrokontroller 28
4.1.2 Pengujian Servo 30
4.1.3 Pengujian Webcam 32
4.1.4 Pengujian USB to TTL 33
4.2 Analisa Pengujian 34
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 37
5.2 Saran 37
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
No Tabel Judul Halaman
Tabel 2.1 Konfigurasi Mikrokontroller ATmega 328 7 Tabel 4.1 Tampilan Hasil Pengujian Mikrokontroller Atmega 328 29
DAFTAR GAMBAR
No. Gambar Judul Halaman
Gambar 2.1 Mikrokontroller ATmega 328 5 Gambar 2.2 Arsitektur ATmega 328 6
Gambar 2.3 Webcam 10
Gambar 2.4 Sinyal Pulsa pada Servo 12
Gambar 2.5 USB to TTL 13
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 17 Gambar 3.2 Rangkaian ATmega 328 19 Gambar 3.3 Rangkaian IC Regulator LM 7805 20
Gambar 3.4 Rangkaian Servo 21
Gambar 3.5 Sinyal Pulsa Motor Servo 22
Gambar 3.6 Rangkaian USB 22
Gambar 3.7 Flowchart Sistem 26
Gambar 3.8 Rangkaian Lengkap 27
Gambar 4.1 Tampilan Mikrokontroller Aktif 28 Gambar 4.2 Sinyal Pulsa pada Servo 30 Gambar 4.3 Tampilan Hasil Pengujian Servo 31 Gambar 4.4 Tampilan Webcam Aktif 33 Gambar 4.5 Tampilan USB to TTL aktif 34 Gambar 4.6 Tampilan Penyimpanan Database 34 Gambar 4.7 Tampilan Penyimpanan Hasil Capture dengan Database 35 Gambar 4.8 Tampilan Pintu Terbuka 36
DAFTAR LAMPIRAN
No. Lampiran Judul Lampiran 1 Listing Program
Lampiran 2 Datasheet Mikrokontroller ATmega 328 Lampiran 3 Rangkaian Penuh
Lampiran 4 Gambar Pengujian
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah
Didalam suatu perkantoran terdiri dari banyak ruangan, namun ada beberapa ruangan yang hanya bisa dimasuki oleh orang-orang tertentu, seperti ruangan tempat penyimpanan arsip kantor tersebut. Untuk itu diperlukan suatu sistem pengamanan agar ruangan tersebut tidak dimasuki sembarang orang.
Dengan perkembangan teknologi saat ini dapat membantu pekerjaan manusia, sehingga pengamanan ruangan tidak dilakukan secara konvensional. Dengan itu, maka dapat dirancang suatu alat pengaman ruangan melalui deteksi wajah. Wajah memiliki profil permukaan yang unik karena terdiri dari berbagai bahan penyusun yang berbeda antara satu bagian dengan bagian yang lain. Bagian-bagian penyusun wajah yang mudah di amati adalah mata, hidung dan mulut yang menjadi sebuah fitur penting agar mesin atau komputer dapat menganalisa kesesuaian wajah.
Alat tersebut bekerja melalui wajah yang dideteksi oleh webcam, kemudian akan dikirim dan diproses didalam komputer, wajah yang dideteksi lewat webcam akan dibandingkan dengan wajah di database yang tersimpan sebelumnya yang diambil dengan webcam yang sama, jika perbandingan wajah sesuai maka mikrokontroller sebagai pengendali akan menginstruksikan servo untuk membuka pintu, sebaliknya jika wajah tidak sesuai maka pintu akan tetap tertutup. Alat ini akan menjamin keamanan ruangan terkontrol.
1.2. Rumusan Masalah
1. Merancang sistem untuk dapat mendeteksi wajah.
2. Merancang sistem kontrol keamanan ruangan dengan deteksi wajah melalui webcam.
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini:
1. Sistem kerja pengenalan wajah Menggunakan komponen mikrokontroller ATmega 328, servo, USB to TTL, IC Regulator 7805.
2. Pembahasan perangkat lunak aplikasi visual studio dan bahasa visual basic yang digunakan sebatas pengertian tidak dibahas dalam teori mendalam.
3. Wajah yang disimpan sebagai referensi ada 5 wajah, masing-masing 3 sampel per wajah (depan, kiri dan kanan).
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengenali wajah yang terekam oleh kamera sebagai sistem pengaman ruangan, yang akan disesuaikan dengan gambar wajah yang disimpan di database sebelumnya dan hasilnya akan dikirim ke mikrokontroller ATmega 328 sehingga dapat memutuskan perintah apa yang dikirim.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai pengaman baik di dalam ruangan maupun gedung-gedung, presensi, kehadiran dan lain-lain.
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari beberapa bagian utama yang dijelaskan sebagai berikut.
BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 LANDASAN TEORI
Bab ini membahas tentang penjelasan singkat landasan teori sebagai acuan untuk proses pengambilan data, analisa dan pembahasan.
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM
Bab ini membahas tentang komponen pengujian, rangkaian setiap pengujian, diagram alir pengujian, prosedur pengujian dan tempat pengujian.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas tentang data hasil pengujian dan analisa yang diperoleh dari pengujian.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dari pengujian yang dilakukan dan saran untuk pengujian berikutnya.
BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Mikrokontroller
Mikrokontroller merupakan chip mikrokontroller yang secara fisik berupa sebuah Integrated Circuit (IC). Mikrokontroller biasanya digunakan dalam sebuah sistem yang kecil, murah dan tidak membutuhkan perhitungan yang sangat kompleks seperti dalam aplikasi di PC. Mikrokontroller banyak ditemukan dalam peralatan seperti microwave, keyboard, VCR dll. Mikrokontroller berisikan bagian-bagian utama yaitu Central Processing Unit (CPU), Random-Access Memory (RAM), Read-Only Memory (ROM) dan port Input-Output (I/O).
