SKRIPSI
WYDIA JULY ASTUTI SINAGA 180821018
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2020
SKRIPSI
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat mencapai gelar Sarjana Sains
WYDIA JULY ASTUTI SINAGA 180821018
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN
2020
i
PERNYATAAN
PERANCANGAN SISTEM SMART KEYLESS PADA LEMARI PENYIMPANAN BERBASIS STM32
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa Skripsi ini adalah hasil kerya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Agustus 2020
Wydia July Astuti Sinaga 180821018
ii
iii
PERANCANGAN SISTEM SMART KEYLESS PADA LEMARI PENYIMPANAN BERBASIS STM32
ABSTRAK
Kunci memegang peranan penting di dalam sebuah sistem keamanan yang sekarang ini sebagian besar masih menggunakan sistem secara manual yaitu dengan menggunakan pengunci konvensional. Saat ini tingkat keamanan kunci konvensional masih sangat rendah, untuk itu perlu suatu sitem yang terintegrasi yang mempunyai tingkat keamanan yang tinggi. Berdasarkan permasalahan ini untuk meningkatkan keamanan dari berbagai tindak kejahatan yang semakin marak maka penulis merancang sebuah sistem penguncian smart keyless sebagai solusi untuk meningkatkan keamanan karena penggunannya jauh lebih efektif jika dibandingkan kunci konvensional. Sistem penguncian smart keyless berbasis STM32 yang memanfaatkan modul RF443Mhz sebagai Keyless dimana perangkat ini terdiri dari dua bagian, yaitu remote keyless yang memiliki transmiter dan perangkat kunci smart keyless memiliki modul elektronik dengan receiver. Perangkat ini akan mentransmisikan data pada radius tertentu untuk melakukan autentikasi data sehingga sistem akan dapat beroperasi. Hal ini akan memudahkan untuk membuka atau mengunci lemari tanpa perlu mengeluarkan kunci, karena secara otomatis dalam radius tertentu lemari sudah bisa dibuka hanya dengan menekan push button. Sistem penguncian kunci smart keyless juga memiliki pola enkripsi yang unik antar modulnya sehingga tidak akan mudah diduplikat dan hanya akan dipegang oleh pemilik.
Kata kunci : Smart Keyless, STM32, RF 433Mhz, Pintu
iv
DESIGN OF SMART KEYLESS SYSTEM ON STORAGE CABINET BASED ON STM32
ABSTRACT
The key plays an important role in a security system which currently mostly still uses the system manually, namely by using a conventional lock. Currently the level of conventional key security is still very low, for that we need an integrated system that has a high level of security. Based on this problem, to increase security from various crimes that are increasingly prevalent, the authors designed a smart keyless locking system as a solution to increase security because its use is much more effective than conventional keys. STM32-based smart keyless locking system which utilizes the RF443Mhz module as a Keyless where this device consists of two parts, namely a remote keyless which has a transmitter and a smart keyless key device which has an electronic module with a receiver. This device will transmit data in a certain radius to authenticate data so that the system can operate. This will make it easier to open or lock the cupboard without the need to remove the key, because automatically within a certain radius the cabinet can be opened just by pressing a push button. The smart keyless key locking system also has a unique encryption pattern between modules so it won't be easily duplicated and will only be held by the owner.
Keywords : Smart Keyless, STM32, RF 433Mhz, cupboard
v
PENGHARGAAN
Segala Puji dan Syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa karena atas berkat dan kasih karunia-Nya penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Skripsi ini dengan judul “Perancangan Sistem Smart Keyless Pada Lemari Penyimpanan Berbasis STM32”.
Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian Skripsi ini yaitu kepada:
1. Dr. Kerista Sebayang.MS, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS. selaku Ketua Program Studi S1 Fisika FMIPA Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Drs. Herli Ginting, MS, yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penyelesaian Skripsi ini.
4. Keluarga Tercinta, Bapak dan Mamak serta saudara-saudara penulis Bang/Kak Ryan, Bang/Kak Elora, Kak Kristina, Bang/Kak Anugerah, Bang/Kak Yoel, Kak Firma dan Adik saya Erwin yang telah memberikan Kasih sayang dan selalu mendoakan yang terbaik bagi Penulis serta bantuan berupa moril dan materil.
5. Sahabat-sahabat yang selalu memberi motivasi dan semangat bagi Penulis.
6. Semua pihak yang terlibat langsung atau tidak langsung yang penulis tidak dapat tuliskan satu persatu.
Demikian Skripsi ini disusun dan penulis, Semoga dapat menambah wawasan dan manfaat bagi pembaca dan khususnya bagi rekan-rekan yang menekuni disiplin ilmu yang sama. Akhir kata Penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu.
Medan, Agustus 2020
Penulis
vi DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
KATA PENGHARGAAN ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
BAB 1. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Batasan Masalah... 2
1.4.Tujuan Penelitian... 2
1.5. Manfaat Penelitian... 3
1.6. Metodologi Penulisan... 3
1.7. Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2. LANDASAN TEORI ... 5
2.1. Sistem Keyless... 5
2.1.1. RF Transmitter dan Recevier 433 Mhz... 6
2.2. Mikrokontroler STM32F4... 11
2.2.1. Analog to Digital (ADC) STM32F4 ... 13
2.2.2. Timer/Counter STM32F4... 16
2.3. Motor Servo... 17
2.3.1. Prinsip Kerja Motor Servo... 18
2.4. Relay ... 18
2.5. LED (Light Emitting Diode) ... 19
2.6. Piezoelectrik Buzzer ... 20
2.6.1. Cara kerja Solar Piezoelectrik Buzzer... 21
vii
2.7. Bahasa C... 22
2.7.1. Struktur Bahasa C... 23
2.7.2. Tipe Data Bahasa C... 24
BAB 3. METODE PENELITIAN... 25
3.1. Diagram Blok Sistem... 25
3.1.1. Fungsi tiap Blok... 26
3.2. Rangkaian Regulator ... 26
3.3.Rangkaian STM32 ... 27
3.4. Rangkaian Recevier RF 433 Mhz... 28
3.5. Rangkaian Transmitter RF 433 Mhz... 28
3.6. Rangkaian Push Button ... 29
3.7. Rangkaian Switch Pintu ... 30
3.8. Rangkaian Motor Servo... 30
3.9. Rangkaian Buzzer... 31
3.10. Rangkaian LED... 32
3.11. Rangkaian Keseluruhan... 33
3.12. Flowchart Sistem... 34
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 35
4.1. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller STM32 ... 35
4.2. Pengujian Rangkaian Regulator ... 36
4.3. Pengujian rangkaian Transmitter... 36
4.4. Pengujian rangkaian Recevier... 38
4.5. Pengujian Rangkaian Pushbutton... 40
4.6. Pengujian Rangkaian Switch Pintu... 41
4.7. Pengujian rangkaian Servo... 42
4.8. Pengujian rangkaian Buzzer... 43
4.9. Pengujian rangkaian LED... 44
4.10. Pengujian Keseluruhan... 45
viii
BAB 5. PENUTUP ... 46
5.1. Kesimpulan ... ... 46
5.2. Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA ... 47 LAMPIRAN
Lampiran A (Gambar Rangkaian Keseluruhan) Lampiran B (Program Keseluruhan)
Lampiran C (Datasheet)
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Modul Transmitter dan Recevier RF 433Mhz... 6
Gambar 2.2. Transmitter dan Recevier RF 433Mhz... 8
Gambar 2.3. Sistem Komunikasi RF 433Mhz... 9
Gambar 2.4. Sinyal ASK pada transmitter... 10
Gambar 2.5. Sinyal ASK pada recevier... 10
Gambar 2.6. Board STM32F4 Discovery... 12
Gambar 2.7. Mode Double Buffer... 13
Gambar 2.8. Arsitektur N-bit SAR ADC... 14
Gambar 2.9. Contoh ADC 4-bit operasi SAR... 15
Gambar 2.10. Motor Servo... 18
Gambar 2.11. Putaran pulsa motor servo... 19
Gambar 2.12. Relay... 19
Gambar 2.14. LED... 20
Gambar 2.15. Piezoelectric Buzzer... 21
Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem... 25
Gambar 3.2. Rangkaian Regulator ... 27
Gambar 3.3. Rangkaian STM32... 27
Gambar 3.4. Rangkaian Recevier... 28
Gambar 3.5. Rangkaian Transmitter... 29
Gambar 3.6. Rangkaian Pushbutton... 30
Gambar 3.7. Rangkaian Switch pintu... 30
Gambar 3.8. Rangkaian Motor Servo... 31
Gambar 3.9. Rangkaian Buzzer... 32
Gambar 3.10. Rangkaian LED... 32
Gambar 3.11. Rangkaian Keseluruhan ... 33
Gambar 3.12. Flowchart Sistem ... 34
Gambar 4.1. Informasi Signature Mikrokontroller ... 35
Gambar 4.2. Pengujian rangkaian Regulator... 36
x
Gambar 4.3. Karakter yang dikirim oleh Transmitter... 38 Gambar 4.4. Karakter yang diterima Recevier... 40 Gambar 4.5. Pengujian Pushbutton... 41
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Kanal ADC pada STM32F4... 16
Tabel 2.2. Macam-macam timer, resolusi, dan clock timer STM32F4 17 Tabel 4.1. Hasil data pengujian Regulator... 36
Tabel 4.2. Hasil data keluaran pushbutton... 41
Tabel 4.3. Hasil pengukuran Switch Pintu... 42
Tabel 4.4. Hasil data pengujian Motor servo ... 43
Tabel 4.5. Hasil pengukuran Buzzer... 43
Tabel 4.6. Hasil data pengujian LED... 44
Tabel 4.7. Tabel Data keseluruhan... 45
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Kunci memegang peranan penting di dalam sebuah sistem keamanan yang sekarang ini sebagian besar masih menggunakan sistem secara manual yaitu dengan menggunakan pengunci konvensional. Kekurangan dari pengunci konvensional ini diantaranya adalah penghuni rumah harus membawa banyak kunci saat bepergian, kunci mudah diduplikat, kunci mudah dibobol, kunci mudah rusak sehingga mengurangi kemudahan dan keamanan.
Perkembangan teknologi digital memberikan solusi dalam sebuah sistem kunci sebagai pengaman yang lebih baik. Berdasarkan permasalahan ini untuk meningkatkan keamanan dari berbagai tindak kejahatan yang semakin marak maka penulis merancang sebuah sistem penguncian smart keyless sebagai solusi untuk meningkatkan keamanan karena penggunannya jauh lebih efektif jika dibandingkan kunci konvensional. Sistem penguncian smart keyless berbasis STM32 merupakan sebuah perangkat yang terdiri dari dua bagian, yaitu remote keyless yang memiliki transmiter dan perangkat kunci smart keyless memiliki modul elektronik dengan receiver. Perangkat ini akan mentransmisikan data pada radius tertentu untuk melakukan autentikasi data sehingga sistem akan dapat beroperasi. Hal ini akan memudahkan untuk membuka atau mengunci lemari tanpa perlu mengeluarkan kunci, karena secara otomatis dalam radius tertentu lemari sudah bisa dibuka dengan menekan push button yang ada pada modul saja. Sistem penguncian kunci smart keyless juga memiliki pola enkripsi yang unik antar modulnya sehingga tidak akan mudah diduplikat dan hanya akan dipegang oleh pemilik.
Perancangan sistem aplikasi kunci menggunakan smart keyless ini terintergrasi dengan module RF Transmitter Receiver Module 433MHz Wireless.
Sistem yang dirancang terdiri atas sebuah module RF 433Mhz, motor servo, LCD, push botton, buzzer, lampu ,dan sistem kendali. Sistem kunci smart keyless ini menggunakan motor servo sebagai penggerak sehingga pintu dapat terkunci atau terbuka secara otomatis. Motor ini akan dihubungkan dengan driver yang dapat dikendalikan oleh mikrokontroler STM32. Mikrokontroler sebagai otak/pengendali
utama yang mendapat masukan dari module RF 433Mhz untuk mengendalikan motor penggerak pintu lemari. Pada sistem ini juga dilengkapi dengan sensor dan buzzer, fungsi sensor itu sendiri sebagai pendeteksi jika ada pemaksaan/perusakan kunci, sensor secara otomatis memberikan respon ke mikrokontroler untuk membunyikan buzzer. Selain itu penambahan fitur otomatisasi lampu yang akan menyala saat pintu terbuka dan akan mati saat pintu tertutup (terkunci).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana perancangan sistem smart keyless pada lemari penyimpanan menggunakan module RF Transmitter Receiver 433MHz Wireless.
2. Bagaimana pengintegrasian module RF 433Mhz dengan STM32.
1.3 Batasan Masalah
Untuk membatasi masalah-masalah yang ada, maka penulis membatasi ruang lingkup masalah sebagai berikut:
1. Sistem perancangan smart keyless ini menggunakan system komunikasi pemograman Bahasa C
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis STM32.
3. Module RF Transmitter Receiver Modul 433MHz Wireless sebagai smart keyless.
4. Perancangan alat ini dapat diaplikasikan hanya untuk satu buah pengamanan pintu, jendela, lemari, maupun brankas.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan Skripsi ini sebagai berikut:
1. Untuk memanfaatkan RF Transmitter Receiver Module 433MHz Wireless sebagai smart keyless.
2. Untuk mengetahui waktu dan jarak optimum pengiriman data antara Modul Transmitter dan Recevier.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini sebagai berikut:
1. Membantu dalam mengembangkan media pembelajaran mikrokontroler STM32
2. Memberikan gambaran kepada mahasiswa dalam pengaplikasian mikrokontroler dengan STM32
3. Membantu mahasiswa dalam memahami dan memperdalam mikrokontroler STM32 ARM Cortex-M.
1.6. Metodologi penulisan
Metodologi yang digunakan dalam Skripsi ini adalah:
1. Studi Literatur yang berhubungan dengan perancangan dan pembuatan alat ini.
2. Perencanaan dan pembuatan alat
Merencanakan peralatan yang telah dirancang baik software maupun hardware.
3. Pengujian alat
Peralatan yang telah dibuat kemudian diuji apakah telah sesuai dengan yang telah direncanakan.
1.7. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan laporan Skripsi ini, Penulis membuat susunan bab- bab untuk membuat Laporan ini. Dalam sistematika penulisan Laporan ini terdiri dari:
BAB 1 : PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB 2 : LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Dan bahasa program yang digunakan, serta karakteristik dari komponen-komponen pendukung.
BAB 3 : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Bab ini berisikan tentang proses perancangan dan pembuatan alat. Mulai dari yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir .
BAB 4 : HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai rangkaian-rangkaian yang digunakan, penjelasan mengenai pengujian dari setiap rangkaian dan program yang diisikan ke mikrokontroller STM32.
BAB 5 : PENUTUP
Dalam bab ini menjelaskan kesimpulan dan saran dari alat ataupun data yang dihasilkan dari alat. Bab ini juga merupakan akhir dari penulisan laporan proyek ini.