Selain bagian utama tersebut terdapat beberapa perangkat keras yang dapat digunakan untuk banyak keperluan seperti melakukan pencacahan, melakukan komunikasi serial, melakukan interupsi dan masih banyak lagi. Mikrokontroller bekerja berdasarkan program (perangkat lunak) yang ditanamkan didalamnya, dan program tersebut dibuat sesuai dengan aplikasi yang diinginkan.
Aplikasi mikrokontroller normalnya terkait pembacaan data dari luar dan atau pengontrollan peralatan yang ada diluarnya. Contoh aplikasi penggunaanya adalah melakukan pengendalian untuk menyalakan dan mematikan lampu LED yang terhubung ke kaki mikrokontroller. Mikrokontroller memiliki jalur-jalur masukan (port masukan) serta jalur-jalur keluaran (port keluaran) yang memungkinkan mikrokontroller tersebut untuk bisa digunakan dalam aplikasi pembacaan data, pengontrollan serta penyajian informasi. Port masukan digunakan untuk memasukkan informasi serta data dari luar ke mikrokontroller.
Program yang ditanam pada mikrokontroller merupakan instruksi-instruksi dalam bentuk kode-kode yang dibuat dengan menggunakan bahasa pemograman tertentu. Program ini biasanya dibuat di komputer sampai dihasilkan kode programnya dan selanjutnya dituliskan ke mikrokontroller menggunakan bantuan perangkat keras pemograman sesuai dengan jenis mikrokontroller yang digunakan (Dharmawan, Hari Arief. 2017).
2.1.1 Mikrokontroller ATmega328
Mikrokontroller merupakan chip cerdas yang menjadi tren dalam pengendalian dan otomatisasi, terutama dikalangan mahasiswa. Dengan banyak jenis, kapasitas memori, dan berbagai figur, mikrokontroller menjadi pilihan dalam aplikasi prosesor mini untuk pengendalian skala kecil.
Mikrokontroller AVR menggabungkan set intruksi dengan 32 buah register yang bekerja dengan tujuan umum. Semua register tersebut terhubung langsung ke Arithmetic Logic Unit (ALU), yang memungkinkan dua register independen untuk diakses dalam satu instruksi yang dilaksanakan dalam satu siklus clock. Melalui arsitektur dihasilkan lebih banyak kode yang efisien saat mencapai batas atas hingga sepuluh kali lebih cepat dari mikrokontroller CISC konvensional.
Gambar 2.1. Mikrokontroller ATmega328
2.1.2 Arsitektur Mikrokontroller ATmega 328
Arduino merupakan mikrokontroller yang memang dirancang untuk bisa digunakan dengan mudah. Berbagai papan arduino menggunakan tipe ATmega yang
berbeda-beda bergantung pada spesifikasinya. Arduino Uno menggunakan ATmega 328. Layout untuk gambaran arsitektur Arduino Uno yang menggunakan ATmega 328 adalah sebagai berikut:
UART ( Antar Muka Serial)
2 KB RAM (Memory Kerja)
32 RAM Flash Memory
(Program)
1 KB
EEPROM CPU
Port Input/ Port Output
Gambar 2.2. Arsitektur ATmega 328
1. Universal Asynchronous Receiver/ Transmitter (UART) adalah antarmuka yang digunakan untuk komunikasi serial, seperti pada RS-323, RS-422, dan RS-485.
2. 2KB RAM pada memori kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variabel-variabel didalam program.
3. 32KB ROM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan program yang dimuat di dalam komputer. Selain program flash memory juga menyimpan bootloader.
4. Bootloader adalah program inisiasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah bootloader selesai dijalankan, berikutnya program di RAM akan di eksekusi.
5. 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan arduino.
6. Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroller untuk menjalankan setiap instruksi dari program.
7. Port input/ output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog (Dinata, Yuwono Marta.
2016)
2.1.3 Konfigurasi Fitur Mikrokontroller ATmega328 Konfigurasi ATmega328 adalah sebagai berikut:
1. 32 Kbytes Flash terprogram dalam sistem dengan kemampuan baca-tulis 2. 1 Kbytes EEPROM, 2 Kbytes SRAM
3. 23 jalur I / O 4. 32 register kerja
5. Real Time Counter (RTC)
6. 3- Timer / Penghitung fleksibel dengan perbandingan mode dan PWM 7. 1 serial yang dapat diprogram USART
8. 1-byte 2-kabel Serial Interface (I2C)
9. 6- saluran 10-bit ADC (8 saluran dalam paket TQFP dan QFN / MLF) 10. Pengawas Waktu Pengatur yang dapat diprogram dengan Oscillator internal 11. Port serial SPI
12. 6-mode penghematan daya perangkat yang dapat dipilih.
Tabel 2.1. Konfigurasi mikrokontroller ATmega328
2.1.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATmega 328
ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega 8 ini antara lain ATMega 8535, ATMega 16, ATMega 32, ATmega 328, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega 328 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega 328 tidak kalah dengan yang lainnya.
ATMega 328 memiliki 3 buah port utama yaitu PORT B, PORT C, dan PORT D dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. Port tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
1. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu PORT B juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
a) ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b) OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
c) MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
d) Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e) TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.
f) XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.
2. Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a) ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital
b) I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
3. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a) USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
b) Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.
c) XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock.
d) T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
e) AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
2.2 Kamera Web (Webcam)
Kamera web atau yang dikenal dengan istilah webcam adalah sebutan bagi kamera waktu nyata yang gambarnya bisa dilihat melalui World Wide Web (WWW), program pengolah pesan cepat, atau aplikasi pemanggilan video. Istilah webcam merujuk pada teknologi secara umumnya, sehingga kata webcam kadang-kadang diganti dengan kata lain yang memberikan pemandangan yang ditampilkan di kamera. Kamera web dapat diartikan juga sebagai sebuah kamera video digital kecil
yang dihubungkan ke komputer melalui port USB, port COM atau dengan jaringan Ethernet atau Wi-Fi.
2.2.1 Cara Kerja Webcam
Kamera ini dibuat tahun 1991 oleh Quentin Stafford-Fraser dan Paul Jardetzky yang kemudian baru dapat dihubungkan ke Internet pada tahun 1993 dengan bantuan Daniel Gordon dan Martyn Johnson. Dalam masa percobaannya, kamera ini dimanfaatkan untuk memonitor sebuah kedai kopi di luar Trojan Room di University of Cambridge. Hal ini dimaksudkan agar orang tak perlu pergi ke kedai kopi ketika stok kopi di kedai tersebut sedang kosong.
Webcam terdiri dari sebuah lensa standar yang berfugsi untuk menangkap sinyal gambar yang dipasang disebuah papan sirkuit, casing (cover) yang termasuk sisi depan dan samping yang berfungsi untuk menutupi lensa standar, lubang lensa di casing depan yang berfungsi untuk memasukkan gambar, kabel support yang dibuat dari bahan yang fleksibel, kabel ini dikontrol untuk menyesuaikan ketinggian, arah dan sudut pandang kamera web. Webcam biasa dilengkapi dengan software dimana akan berfungsi untuk mengambil gambar-gambar dari kamera digital secara terus menerus dan menyiarkannya melalui koneksi internet. Fitur tambahan yang juga terdapat pada webcam yaitu: Mikrofon, Kemampuan untuk digeser dan disesuaikan posisinya (sesuai keinginan pengguna), Sensor yang terpasang secara built-in yang dapat mendeteksi pergerakan yang ada di depannya, Lampu indikator yang ketika menyala berarti kamera tersebut tengah aktif. Pada perancangan aplikasi webcam untuk digunakan pada mikroskop digital, webcam akan dihubungkan ke pc untuk menampilkan hasil gambar yang terlihat. Untuk mengatur pencahayaan dan fokus webcam tersebut dibantu dengan arduino uno. Lensa adalah sensor untuk webcam.
Gambar 2.3 Webcam
2.3 Servo
Motor servo merupakan salah satu jenis motor DC yang sering diaplikasikan dalam bidang robotik. Biasanya motor servo digunakan untuk penggerak lengan atau persendian robot karena memiliki kemampuan dapat berputar searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam. Motor servo disebut juga jenis motor DC dengan sistem umpan balik tertutup yang terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol, dan juga potensiometer. Jadi motor servo sebenarnya tak berdiri sendiri, melainkan didukung oleh komponen-komponen lain yang berada dalam satu paket.
Motor servo disusun dari sebuah motor DC, gearbox, potensiometer dan rangkaian kontrol. Fungsi dari beberapa Gear yang dirangkai dalam poros Motor servo adalah untuk memperlambat putaran utama lalu meningkatkan torsi putaran motor servo.
Kemudian, fungsi dari potensiometer adalah untuk merubah hambatan (resistansi) pada motor dan sebagai penentu batas putaran utama pada Motor servo.
Fungsi potensiometer dalam motor servo adalah untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sementara sudut sumbu motor servo dapat diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel servo itu sendiri.
Oleh karena itu motor servo dapat berputar searah dan berlawanan arah jarum jam.
Motor servo dapat menampilkan gerakan 0 derajat, 90 derajat, 180 derajat, hingga 360 derajat. Tak heran jika motor ini banyak diaplikasikan untuk penggerak kaki dan juga lengan robot. Selain itu motor servo juga memiliki torsi yang besar sehingga mampu menopang beban cukup berat.
Motor servo dapat berkerja dengan baik bila pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekwensi 50 Hz. Frekwensi tersebut dapat diperoleh ketika kondisi Ton duty cycle berada di angka 1,5 ms. Dalam posisi tersebut rotor dari motor berhenti tepat ditengah-tengah atau pada sudut nol derajat. Pada saat kondisi Ton duty cycle kurang dari 1,5 ms maka rotor akan berputar berlawananarah jarum jam, sebaliknya jika posisi Ton duty cycle lebih besar dari 1,5 ms maka rotor akan berputar searah jarum jam.
Gambar 2.4 Sinyal Pulsa pada Servo
Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo). Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya.
2.4 USB to TTL (Transistor Transistor Logic)
Menurut segi bahasa, Port USB terdiri dari dua kata, yang pertama Port adalah tempat untuk memasukkan kabel / peripheral lainnya ke komputer kita, serta USB merupakan singkatan dari Universal Serial Bus dengan makna lain dapat dikatakan standar interface sebuah device, dengan kata lain pengertian dari Port USB adalah hubungan serial antara periferal dengan komputer. Komputer (Personal Computer) saat ini, umumnya sudah memiliki port USB. Biasanya disediakan minimal 2 port. Jika dibandingkan dengan paralel port dan serial port, penggunaan port USB lebih mudah dalam penggunaannya.