DAFTAR PUSTAKA
Pada bagian ini berisi tentang referensi-referensi yang telah dipakai oleh penulis sebagai acuan dan penunjang serta parameter yang mendukung penyelesaian proyek ini baik secara praktis maupun teoritis.
LAMPIRAN
Berisi gambar rangkaian lengkap beserta listing program yang menunjang proses pembuatan alat ini.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sistem Keyless
Sistem Keyless merupakan suatu sistem keamanan penunjang yang ada pada pintu, seperti pintu mobil bahkan bisa digunakan pada pintu lemari. Sistem ini berfungsi pada proses mengunci atau membuka pintu . Sistem ini merupakan pengembangan dari sistem alarm konvensional yang sudah lebih dulu beredar di masyarakat. Cara kerja alaram konvensional sama seperti proses Transmiter dan Reciever , dimana remote digunakan untuk memerintahkan modul yang terdapat pada pintu. Sehingga pintu dapat dibuka dan ditutup, Tetapi pada proses pemakaiannya tidak perlu lagi menekan tombol yang ada pada remote, melainkan hanya cukup membawanya saja. Hal ini disebabkan karena remote keyless selalu mentransmisikan gelombang radio pada frekuensi tertentu. Sehingga jika remote berada pada radius tertentu yang dapat dijangkau oleh modul yang ada pada pintu, maka secara otomatis sistem keamanan yang ada pada pintu sudah terbuka. Sistem keyless ini menggunakan module bluetooth hc-05 sebagai smart keyless
2.1.1. RF Transmitter Receiver Module 433MHz Wireless Technical Specifications:
Receiver Module Parameters:
Operating Voltage: DC5V
Quiescent Current: 4mA
Receiving Frequency: 315Mhz or 433.92Mhz
Modulation System:OOK
Receiver Sensitivity:-105DB
Size: 30 x 14 x 7mm
Antenna: 32cm single core wire, wound into a spiral
Pin Definition: 1 Ant, 2 Vcc, 3/4 Data, 5 Gnd Transmitter Module Parameters:
Transmitting Range: 20-200 meters (varies by environment)
Operating Voltage: 3.5v-12v
Operating Current: 20-28mA
Dimensions: 19 x 19mm
Operating Mode: AM
Modulation System: OOK
Transfer Rate: 4KB / S
Transmitting Power: 10mW
Transmitting Frequency: 315Mhz or 433Mhz
Antenna: 25cm ordinary multi-core or single-core line
Pinout From Left to Right: Data In, Vcc, Gnd Application Environment:
Remote control switch, receiver module, motorcycles, automobile, anti-theft products, home security products, electric doors, shutter doors, windows, remote control socket, remote control LED, remote audio remote control electric doors, garage door remote control, remote control retractable doors, remote volume gate, pan doors, remote control door opener, door closing device control system, remote control curtains, alarm host, alarms.
Comments:
VCC voltage module operating voltage and good power filtering
Great influence on the antenna module reception, preferably connected to the 1/4 wavelength of the antenna, typically 50 ohm single conductor
Antenna position dramatically affects the reception of the modules.
Gambar 2.1 Modul Transmitter dan Recevier RF 433Mhz
Sensor RF (Radio Frekuensi)
Sensor RF (Radio Frekuensi) adalah komponen yang dapat mendeteksi sinyal gelombang elektromagnetik yang digunakan oleh sistemkomunikasi untuk mengirim informasi melalui udara dari satu titik ke titik lainnya yang merambat di antara antena pemancar pengirim dan penerima. Sinyal gelombang elektromagnetik yang dipancarkan melalui antena memiliki amplitudo, frekuensi, interval, dan mempunyai sifat-sifat yang dapat berubah-ubah setiap saat untuk mempersentasikan informasi.
Amplitudo mengindikasikan kekuatan sinyal dan ukuran yang biasanya berupa energi yang dianalogikan dengan jumlah usaha yang digunakan seseorang pada waktu mengendarai sepeda untuk mencapai jarak tertentu.
Dalam konteksnya, sinyal gelombang elektromagnetik menggambarkan jumlah energi yang diperlukan untuk mendorong sinyal pada jarak tertentu yang mana ketika Energi meningkat, jaraknya pun juga bertambah. Sensor RF mempunyai 2 perangkat elektronik untuk mengirimkan sinyal gelombang elektromagnetik yang terdapat pada perangkat transmitter dan kemudian untuk menerima sinyal gelombang elektromagnetik tersebut yang terdapat pada perangkat receiver .Saat sinyal radio frekuensi merambat melalui udara, sinyaltersebut akan kehilangan amplitudonya apabila jarak antara pengirim dan penerima bertambah yang berakibat amplitude sinyal menurun secara eksponensial. Jadi, sinyal harus memiliki cukup energi untuk mencapai jarak di mana tingkat sinyal bisa diterima sesuai yang dibutuhkan receiver.
Sensor RF sering digunakan pada pengendali jarak jauh tanpa kabel (remote control) dengan menggunakan Amplitude Shift Keying(ASK). Frekuensi yang digunakan pada proses pengiriman dan penerimaan harus sama agar tidak adanya kegagalan komunikasi yaitu sebesar 315 MHz.
Radio Frequensi (RF) mempunyai frekuensi sinyal yaitu dari 300 MHz sampai dengan 3 GHz (3.000 MHz) dan ketika ada halangan yang menghalangi sinyal RF, maka sinyal tersebut tidak akan terganggu, dan juga RF tidak akan interface oleh sinyal RF lainnya.
Adapun bentuk gambaran transmitterdan receiver pada sensor RF dapat dilihat pada gambar 2.2 berikut.
Gambar 2.2 Transmitter dan Recevier RF 433Mhz
Pada pemancar (transmitter) RF terdapat IC PT2262 yang berfungsi sebagai pemancar sinyal dan juga terdapat rangkaian encoder yang berfungsi untuk mengubah sinyal seperti data atau bitstream ke dalam bentuk yang dapat diterima untuk transmisi data atau penyimpanan data yang kemudian transmisi data tersebut akan diterima oleh penerima (receiver) RF.Pada penerima (Receiver)RF terdapat IC PT2272 sebagai penerima sinyal Dan juga terdapat rangkaian decoder yang berfungsi untuk mengubah proses encoding atau menerima informasi dan data dari transmisi.
Sistem Komunikasi Radio Frekuensi
Komunikasi secara umum dapat diartikan sebagai hubungan atau pertukaran informasi yang dapat disampaikan berupa data, berita ataupun pesan yang dilambangkan dalam bentuk simbol/tanda, tulisan, gambar ataupun suara. Dalam komunikasi terdapat tiga bagian pokok, yaitu sumber informasi sebagai pengirim,media transmisi sebagai pembawa informasi,dan tempat tujuan informasi sebagai penerima informasi. Dengan demikian secara umum, suatu sistem komunikasi dapat ditunjukkan seperti Gambar 2.3 berikut:
Gambar 2.3 Sistem Komunikasi RF 433Mhz
Sistem komunikasi radio frekuensi (RF) menggunakan modulasi digital sebagai komunikasi wireless, modulasi digital adalah proses untuk mengubah karakteristik
dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memiiliki ciri-ciri dari bit-bit (0 atau 1) yang dikandungnya.
Urutan bit dan clock (timing, sinkronisasi)dapat diketahui dengan mengamati modulated carrier. Melalui proses modulasi digital sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Untuk pengiriman dapat digunakan media transmisi fisik (logam atau optik) atau non fisik (gelombang-gelombang radio). untuk komunikasi data secara wireless pada sistem komunikasi radio frekuensi menggunakan sistem amplitudo shift keying (ASK) .
Amplitude Shift Keying (ASK)
Amplitude Shift Keying (ASK) atau pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran amplitudo adalah suatu metoda modulasi dengan mengubah amplitudo. Dalam proses modulasi ini kemunculan frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Keuntungan yang diperoleh dari metode ini adalah bit per baud (kecepatan digital) lebih besar. Sedangkan kesulitannya adalah dalam menentukan level acuan yang dimilikinya, yakni setiap sinyal yang diteruskan melalui saluran transmisi jarak jauh selalu dipengaruhi oleh redaman dan distorsi lainnya. Oleh sebab itu metoda ASK hanya menguntungkan bila dipakai untuk hubungan jarak dekat saja.
Gambar 2.4 Sinyal ASK pada transmitter
Gambar 2.5 Sinyal ASK pada recevier
Dalam hal ini faktor derau harus diperhitungkan dengan teliti, seperti juga pada sistem modulasi AM. Derau menindih puncak bentuk-bentuk gelombang yang berlevel banyak dan membuat mereka sukar mendeteksi dengan tepat menjadi level ambangnya.
Penguat RF (Radio Frekuensi)
Penguat RF merupakan perangkat yang berfungsi memperkuat sinyal frekuensi tinggi yang menghasilkan osilator RF dan diterima oleh antenna untuk dipancarkan.
Penguat RF yang Ideal harus menunjukan tingkat perolehan daya yang tinggi, gambar noise yang rendah, stabilitas dinamis yang baik, adminitansi pindah baliknya rendah sehingga antenna akan terisolasikan daro osilator, dan selektivitas yang cukup mencegah masuknya rekuensi IF, frekuensi bayangan, dan frekuensi-frekuensi lainnya. Pada penguat RF, rangkaian yang umum digunakan adalah penguat kelas A dan kelas C. Secara umum, penguat RF lengkap terdiri dari tiga tingkatan,yaitu buffer, driver, dan final.
2.2. Mikrokontroler STM32F4
Mikrokontroler STM32F4 termasuk dalam keluarga mikrokontroler 32 bit dengan arsitektur ARM. Mikrokontroler jenis STM32F4 merupakan seri pertama dalam kelompok STM32 dengan ARM core-M4F. Seri F4 juga merupakan seri pertama dari STM32 yang dapat melakukan digital signal processing (DSP). Seri STM32F4 memiliki pin-pin yang sama dengan pin-pin STM32F2 dengan penambahan kecepatan clock yang lebih tinggi dari STM32F2, 64K CCM static RAM, full duplex I2S, dan memiliki kecepatan konversi ADC.
Berdasarkan chip STM32F407VGT6, board mikrokontroler ini memiliki ST- LINK/V2 embedded debug tool, accelerometer digital, mikrofon digital, satu audio
DAC dengan driver speaker class D terintegrasi, beberapa LED dan push buttons dan sebuah konektor USB OTG micro-AB.
Ciri khas mikrokontroler jenis STM32F4 dapat diketahui berdasarkan beberapa spesifikasi sebagai berikut:
a. Core : ARM Cortex-M4F dengan clock 84/168/180 MHz.
b. Memori Static RAM sampai 192KB, 64KB core coupled memory(CCM), 4KB battery-backed. Flash terdiri dari 512/1024/2048KB, 30KB system boot, 512 byte one-time-programmable(OTP)
c. Peripheral USB 2.0 OTG HS dan FS, dua CAN 2.0B, SPI, dua I2S, tiga I2C, empat USART, dua UART, SDIO untuk kartu SD/MMC, dua belas timer 16 bit, dua timer 32 bit, dua timer watchdog, sensor temperatur, 16 atau 24 kanal dalam tiga ADC, dua DAC, 51 sampai 140 GPIO, enam belas DMA, RTC.
STM32F4x7 memiliki ethernet MAC dan antar muka kamera. STM32F41x/43x memiliki cryptographic processor untuk DES / TDES / AES. STM32F4x9 memiliki pengontrol LCD-TFT. Osilator terdiri dari internal (16 MHz, 32 kHz) atau eksternal (4 to 26 MHz, 32.768 to 1000 kHz). Tegangan kerja sekitar 1.8 sampai 3.6 volt.
Gambar 2.6. Board STM32F4 Discovery
Gambar 2.6. merupakan gambar dari Board STM32F4-Discovery yang sudah dilengkapi dengan downloader tipe ST-Link untuk memasukkan program dari komputer ke mikrokontroler STM32F4.
Selain fitur tersebut terdapat juga beberapa kelebihan mikrokontroler STM32F4 dalam operasi pemrosesan sinyal, fitur tersebut adalah Direct Memory Access (DMA), DMA adalah sistem yang memiliki arsitektur bus matrix dengan beberapa layer, dan memori sistem yang berkontribusi dalam memberikan bandwidth
data yang tinggi serta membuat waktu respon software memiliki latency atau jeda yang rendah. Penggunaan DMA memungkinkan untuk proses data secara background tanpa intervensi dari prosesor utama Cortex-Mx. Pada operasi ini, prosesor utama dapat menjalankan tugas lain dan hanya dapat di-interrupt ketika blok data sudah penuh dan siap untuk diproses.
Data dengan jumlah besar dapat ditransfer tanpa beban besar terhadap perfoma sistem, DMA disini biasanya digunakan untuk implementasi central data buffer storage untuk modul periferal berbeda. Solusi ini lebih murah pada bagian silicon dan konsumsi power dibanding solusi dimana tiap periferal mengharuskan untuk implementasi local data storage sendiri. Kontroler DMA STM32F4 memanfaatkan kelebihan dari sistem multi-layer bus ini untuk dapat memastikan latency rendah pada saat transfer DMA dan pada saat proses eksekusi atau deteksi interrupt dari prosesor utama.
Salah satu mode transfer pada DMA adalah mode double buffer yang memiliki cara kerja mirip seperti transer DMA single buffer, dengan perbedaan yaitu pada pointer memori yang digunakan sebanyak 2. Ketika mode double buffer diaktifkan, circular mode secara otomatis aktif dan pada saat akhir dari masing-masing transaksi (DMA_SxNDTR register mencapai 0) pointer dari memori akan bergantian. Secara ilustrasi dapat digambarkan prosesnya seperti gambar 2.10
Gambar 2.7. Mode Double Buffer
Mode ini memungkinkan software untuk melakukan proses pada satu memori area ketika memori area kedua sedang terisi atau terpakai pada transfer DMA
2.2.1. Analog to Digital (ADC) STM32F4
ADC merupakan pengubah besaran analog yang berupa tegangan analog menjadi besaran digital supaya dapat diproses secara digital. Mikrokontroler STM32F4xx memiliki 3 ADC dengan masing-masing ADC memiliki 19 kanal.
Sembilan belas kanal ADC ini terbagi menjadi 16 kanal ADC eksternal dan 3 kanal ADC internal. Tipe ADC yang digunakan pada mikrokontroler ini adalah tipe Successive-approximation-register (SAR) ADC, tipe ini banyak digunakan di pasaran dikarenakan kemampuannya dalam memproses ADC dengan sampling rate tinggi bernilai hingga 5 Megasamples (Msps) dengan resolusi dari 8 ke 18 bits, selain itu penggunaan daya pada ADC ini juga rendah dengan bentuk yang relatif kecil.