USB atau yang lebih dikenal sebagai Universal Serial Bus adalah sebuah jalur koneksi serial elektronik yang diciptakan dengan tujuan untuk menghubungkan segala macam device yang bersifat eksternal. USB merupakan teknologi standard bas Serial untuk antaramuka peranti yang membenarkan perhubungan pada soket
antaramuka tunggal. Ia juga turut dicipta untuk meningkatkan keupayaan Plug and Play dengan membenarkan peranti disambungkan (connect) dan merungkai sambungan (disconnect) tanpa perlu ‘reboot’ Hot Swapping pada komputer.
USB to TTL salah satu jenis konverter yang sangat sering dijumpai dibidang elektronika, terkhusus yang berbau dengan mikrokontroller dan komunikasi mikrokontroler ke komputer maupun sebaliknya dari komputer ke mikrokontroller.
Kabel USB to TTL ini memungkinkan penggguna untuk membuat perangkat elektronika mikrokontrollernya dapat berkomunikasi dengan komputer sesuai dengan kehendak kita. USB ini menggunakan komunikasi serial untuk berkomunikasi atau terhubung antara komputer dengan mikrokontroller. Konektivitas antara PC (Personal Computer) dengan perangkat USB dihubungkan dengan kabel khusus.
Sebuah kabel berisi empat buah kawat menghubungkan periferal ke PC melalui port USB yang terdapat pada keduanya. Di dalam kabel tersebut, dua kawat akan menangani transmisi data, sebuah lagi menangani ground dan sebuah lagi memasok daya sebesar lima volt ke periferal.
Gambar 2.5 USB to TTL 2.5 Microsoft Visual Studio
Visual studio adalah Integrated Development Environment (IDE) yang dapat anda gunakan untuk mengembangkan aplikasi-aplikasi windows. Visual studio dirancang untuk fokus terhadap produktivitas. Tool ini disebut juga rapid aplikasion development tools (RAD tools) karena dirancang dan dilengkapi untuk meningkatkan produktivitas. Fitur-fitur dalam visual studio dirancang lebih sederhana sehingga memudahkan programmer dalam mempelajarinya.
Visual Studio (yang sering juga disebut VB) selain disebut sebuah bahasa pemrograman, juga sering disebut sebagai sarana (tool) untuk menghasilkan perogram-program aplikasi berbasiskan Windows. Beberapa kemampuan atau manfaat dari Visual Basic di antaranya seperti:
1. Untuk membuat program aplikasi berbasiskan windows.
2. Untuk membuat objek-objek pembantu program seperti, misalnya : kontrol ActiveX, file Help, aplikasi Internet dan sebagainya.
3. Menguji program (debugging) dan menghasilkan program berakhiran EXE yang bersifat executable atau dapat langsung dijalankan.
Visual Studio mencakup kompiler, SDK, Integrated Development Environment (IDE), dan dokumentasi (umumnya berupa MSDN Library). Kompiler yang dimasukkan ke dalam paket Visual Studio antara lain Visual C++, Visual C#, Visual Basic, Visual Basic .NET, Visual InterDev, Visual J++, Visual J#, Visual FoxPro, dan Visual SourceSafe. Microsoft Visual Studio dapat digunakan untuk mengembangkan aplikasi dalam native code (dalam bentuk bahasa mesin yang berjalan di atas Windows) ataupun managed code (dalam bentuk Microsoft Intermediate Language di atas NET Framework). Selain itu, Visual Studio juga dapat digunakan untuk mengembangkan aplikasi Silverlight, aplikasi Windows Mobile (yang berjalan di atas .NET Compact Framework).
2.6 OpenCV
OpenCV (Open Source Computer Vision Library) adalah perpustakaan fungsi pemograman yang terutama difungsikan untuk visi komputer real time, yang dikembangkan oleh intel dan sekarang didukung oleh windows garage. Library adalah cross paltform ini berfokus terutama pada pemprosesan gambar secara real time. Jika library menemukan intel integrated performances primitives pada sistem, ia akan menggunakan rutinitas yang dioptimalkan secara komersial untuk mempercepat itu sendiri. Diluncurkan secara resmi pada tahun 1999, proyek OpenCV awalnya merupakan inisiatif Intel Research untuk memajukan aplikasi-aplikasi
intensif CPU, bagian dari serangkaian proyek termasuk pelacakan sinar real time dan dinding tampilan 3D.
Pada awalnya, tujuan utama dari proyek OpenCV ini dideskripsikan sebagai berikut, 1. Penelitian penginderaan citra lanjutan tidak hanya melalui kode program
terbuka, tetapi juga kode yang telah teroptimasi untuk infrastruktur penginderaan citra.
2. Menyebar luaskan ilmu penginderaan citra dengan menyediakan infrastruktur bersama di mana para pengembang dapat menggunakannya secaar bersama- sama, sehingga kode akan tampak lebih mudah dibaca dan ditransfer.
3. Membuat aplikasi komersial berbasiskan penginderaan citra, di mana kode yang telah teroptimasi tersedia secara bebas dengan lisensi yang tersedia secara bebas yang tidak mensyaratkan program itu harus terbuka atau gratis.
2.7 Metode Eigenface
Di dalam Face Detection kita mendeteksi bagian wajah dari seseorang, wajah tersebut bisa didapatkan dari gambar maupun video. Banyak metode yang bisa digunakan untuk mendeteksi wajah tersebut, salah satu metode yang paling terkenal adalah dengan memanfaatkan hasil training dari haarcascade. Haarcascade tersebut berupa file xml (.xml) dan biasanya terinstall secara default ketika kita melakukan installasi OpenCV. File xml dari haarcasscade tersebut bermacam-macam jenisnya.
Beberapa contohnya adalah haarcascade frontalface alt.xml atau haarcascade eye.xml.