Pada intinya tipe ADC ini mengimplementasi algoritma binary search. Maka dari itu, ketika sirkuit internal mungkin beroperasi pada kecepatan beberapa megahertz (MHz), sample rate pada ADC hanya sebagian dari angka tersebut dikarenakan algoritma successive-approximation.
Gambar 2.8 Arsitektur N-bit SAR ADC yang disederhanakan
Gambar 2.8 disini menunjukkan arsitektur ADC tipe SAR, tegangan input analog (VIN) disini ditahan. Untuk implementasi algoritma binary search, register N-bit awalnya diset ke skala tengah (yaitu, 100.. .00, dimana Most Significant Bits (MSB) diset menjadi 1). Hal ini memaksa output DAC (VDAC) menjadi VREF/2, dimana VREF adalah referensi tegangan yang disediakan kepada ADC.
Proses pembandingan disini terjadi untuk menentukan nilai VIN memiliki nilai yang lebih besar dari VDAC atau tidak. Jika VIN nilainya lebih tinggi, output dari komparator akan menjadi 1 dan MSB dari register N-bit tetap pada 1. Sebaliknya jika
VIN lebih kecil dari VDAC, komparator akan memberi nilai output 0 dan MSB pada register menjadi 0. Kontrol logika SAR lalu menggerakkan ke bit selanjutnya, memaksa nilai bitnya menjadi 1, lalu melakukan komparasi kembali. Urutan ini berjalan secara terus menerus sampai nilai Least Significant Bits (LSB). Setelah selesai, proses konversi berakhir dan output digital dengan bit sebanyak N sudah tersedia di register.
Gambar 2.9. Contoh ADC 4-bit operasi SAR
Selanjutnya pada gambar 2.9 ditunjukkan contoh konversi ADC 4 bit. Axis Y (dan garis tebal pada gambar) menunjukkan tegangan output DAC. Pada contoh diatas komparasi pertama menunjukkan bahwa VIN lebih kecil dari VDAC, maka bit 3 diset menjadi 0 dan nilai DAC diset menjadi 0100 lalu komparasi kedua dilakukan.
Saat VIN lebih besar dari VDAC, bit 2 tetap bernilai 1 lalu nilai DAC diset kembali menjadi 0110, komparasi ketiga selanjutnya dilakukan, bit 1 diset menjadi 0 dan nilai DAC diset menjadi 0101 untuk komparasi terakhir. Akhirnya nilai bit 0 tetap 1 karena VIN lebih besar dari VDAC.
Dapat dilihat bahwa 4 periode komparasi dibutuhkan untuk ADC 4 bit. Maka dari itu SAR ADC N-bit akan membutuhkan komparasi sebanyak N periode dan tidak akan siap untuk komparasi berikutnya sampai komparasi yang sedang dijalankan selesai. Hal ini menjelaskan kenapa SAR ADC memiliki konsumsi daya yang rendah, tetapi kecepatan yang dilakukan tidak bisa lebih dari sampling pada frekuensi lebih dari MHz pada resolusi 14 ke 16 bits.
Pada mikrokontroler STM32F4 terdapat 16 kanal ADC yang dapat digunakan, dengan konfigurasi port seperti yang ditunjukkan pada tabal 2.1.
Tabel 2.1 Kanal ADC pada STM32F4
2.2.2. Timer STM32F4
Timer merupakan fitur untuk pewaktuan. STM32F4 sebagai mikrokontroler juga memiliki timer sebagai pewaktuannya. STM32F4 memiliki sampai 14 timer. Timer juga dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan sinyal kotak PWM.
Tabel 2.2 Macam-macam timer, resolusi, dan clock timer STM32F4
2.3. Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.
Gambar 2.10. Motor Servo
Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan. Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol loop tertutup, perhatikan contoh sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem kontrol loop tertutup, seperti penyetelan suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain sebagainya. Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya.
2.3.1. Prinsip kerja motor servo
Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Hanya saja motor ini dapat bekerja searah maupun berlawanan jarum jam. Derajat putaran dari motor servo juga dapat dikontrol dengan mengatur pulsa yang masuk ke dalam motor tersebut. Lebar
pulsa sinyal kontrol yang diberikan 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. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini:
Gambar 2.11. Putaran pulsa motor 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. Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup.
Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menjalankan perangkat listrik yang memiliki arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4
ampere AC 220 volt) dengan memakai arus/tegangan yang kecil ( misalnya 0.1 ampere 12 volt DC ). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik.
Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut :
Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar.
Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.
Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus dc dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbaik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.
Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada tiga jenis, yaitu:
1. Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu.
2. Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu.
3. Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.
Baterai Li-Po tidak menggunakan cairan sebagai elektrolit melainkan menggunakanelektrolit polimer kering yang berbentuk seperti lapisan plastik film tipis. Lapisan film ini disusun berlapis-lapis diantara anoda dan katoda yang mengakibatkan pertukaran ion. Dengan metode ini baterai Li-Po dapat dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran. Diluar dari kelebihan arsitektur baterai Li-Po, terdapat juga kekurangan yaitu lemahnya aliran pertukaran ion yang terjadi melalui elektrolit polimer kering. Halini menyebabkan penurunan pada charging dan discharging rate.
Masalah ini sebenarnya bisa diatasi dengan memanaskan baterai sehingga menyebabkan pertukaran ion menjadi lebih cepat, namun metode ini dianggap tidak dapat untuk diaplikasikan pada keadaan sehari-hari. Seandainya para ilmuwan dapat memecahkan masalah ini maka risiko keamanan pada batera jenis lithium akan sangat berkurang. Pada Discharge Rate, Simbol discharge rate ditandai dengan huruf "C". Discharge rate adalah notasi yang menyatakan seberapa cepat energi sebuah baterai dapat dikosongkan (discharge). Misalnya sebuah baterai Li-Po dengan
discharge rate 30C artinya discharge baterai dapat dilakukan sebesar 30 kali dari kapasitas baterai.
2.5. LED (Light Emitting Diode)
LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.
Bentuk LED mirip dengan sebuah bola lampu yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh karena itu, saat ini LED yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
Gambar 2.14. LED (Light Emitting Diode)
Seperti dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada
semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Tipe material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Tipe material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan foton dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna). LED yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.
2.6. Piezoelectric Buzzer
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.
Efek Piezoelectric (Piezoelectric Effect) pertama kali ditemukan oleh dua orang fisikawan Perancis yang bernama Pierre Curie dan Jacques Curie pada tahun 1880. Penemuan tersebut kemudian dikembangkan oleh sebuah perusahaan Jepang menjadi Piezo Electric Buzzer dan mulai populer digunakan sejak 1970-an.
2.6.1. Cara Kerja Piezoelectric Buzzer
Seperti namanya, Piezoelectric Buzzer adalah jenis Buzzer yang menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya. Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan resonator.
Berikut ini adalah gambar bentuk dan struktur dasar dari sebuah Piezoelectric Buzzer.
Gambar 2.15. Piezoelectric Buzzer
Jika dibandingkan dengan Speaker, Piezo Buzzer relatif lebih mudah untuk digerakan. Sebagai contoh, Piezo Buzzer dapat digerakan hanya dengan menggunakan output langsung dari sebuah IC TTL, hal ini sangat berbeda dengan Speaker yang harus menggunakan penguat khusus untuk menggerakan Speaker agar mendapatkan intensitas suara yang dapat didengar oleh manusia.
Piezo Buzzer dapat bekerja dengan baik dalam menghasilkan frekuensi di kisaran 1 – 5 kHz hingga 100 kHz untuk aplikasi Ultrasound. Tegangan Operasional Piezoelectric Buzzer yang umum biasanya berkisar diantara 3Volt hingga 12 Volt.
2.7. Bahasa C
Bahasa C dikembangkan pada Lab Bell pada tahun 1978, oleh Dennis Ritchi dan Brian W. Kernighan. Pada tahun 1983 dibuat standar C yaitu stnadar ANSI ( American National Standards Institute ), yang digunakan sebagai referensi dari berbagai versi C yang beredar dewasa ini termasuk Turbo C. Dalam beberapa literature, bahasa C digolongkan bahasa level menengah karena bahasa C mengkombinasikan elemen bahasa tinggi dan elemen bahasa rendah. Kemudahan dalam level rendah merupakan tujuan diwujudkanya bahasa C. pada tahun 1985 lahirlah pengembangan ANSI C yang dikenal dengan C++ (diciptakan oleh Bjarne Struostrup dari AT % TLab). Bahasa C++ adalah pengembangan dari bahasa C.
bahasa C++ mendukung konsep pemrograman berorientasi objek dan pemrograman berbasis windows. Sampai sekarang bahasa C++ terus brkembang dan hasil perkembangannya muncul bahasa baru pada tahun 1995 (merupakan keluarga C dan C++ yang dinamakan java). Istilah prosedur dan fungsi dianggap sama dan disebut
dengan fungsi saja. Hal ini karena di C++ sebuah prosedur pada dasanya adalah sebuah fungsi yang tidak memiliki tipe data kembalian (void). Hingga kini bahasa ni masih popular dan penggunaannya tersebar di berbagai platform dari windows samapi linux dan dari PC hingga main frame. Ada pun kekurangan dan Kelebihan Bahasa C sebagai berikut :
Kelebihan Bahasa C:
- Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer.
- Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis computer.
- Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci. Hanya terdapat 32 kata kunci.
- roses executable program bahasa C lebih cepat - Dukungan pustaka yang banyak.
- Bahasa C adalah bahasa yang terstruktur - Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah
Penempatan ini hanya menegaskan bahwa c bukan bahasa pemrograman yang berorientasi pada mesin. yang merupakan ciri bahasa tingkat rendah. Melainkan berorientasi pada obyek tetapi dapat dinterprestasikan oleh mesin dengan cepat secepat bahasa mesin. Inilah salah satu kelebihan c yaitu memiliki kemudahan dalam menyusun programnya semudah bahasa tingkat tinggi namun dalam mengesekusi program secepat bahasa tingkat rendah.
Kekurangan Bahasa C:
- Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadangkadang membingungkan pemakai.
- Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer.
2.5.1. Struktur Bahasa C
a. Program bahasa C tersusun atas sejumlah blok fungsi.
b. Setiap fungsi terdiri dari satu atau beberapa pernyataan untuk melakukan suatu proses tertentu.
c. Tidak ada perbedaan antara prosedur dan fungsi.
d. Setiap program bahasa C mempunyai suatu fungsi dengan nama “main”
(Program Utama).
e. Fungsi bisa diletakkan diatas atau dibawah fungsin “main”.
f. Setiap statemen diakhiri dengan semicolon (titik koma).
.
2.5.4. Tipe Data
Tipe data merupakan suatu hal yang penting untuk kita ketahui pada saat belajar bahasa pemrograman. Kita harus dapat menentukan tipe data yang tepat untuk menampung sebuah data, baik itu data berupa bilangan numerik ataupun karakter. Hal ini bertujuan agar program yang kita buat tidak membutuhkan pemesanan kapling memori yang berlebihan. Seorang programmer yang handal harus dapat memilih dan menentukan tipe data apa yang seharusnya digunakan dalam pembuatan sebuah program. Secara garis besar tipe data pada bahasa C dibagi menjadi beberapa bagian antara lain sebagai berikut:
Macam-Macam Tipe Data Pada Bahasa C : 1. Tipe Data Karakter
Sebuah karakter, baik itu berupa huruf atau angka dapat disimpan pada sebuah variabel yang memiliki tipe data char dan unsigned char. Besarnya data yang dapat disimpan pada variabel yang bertipe data char adalah -127 sampai 127. Sedangkan untuk tipe data unsigned char adalah dari 0 sampai 255. Pada dasarnya setiap karakter memiliki nilai ASCII, nilai inilah yang sebetulnya disimpan pada variabel yang bertipe data karakter ini.
2. Tipe Data Bilangan Bulat
Tipe data bilangan bulat atau dapat disebut juga bilangan desimal merupakan sebuah bilangan yang tidak berkoma. Pada bahasa C terdapat bermacam-macam tipe data yang dapat kita gunakan untuk menampung bilangan bulat. Kita dapat menyesuaikan penggunaan tipe data dengan terlebih dahulu memperhitungkan seberapa besar nilai yang akan kita simpan.
3. Tipe Data Bilangan Berkoma
Pada bahasa C terdapat dua buah tipe data yang berfungsi untuk menampung data yang berkoma. Tipe data tersebut adalah float dan double. Double lebih memiliki panjang data yang lebih banyak dibandingkan float.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Perancangan Diagram Blok Sistem
Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut ini :
STM32 Push Button
RF433 Receiver
Sensor Pintu Magnetik
Switch RF433
Transmitter
Servo
Driver LED BD139
Buzzer
LED Supply
Gambar 3.1 Diagram blok
Secara keseluruhan alat ini terdiri dari masukan, sistem pengolah data dan keluaran. Semua data yang masukakan diprogram oleh pemogram utama yaitu Mikrokontroller Stm32, yang bertugas sebagai pengkonversi dan pengendali utama dari semua masukan, kemudian akan diolah dan dieksekusi oleh keluaran.
Pada bagian masukan terdiri dari sistem smart keyless yaitu Transmitter sebagai pemberi dan Recevier sebgai penerima, dan pada sistem ini ada modul RF 433 yang akan dimanfaatkan sebagai smart keyless.
Sedangkan pada bagian keluaran terdiri dari motor servo yang berfungsi sebagai penggerak pintu, dan jika adanya paksaan maka buzzer akan berbunyi. Ada juga driver LED 139 dimana berfungsi sebagai saklar elektronik dimana apabila pencahayaan tidak cukup maka saat pintu dibuka LED akan menyala.
3.1.1. Fungsi Tiap Blok
1. Blok STM 32 : Pengkonversi dan pengendali utama dari semua data masukan.
2. Blok RF433 Transmitter : Modul sebagai pemancar gelombang 3. Blok RF433 Recevier : Modul sebagai penerima gelombang 4. Blok Push Button : Untuk membuka dan menutup pintu dari
luar.