Frontalface merupakan contoh jenis haarcascade yang digunakan untuk mendeteksi wajah sedangkan Eye merupakan contoh jenis haarcascade yang digunakan untuk mendeteksi mata. Melihat kedua contoh tersebut, sebenarnya penggunaan Face Detection sangat sederhana apabila kita telah mengerti prinsip dasar dari haarcascade dan cara kerjanya karena sebenarnya yang kita lakukan hanyalah menggunakan file xml tersebut dan mengaturnya di dalam program kita sesuai dengan kebutuhan yang kita.
Principal Component Analysis (PCA) berdasar pada konsep konsep teori informasi, PCA ini sangat mudah digunakan di dalam OpenCV. PCA mencari sebuah model berbasis komputer yang menggambarkan sebuah wajah dengan mengambil keterangan-keterangan yang penting dari sebuah gambar. PCA memiliki beberapa keunggulan yaitu dapat bekerja secara cepat dan membutuhkan jumlah memori yang kecil. Eigenface merupakan salah satu contoh dari metode PCA. Eigenface adalah sebuah algoritma face detection yang mudah untuk diimplementasikan. Biasanya Eigenface ini digunakan sebagai bahan pembelajaran karena merupakan metode pertama yang digunakan untuk mendeteksi benda sehingga metode ini yang paling sering digunakan.
Didalam proses pendeteksian wajah dengan metode ini perlu diketahui hal berikut yaitu bahwa ketepatan sistem dalam mendeteksi wajah sangat dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang ada di dalam gambar tersebut, hal ini biasa disebut dengan efek iluminasi. Oleh karena itu, kita melakukan prosses perubahan gambar menjadi grayscale untuk mengurangi efek tersebut. Dengan dirubah menjadi grayscale, gambar menjadi berkurang perbedaan warnanya sehingga akan semakin lebih mudah untuk dikenali oleh sistem. Setelah proses perubahan menjadi grayscale, proses berikutnya adalah melakukan histogram equalization pada gambar tersebut. Proses ini bertujuan untuk menyamakan kontras dan brightness yang dimiliki oleh sebuah gambar sehingga efek iluminasi bisa dihilangkan dengan proses ini. Setelah kedua proses tersebut dilakukan, barulah dilakukan proses Face Detection dengan menggunakan haar.
Eigenface adalah sebuah algoritma face detection yang mudah untuk diimplementasikan. Biasanya Eigenface ini digunakan sebagai bahan pembelajaran karena merupakan metode pertama yang digunakan untuk mendeteksi benda sehingga metode ini yang paling sering digunakan.
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 3.1. Diagram Blok Sistem
Adapun diagram blok untuk perancangan alat sistem pengenalan wajah menggunakan webcam untuk pengamanan ruangan membuka pintu adalah sebagai berikut:
Webcam
Wajah Komputer/
database
USB to TTL
Mikrokontroller Atmega 328
Servo Power supply
Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem
Keterangan dari diagram blok 3.1, wajah merupakan objek yang akan diambil
maupun untuk proses pengenalan. Didalam komputer sistem akan melakukan proses pengenalan wajah, dan hasil dari ini akan menentukan User dapat masuk kedalam ruangan/ pintu terbuka atau tertutup. Setelah semua proses selesai didalam komputer maka akan dikirim sinyal ke mikrokontroller melalui kabel USB to TTL, jika User sesuai dengan wajah yang disimpan di database maka akan diperintahkan servo untuk membuka pintu, dan sebaliknya jika wajah User tidak ada dalam database maka pintu akan tetap dalam keadaan tertutup.
3.2 Webcam
Webcam yang digunakan adalah kamera jenis Logitech 720 pixel yang digunakan sebagai media penangkap wajah yang akan di proses di komputer. Supaya kamera webcam ini bisa digunakan maka sebelumnya driver untuk webcam ini hars di install terlebih dahulu, karena aplikasi ini harus terkoneksike driver webcam untuk memfungsikannya. Jika driver sudah diinstal maka hubungkan ke port USB untuk meyatakan bahwa webcam siap untuk digunakan sebagai media input.
3.3 Komputer
Semua proses pengolahan data berlangsung didalam komputer. Pengolahan data dimulai dari pengambilan gambar wajah menggunakan webcam, penyimpanan wajah sebagai database dan proses pengenalan wajah serta pengiriman perintah ke mikrokontroller untuk disamapaikan ke servo.
3.4 Rangkaian ATmega 328
Mikrokontroller ATmega merupakan pusat pengendali dari input, keluaran dan pengolahan data. ATmega 328 merupakan ATmega yang mempunyai arsitektur Reduce Instruction Set Computer (RISC). ATmega 328 memiliki 3 buah port utama yaitu PORT B, PORT C, dan PORT D. Port B merupakan jalur 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output, Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat
difungsikan sebagai output/input digital, sedangkan untuk port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pinnya dapat difungsikan juga sebagai input/output.
Fitur ATmega 328 adalah sebagai berikut:
1. Memiliki Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) sebesar 1 KB sebagai tempat penyimpanana data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan meskipun catu daya dimatikan.
2. Memiliki Static Random Access Memory (SRAM) sebesar 2 KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin, 6diantaranya Pulse Width Modulation (PWM) output.
4. 32x8 bit register serba guna.
5. Clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6. 32 KB Flash Memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memory sebagai bootloader.
7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
Gambar 3.2 Rangkaian ATmega 328
3.5 Rangkaian IC Regulator LM7805
Rangkaian regulator untuk mengubah tegangan AC dari PLN sehingga bisa diterima perangkat dan tidak merusak perangkat tersebut. Secara keseluruhan baik perangkat elektronika, mikrokontroller, sensor dan yang lainnya hanya dapat menerima tegangan sebesar 5V, diluar dari tegangan itu akan menyebabkan kerusakan pada perangkat tersebut. Dalam rangkaian ini regulator yang digunakan yaitu regulator IC LM7805 yang berfungsi sebagai penstabil tegangan, sehingga tidak merusak perangkat elektronika yang terhubung dengannya, karena tegangan yang diterima dari sumber tegangan tidak akan selalu tepat 5V tetapi akan naik turun, disinilah IC LM7805 menunjukkan fungsinya.
Gambar 3.3 Rangkaian IC Regulator LM7805
3.6 Rangkaian Servo
Servo yang digunakan akan berputar 85 derajat untuk menutup pintu dan 165 derajat untuk membuka pintu, jenis servo yang digunakan yaitu tower pro MG996R dengan Spesifikasi motor servo sebagai berikut:
• Dimensi: 40.7 x 19.7 x 42.9 mm approx.
• Kekuatan putaran: 9.40 kgf·cm (4.8 V ), 11.00 kgf·cm (6.0 V)
• Kecepatan pengoperasian: 0.19 s/60º (4.8 V), 0.15 s/60º (6.0V)
• tegangan volt: 4.8 V a 7.2 V
Motor servo adalah suatu perangkat putar (actuator) yang dirangkai dengan searah umpan balik atau loop tertutup sehingga perangkat tersebut dapat diatur untuk memastikan dan menentukan posisi dari sudut poros output motor.
Dengan adanya sistem 21 searah umpan palik (loop) di motor servo akan mempermudah untuk mengontrol pergerakan dan posisi akhir poros. Dengan kata lain, posisi poros keluaran (output) akan di deteksi dengan tujuan untuk mengetahui apakah posisi poros sudah sesuai yang kita inginkan atau belum. Jika posisi poros belum sesuai, maka sistem 21 searah akan memberikan sinyal agar posisi poros sesuai dengan apa yang diinginkan.
Rangkaian motor servo dirangkaian ini berfungsi sebagai penggerak (actuator) untuk membuka dan menutup pintu pada waktu yang telah di atur sebelumnya, servo akan bekerja setelah menerima setiap perintah yang dikirim dari mikrokontroller, dan akan bergerak sesuai dengan sudut yang telah diatur sebelumnya.
Gambar 3.4 Rangkaian Servo
Prinsip kerja motor servo yaitu lewat memberikan sinyal modulasi lebar pulsa atau disebut dengan Pulse Wide Modulation (PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal 21 searah yang diberikan pada akhirnya akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Apabila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar 21searah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan apabila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar 21 searah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Berikut lihat gambarnya pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Sinyal Pulsa Motor Servo
3.7 Rangkaian USB to TTL
Universal Serial Bus (USB) merupakan port, dimana port USB merupakan suatu teknologi yang memungkinkan kita untuk menghubungkan alat eksternal (peripheral) seperti scanner, printer, mouse, papan ketik (keyboard), alat penyimpan data (zip drive), flash disk, kamera digital atau perangkat lainnya ke komputer kita.
USB dalam rangkaian ini menghubungkan antara komputer dengan mikrokontroller, sehingga data dapat dikirim ke mikrokontroller. Data tersebut adalah data wajah yang masuk yang diperoleh lewat tangkapan kamera untuk diproses dibandingkan dengan data wajah yang disimpan di database.
Gambar 3.6 Rangkaian USB
3.8 Algoritma Eigenface
Dalam metode eigenface, decoding dilakukan dengan menghitung eigenvector kemudian direpresentasikan dalam sebuah matrikss yang berukuran besar. Eigenvector juga dinyatakan sebagai karakteristik wajah oleh karena itu metode ini disebut dengan eigenface. Setiap wajah direpresentasikan dalam kombinasi linear eigenface.
Algoritma pengenalan wajah di-mulai dengan membuat matrikss kolom dari wajah yang dimasukkan ke dalam database. Ratarata vector citra (mean) dari matriks kolom dihitung dengan cara membaginya dengan jumlah banyaknya citra yang disimpan di dalam database.
Image matriks (Γ) direpresentasikan ke dalam sebuah himpunan matrikss (Γ1, Γ2, …, ΓM). Cari nilai rata-rata (Ψ) dan digunakan untuk meng-ekstraksi eigenvector (v) dan eigenvalue (λ) dari himpunan matrikss. Gunakan nilai eigenvector untuk mendapatkan nilai eigenface dari image.
Apabila ada sebuah image baru atau test face (Γnew) yang ingin dikenali, proses yang sama juga diberlaku-kan untuk image (Γnew), untuk meng-ekstraksi eigenvector (v) dan eigenvalue (λ), kemudian cari nilai eigen-face dari image test face (Γnew). Tahap perhitungan se-lengkapnya dapat dilihat seperti berikut ini.
Tahapan Perhitungan Eigenface :
1. Langkah pertama adalah menyiapkan data dengan membuat suatu himpunan S yang terdiri dari seluruh training image, (Γ1, Γ2, …, ΓM)
2. Langkah kedua adalah ambil nilai tengah atau mean (Ψ)
3. Langkah ketiga kemudian cari selisih (Ф) antara nilai training image (Γi) dengan nilai tengah (Ψ)
4. Langkah keempat adalah menghitung nilai matriks kovarian (C)
5. Langkah kelima menghitung eigenvalue (λ) dan eigenvector (v) dari matriks kovarian (C)
6. Langkah keenam, setelah eigenvector (v) diperoleh, maka eigenface (μ) dapat dicari dengan:
Tahapan Pengenalan wajah :
1. Sebuah image wajah baru atau test face (Γnew) akan dicoba untuk dikenali, pertama terapkan cara pada tahapan pertama perhitungan eigenface untuk mendapatkan nilai eigen dari image tersebut.