5. Blok Motor Servo : Sebagai penggerak untuk membuka dan menutup pintu.
6. Blok Driver LED BD139 : Sebagai saklar elektronik 7. Blok LED : Sebagai cahaya tambahan.
8. Blok Buzzer : Sebagai Alarm jika ada paksaan dari luar.
9. Blok Magnetik switch : Mendeteksi terbuka atau tertutupnya pintu
3.2. Rangkaian Supply atau Regulator
Untuk mempermudah perancangan alat, Rangkaian ini berfungsi untuk memberikan supply tegangan ke seluruh rangkaian yang di rancang. Pada rangkaian ini menggunakan power supply 12 volt yang telah ada dipasaran. Tetapi mikrokontroler hanya membutuhkan tegangan 5 volt .Jadi untuk menstabilkan tegangan yaitu menggunakan modul LM2560 yang berfungsi untuk menjaga tegangan 5 volt. Modul LM2560 dapat di adjustable sesuai keinginan. Ditunjukkan pada Gambar 3.2 berikut ini:
Gambar 3.2 Rangkaian Regulator
3.3. Rangkaian STM32
STM32 adalah mikrokontroler berbasis inti prosesor 32 bit RISC ARM Cortex-M7, Cortex-M4F, Cortex-M3, Cortex-M0+, dan Cortex-M0 dari STMicroelectronics. Mikrokontroler ini mempunyai frekuensi clock tinggi, umumnya berada pada kisaran 72MHz atau lebih. Fungsi stm32 di sini sama seperti mikorkontroller yaitu sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Semua program diisikan pada memori sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Ditunjukkan pada Gambar 3.3 berikut ini:
Gambar 3.3 Rangkaian STM32
3.4. Rangkaian Recevier RF 433Mhz
Rangkaian receiver ini adalah rangkaian penerima yang menerima sinyal gelombang dari Transmitter, komunikasi receiver ini adalah UART, dengan frekuensi 433 Mhz.
Rangkaian Recevier terhubung ke pin digital pada STM32 PA2 dan PA3.
Ditunjukkan pada gambar 3.4 berikut ini:
Gambar 3.4 Rangkaian Recevier RF 433Mhz
3.5. Rangkaian Transmitter RF 433Mhz
Komunikasi nirkabel yaitu komunikasi yang dimana antara transmitter dan reciever tidak perlu kabel sebagai sarana komunikasinya. Sehingga transmitter dapat mengirimkan data ke receiver tanpa kabel. Rangkaian dibawah ini adalah rangkaian transmitter yang akan mengirimkan data ke receiver, sebagai indikasi bahwa pemilik lemari yang membuka lemari tersebut. Ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini:
Gambar 3.5 Rangkaian Transmitter RF 344Mhz
3.6. Rangkaian PushButton
Push button merupakan komponen elektronika jenis saklar, dimana ketika push button ditekan maka akan menghubungkan arus listrik. Pada rangkaian push button terhubung ke pin digital pada STM32 PB12. Ditunjukkan pada gambar 3.6 berikut ini:
Gambar 3.6 Rangkaian Push button
3.7. Rangkaian switch pintu
Rangkaian switch pintu adalah rangkaian sensor yang dapat mendeteksi pintu terbuka atau tertutup. Cara kerja sensor ini yaitu dengan magnet. Ketika sensor terdeteksi magnet maka switch akan tertuka. Sensor pintu ini terhubung ke pin PB1 pada STM32 yaitu pin input output. Ditunjukkan pada gambar 3.7 berikut ini:
Gambar 3.7 Rangkaian switch pintu
3.8. Rangkaian Motor Servo
Motor servo pada alat ini digunakan sebagai penggerak palang pintu, rangkaian ini dibutuhkan untuk dapat mengontrol motor servo sesuai program yang telah ditetapkan agar dapat bergerak sejauh sesuai yang diinginkan untuk membuka pintu lemari. Motor servo ini merupakan perintah dari mikrokontroller melalui intruksi dari sensor. Pada rangkaian servo dihubungkan ke pin PB7 pada STM32, ditunjukkan pada gambar 3.8 berikut ini:
Gambar 3.8 Rangkaian Motor Servo
3.9. Rangkaian buzzer
Rangkaian buzzer ini berfungsi sebagai indikator dengan mengeluarkan bunyi suara sebagai pertanda Sensor mendeteksi adanya pembukaan pintu secara paksa.
Rangkaian buzzer dapat dilihat pada gambar 3.9 berikut:
Gambar 3.9 Rangkaian Buzzer
Pada gambar diatas kaki negative pada buzzer dihubungkan ke ground dan kaki positif buzzer dihubungkan ke pin PB10 pada STM32. Maka untuk menghidupkan buzzer, port yang terhubung ke mikrokontroller cukup mengeluarkan logika 1 (high) dan buzzer akan mati ketika port yang terhubung ke mikrokontroller mengeluarkan logika 0 atau (low).
3.10. Rangkaian LED
Rangkaian LED ini untuk memberikan penerangan pada lemari. Jika pintu terdeteksi terbuka maka LED akan hidup. Untuk menghidupkan LED ini butuh bantuan satu transistor BD139 sebagai driver.
Gambar 3.10. Rangkaian LED
Dari gambar diatas, Rangkaian LED tehubung ke STM32 pada PD6 dan rangkaian LED ini juga ini menggunakan transistor sebagai driver LED, jika basis diberi sinyal High maka LED akan hidup, jika basis diberi sinyal Low maka LED akan mati.
3.11. Rangkaian Keseluruhan
Gambar 3.11 Rangkaian Keseluruhan
Komponen utama pada rangkaian diatas adalah Mikrokontroler jenis STM32 yang berfungsi sebagai pusat kendali seluruh sistem. Semua program diisikan pada memori sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
3.12. Flowchart Sistem
Gambar 3.12 Flowchart Sistem
Y Y
Y Y
Y T
T
T T
T
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller STM32
Pengujian pada sistem dilakukan pengecekan operasional terhadap fungsi bagian-bagian sistem. Karena pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler dapat dikenali oleh program downloader. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu USBISP.
Gambar 4.1 Informasi signature Mikrokontroler
Apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya.
Secara elektronis rangkaian system minimum sudah bekerja dengan baik, system minimum dari mikrokontroller dapat direspon / dikenali oleh programmer downloader dan tegangan input pada kaki vcc berkisar 5 Volt.
4.2. Pengujian Rangkaian regulator
Voltage regulator IC adalah IC yang digunakan untuk mengatur tegangan.
LM2560 adalah Regulator adjustable, Voltage yang membatasi output tegangan sesuai yang di inginkan. Pengujian rangkaian regulator ini biasanya menggunakan volt meter, rangkaian LM2560 ini akan mengeluarkan tegangan adjustable sesuai
yang di inginkan tetapi pada penelitian ini penulis menggunakan tegangan 5V dengan inputan diatas 6 volt sampai dengan 35 Volt.
Gambar 4.2 Pengujian rangkaian Regulator
Dari pengujian diatas dan juga hasil pengukuran dengan volt meter maka didapat tabel seperti dibawah ini
Tabel 4.1 Hasil data pengujian Regulator Input (Volt) Output (Volt)
12.36 4.98
4.3. Pengujian Rangkaian transmitter
Rangkaian transmitter ini adalah sebagai kunci pada lemari yang akan mengirimkan karakter ke receiver. Jika receiver tidak menerima data maka lemari tidak akan membuka pintunya. Untuk pengujian rangkaian ini yaitu dengan memprogram dengan program seperti dibawah ini.
#include <VirtualWire.h>
const int led_pin = 11;
const int transmit_pin = 12;
const int receive_pin = 2;
const int transmit_en_pin = 3;
void setup() {
Serial.begin(9600);
vw_set_tx_pin(transmit_pin);
vw_set_rx_pin(receive_pin);
vw_set_ptt_pin(transmit_en_pin);
vw_set_ptt_inverted(true);
vw_setup(2000);
pinMode(led_pin, OUTPUT);
}
byte count = 1;
void loop() {
char msg[7] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o','#'};
Serial.print("mengirim ");
Serial.println(msg);
msg[6] = count;
digitalWrite(led_pin, HIGH);
vw_send((uint8_t *)msg, 7);
vw_wait_tx();
digitalWrite(led_pin, LOW);
delay(1000);
count = count + 1;
}
Transmitter akan mengirimkan karakter “hello#” ke recevier seperti gambar dibawah ini
Gambar 4.3 Karakter yang dikirim oleh Transmitter
4.4. Pengujian Rangkaian Receiver
Receiver adalah rangkaian yang akan menerima data dari transmitter yang terletak pada lemari, pengujian receiver ini yaitu untuk memastikan data dari transmitter akan di terima oleh receiver. Pengujian receiver ini yaitu dengan memprogram alat sebagai berikut.