2. Gunakan metode euclidean distance untuk mencari jarak (distance) terpendek antara nilai eigen dari training image dalam database dengan nilai eigen dari image testface.
3.9 OpenCV
OpenCV (Open Source Computer Vision Library) adalah perpustakaan fungsi pemograman yang terutama difungsikan untuk visi komputer real time, yang dikembangkan oleh intel dan sekarang didukung oleh windows garage. Library adalah cross paltform ini berfokus terutama pada pemprosesan gambar secara real time. Jika library menemukan intel integrated performances primitives pada sistem, ia akan menggunakan rutinitas yang dioptimalkan secara komersial untuk mempercepat itu sendiri. Diluncurkan secara resmi pada tahun 1999, proyek OpenCV awalnya merupakan inisiatif Intel Research untuk memajukan aplikasi- aplikasi intensif CPU, bagian dari serangkaian proyek termasuk pelacakan sinar real time dan dinding tampilan 3D.
Pada awalnya, tujuan utama dari proyek OpenCV ini dideskripsikan sebagai berikut:
1. Penelitian penginderaan citra lanjutan tidak hanya melalui kode program terbuka, tetapi juga kode yang telah teroptimasi untuk infrastruktur penginderaan citra.
2. Menyebar luaskan ilmu penginderaan citra dengan menyediakan infrastruktur bersama di mana para pengembang dapat menggunakannya secaar bersama- sama, sehingga kode akan tampak lebih mudah dibaca dan ditransfer.
3. Membuat aplikasi komersial berbasiskan penginderaan citra, di mana kode yang telah teroptimasi tersedia secara bebas dengan lisensi yang tersedia secara bebas yang tidak mensyaratkan program itu harus terbuka atau gratis. OpenCv adalah library yang didalam-nya terdapat berbagai fungsi yang diper-gunakan dalam computer vision. OpenCv ditulis dengan bahasa C dan C++
dan dapat berjalan di Linux, Windows dan MacOS. OpenCv ini adalah library yang sudah sangat terkenal pada pengolahan citra computer vision. OpenCv didesain untuk aplikasi real-time, memiliki fungsi-fungsi yang baik untuk image/video. OpenCv sendiri terdiri dari 5 library, yaitu :
1. CV : untuk algoritma image processing dan vision.
2. MLL : untuk machine learning library.
3. HighGUI : untuk GUI, Image dan Video I/O.
4. CvAux
5. CXCORE : untuk struktur 3.10 Flowchart Sistem
Mulai
Capture (Ambil Wajah)
Bandingkan dengan Database
Menyesuaikan wajah Apakah wajah sesuai?
Pintu Terbuka 10 Detik
Selesai
PintuTertutup
3.7 Flowchart sistem 3.11 Rangkaian Lengkap
Ya
Tidak
Gambar 3.8 Rangkaian Lengkap BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Alat
Pengujian alat keseluruhan akan dibuat di dalam lampiran.
4.1.1 Pengujian Mikrokontroller
Pengujian mikrokontroller dilakukan yaitu untuk memastikan bahwa mikrokontroller yang digunakan dapat berfungsi dengan baik. Mikrokontroller yang digunakan adalah mikrokontroller ATmega 328. Karena pemrograman menggunakan mode In System Programming (ISP) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader.
Gambar 4.1 Tampilan Mikrokontroller aktif
Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu Atmega 328. Mikrokontroller Atmega 328 yaitu apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP -nya. Pengujian dapat dilakukan dengan melihat gambar 4.1 diatas.
Tabel 4.1 Tampilan Hasil Pengujian Mikrokontroller
Pin Tegangan keluaran 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
4.98 1.37 4.98 0.003
4.98 0.050
4.98 0 2.5 2.5 4.95 0.004
1.38 4.97 4.95 4.96 4.95 0.004 0.017 4.98 4.98 0 0.001 0.001 0.001 0.001 4.98 4.98
Motor servo merupakan salah satu jenis motor DC yang sering diaplikasikan dalam bidang robotik. Biasanya motor servo digunakan untuk penggerak lengan atau persendian robot karena memiliki kemampuan dapat berputar searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam. motor servo disebut juga jenis motor DC dengan sistem umpan balik tertutup yang terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol, dan juga potensiometer. Jadi motor servo sebenarnya tak berdiri sendiri, melainkan didukung oleh komponen-komponen lain yang berada dalam satu paket.
Prinsip kerja motor servo yaitu lewat memberikan sinyal modulasi lebar pulsa atau disebut dengan Pulse Wide Modulation (PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal searah yang diberikan pada akhirnya akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Apabila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar searah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan apabila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar searah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Berikut lihat gambarnya pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Sinyal pulsa pada servo
Pengujian Motor servo dapat dilakukan dengan cara memberikan tegangan 5v pada motor servo, dimana kutub (+) dihubungkan ke VCC dan kutub (-) pada ground. Dengan percobaan ini kita dapat mengetahui apakah servo dapat digunakan atau tidak.
Pengujian lainnya dapat juga dilakukan dengan cara terhubung ke mikrokontroller, dimana servo terhubung dengan kaki RXD dan TXD, berikut tampilan hasil pengujian servo dengan mikrokontroller pada gambar 4.3.
Keterangan dari pengujian servo pada gambar 4.3 menggunakan mikrokontroller, dimana kaki RXD dan TXD yang dihubungkan dengan servo. Servo dikontrol bergerak sebesar 180 derajat, dimulai dengan servo bergerak dari posisi 0 derajat (tengah) ke kanan 90 derajat, kembali 0 derajat (tengah) ke kiri 90 derajat secara berulang-ulang.
Gambar 4.3 Tampilan Hasil Pengujian Servo
#include <Servo.h>
Servo myservo;
char kata;
int pos = 0;
void setup() { Serial.begin(9600);
myservo.attach(A5);
myservo.write(85); //tutup //myservo.write(165); //buka }
void loop() {
if (Serial.available()){kata = Serial.read();}
if (kata == 'b'){myservo.write(165);delay(5000);}
else {myservo.write(85);}
}
4.1.3 Pengujian Webcam
Dalam pengujian ini menggunakan kamera webcam yang dihubungkan lagi dengan laptop. Jadi webcam yang dihubungkan akan terlebih dahulu di install ke dalam laptop, sehingga dapat di operasikan. Dan untuk pengoperasiannya kita memilih webcam mana yang akan kita gnakan yang telah terhubung sebelumnya.
Bukti webcam sudah terhubung dengan baik maka akan ada tampilan pilihan seperti gambar 4.3.
Gambar 4.4 Tampilan webcam aktif
4.1.4 Pengujian USB to TTL
Transistor Transistor Logic (USB to TTL) digunakan sebagai kabel penghubung untuk mengirim data dari komputer ke mikrokontroller atau sebaliknya.
USB to TTL ini menjadi penerjemah antara mikrokontroller dengan komputer sehingga dapat berkomunikasi. Pada penelitian ini kaki mikrokontroller yang terhubung dengan USB to TTL yaitu Port D0 dan Port D1 atau bisa juga melalui rxd dan txd yang dihubungkan ke komputer. Untuk mengetahui USB to TTL dapat digunakan atau tidak dapat dilakukan melalui mikrokontroller dengan cara listing program berikut:
void setup() { Serial.begin(9600);
}
void loop() {
Serial.println("Tes");
delay(1000);
}
Gambar 4.5 Tampilan USB to TTL aktif
4.2 Analisa Pengujian
Dalam Rancang Bangun Pintu Otomatis Menggunakan Alat Pengenal Wajah Berbasis Mikrokontroller Atmega 328 berhasil digunakan sebagai pengaman dalam suatu ruangan dimana pintu hanya terbuka jika wajah yang masuk dikenali oleh sistem dengan tingkat kemiripan ≤50 %. Hasil capture wajah dengan 3 posisi dilengkapi dengan nama akan disimpan sebagai database.
(b)
Gambar 4.6 (a) Gambar Tampilan pemberitahuan data wajah yang berhasil di simpan (b) Gambar Tampilan setelah data wajah masuk dalam Database
Wajah yang di capture akan dibandingkan dengan wajah yang di database, jika wajah sesuai maka akan dikenali, maka akan muncul kotak hijau disekitaran wajah beserta dengan nama pemilik wajah.
Gambar 4.7 Tampilan Penyesuaian Hasil Capture dengan Database
Jika hasil capture wajah sesuai dengan data wajah pada database, maka proses pengenalan wajah berhasil dan pintu otomatis akan terbuka selama 10 detik dan sebaliknya jika tidak maka pintu akan tetap dalam keadaan tertutup. Untuk pintu
terbuka, maka servo akan berputar sebesar 165 derajat, dan untuk pintu menutup kembali servo akan berputar 85 derajat.
(a)
(b)
Gambar 4.8 (a) Gambar pintu tertutup tidak ada wajah yang terdeteksi (b) Gambar Tampilan Pintu Terbuka jika wajah dideteksi
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Dari hasil perancangan alat hingga proses pengujian dan pembahasan, penlis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Rancangan alat ini dengan objek wajah dapat digunakan untuk pengaman ruangan berupa membuka dan menutup pintu untuk wajah tertentu.
2. Mikrokontroller dan Komputer dapat berkomunikasi dengan baik, sehingga proses perbandingan capture wajah masuk dengan database berhasil.
3. Servo berhasil menerima perintah dari mikrokontroller yang membuat servo berputar sesuai dengan sudut yang ditentukan sebelumnya.
5.2 Saran
Setelah penelitian ini selesai, berikut saran untuk penelitian berikutnya:
1. Tingkat kemiripan yang masih rendah untuk pengenalan wajah sebaiknya lebih baik menggunakan jaringan saraf tiruan.
2. Pose wajah untuk database sebaiknya tidak hanya dalam 3 pose.
DARTAR PUSTAKA
Dinata, Y M. 2016. Aduino Itu Pintar. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.
Dharmawan, H A. 2017.Mikrokontroller Konsep Dasar dan Praktis. Malang: UB Press.
Jubilee. 2013. Pengenalan Visual Basic. Enterprise.
Supardi, Ir.Yuniar. Mudah dan cepat membuat program skripsi dengan VB 2012.
Surhono, Lambert M. 2011. Practical OpenCV. Samarth Bragmbhatt.
Etascrip.https://www.ivanjul.com/deteksi-wajah-pada-gambar-dengan-opencv-haar- cascades/
https://uniknown.wordpress.com/2012/06/21/face-recognition-dengan- menggunakan-eigenface/
http://belajarcoder.blogspot.com/2016/04/open-cv-penerapan-deteksi-wajah- opencv.html
https://cakur482.wordpress.com/2010/10/11/pengenalan-citra-wajah-manusia- dengan-menggunakan-metode-eigenface/