#include <VirtualWire.h>
const int led_pin = 13;
const int transmit_pin = 12;
const int receive_pin = 11;
const int transmit_en_pin = 3;
void setup() {
delay(1000);
Serial.begin(9600);
Serial.println("setup");
vw_set_tx_pin(transmit_pin);
vw_set_rx_pin(receive_pin);
vw_set_ptt_pin(transmit_en_pin);
vw_set_ptt_inverted(true);
vw_setup(2000);
vw_rx_start();
pinMode(led_pin, OUTPUT);
}
void loop() {
uint8_t buf[VW_MAX_MESSAGE_LEN];
uint8_t buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN;
if (vw_get_message(buf, &buflen)){
int i;
digitalWrite(led_pin, HIGH);
Serial.print("Got: ");
for (i = 0; i < buflen; i++){
Serial.print(buf[i], HEX);
Serial.print(' ');
}
Serial.println();
digitalWrite(led_pin, LOW);
} }
Carakter yang diterima berupa karakter dalam bilangan heksa. Dibawah ini adalah gambar karakter yang di terima oleh receiver. Dengan demikian transmitter dan receiver telah berjalan dengan baik.
Gambar 4.4 Karakter yang diterima Recevier 4.5. Pengujian Rangkaian pushbutton
Pengujian push button bertujuan untuk mengetahui fungsi tombol aktif dan tidak pada alat. Pengujian dilakukan dengan memprogram STM32 dengan program seperti dibawah ini.
int Pushbutton = 8;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(pushButton, INPUT_PULLUP);
}
void loop() {
int buttonState = digitalRead(pushButton);
Serial.println(buttonState);
delay(1);
}
Dari program di atas didapat data seperti dibawah ini. Program akan membaca kondisi tombol, pada saat tombol di tekan maka port pada stm32 akan terhubung ke gnd dan di deteksi oleh mikrokontroller logika low. Ditunjukkan pada tabel dibawah ini:
Tabel 4.2 Hasil data keluaran pushbutton
No Kondisi Output
1 Tidak Di Tekan 1
2 Di Tekan 0
Gambar 4.5 Pengujian Pushbutton 4.6. Pengujian magnetik Swith pintu
Pengujian rangkaian magnetik switch bertujuan untuk mengetahui sensor aktif atau tidak. Sensor akan mendeteksi pintu terbuka dan tertutup untuk keamanan pada lemari. Pengujian sensor pintu ini yaitu dengan program seperti di bawah ini.
int Pushbutton = PB1;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(pushButton, INPUT_PULLUP);
}
void loop() {
int buttonState = digitalRead(pushButton);
Serial.println(buttonState);
delay(1);
}
Dari program diatas dan juga hasil pengukuran dengan volt meter maka didapat tabel seperti dibawah ini
Tabel 4.3 Hasil pengukuran Switch Pintu
No Kondisi Output (Volt) Nilai Digital
1 Terbuka 4.99 1
2 Tertutup 0.00 0
4.7. Pengujian Rangkaian servo
Pada pengujian motor servo ini ada dua posisi utama, maka dibuat secara khusus untuk mengatur motor servo tersebut, dengan cara memberikan pulsa digital dengan lebar yang berbeda-beda. Dua posisi utama tersebut adalah membuat motor servo berada pada posisi 30° dan 160°. Berikut adalah programnya :
#include <Servo.h>
Servo myservo;
int pos = 0;
void setup() {
myservo.attach(A0);
}
void loop() {
for (pos = 30; pos <= 160; pos += 1) { myservo.write(pos);
delay(15);
}
for (pos = 160; pos >= 30; pos -= 1) { myservo.write(pos);
delay(15);
} }
Setelah program di download ke mikrokontroler, motor servo akan berada pada posisi 15° dan 95° selama lima detik. Ditunjukkan pada tabel dibawah ini:
Tabel 4.4 Hasil data pengujian Motor servo
No Sudut Setting Sudut Servo
1 30° 30°
2 60° 60°
3 90° 90°
4 120° 120°
4.8. Pengujian Rangkaian buzzer
Buzzer digunakan sebagai indikator atau pemberitahuan alarm. Pengujian buzzer unutk mengetahui keadan buzzer yaitu dengan memprogram mikrokontroller dengan program seperti dibawah ini.
void setup() {
pinMode(A3, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(A3, HIGH); //buzzer aktif delay(1000);
digitalWrite(A3, LOW); //buzzer non aktif delay(1000);
}
Program di atas akan menghidupkan buzzer dan mematikan dengan interval 1 detik. Tabel dibawah ini adalah hasil pengukuran dari pin output yang terhubung ke buzzer.
Tabel 4.5 Hasil pengukuran Buzzer
No Output (volt) Status
1 0.012 Buzzer Non Aktif
2 4.354 Buzzer Aktif
4.9. Pengujian rangkaian LED
Pengujian LED ini untuk mengetahui apakah LED dalam keadaan baik dan telah di rancang dengan benar sehingga dapat beroperasi dengan baik. Pada alat ini LED berfungsi sebagai penerangan pada lemari.
void setup() {
pinMode(A7, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(A7, HIGH) ;
delay(1000);
digitalWrite(A7, LOW);
delay(1000);
}
Pengujian LED sama seperti buzzer yaitu program di atas akan menghidupkan LED dan mematikan led dengan interval satu detik. Dengan demikian LED beroperasi dengan baik sehingga alat ini dapat bekerja dengan sempurna dan sesuai yang di inginkan. Untuk kondisi LED dapat di lihat pada table di bawah ini.
Tabel 4.6 Hasil data pengujian LED
No Vout Transistor (Volt) Kondisi LED
1 2.15 Non Aktif
2 12.11 Aktif
4.10. Pengujian keseluruhan
Berikut hasil data dari pengujian keseluruhan:
Tabel 4.7 Tabel data keseluruhan
No Jarak (cm) Percobaan ke Status indikator Status Koneksi
1 10
1 Aktif Terkoneksi
2 Aktif Terkoneksi
3 Aktif Terkoneksi
2 20
1 Aktif Terkoneksi
2 Aktif Terkoneksi
3 Aktif Terkoneksi
3 30
1 Aktif Terkoneksi
2 Non Aktif Terputus
3 Aktif Terkoneksi
4 40
1 Aktif Terkoneksi
2 Non Aktif Terputus
3 Non Aktif Terputus
5 50
1 Non Aktif Terputus
2 Non Aktif Terputus
3 Non Aktif Terputus
Data pengujian ini adalah data untuk membuktikan terkoneksinya dan terputusnya antara Receiver dan Transmiter. Dari data di atas maka dapat dikatakan semakin jauh jarak antara Transmitter dengan Recevier kemungkinan terkoneksinya semakin kecil. Pada saat koneksi terputus maka indikator akan mati dan pintu lemari tidak akan bisa terbuka. Begitu sebaliknya jika indikator hidup maka koneksi akan terhubung dengan demikian lemari akan terbuka jika tombol di tekan. Pada sistem ini juga dilengkapi dengan sensor magnetik yang berfungsi untuk mendeteksi pintu lemari terbuka saat tidak terkoneksi, jika terjadi demikian maka buzzer akan aktif sebagai tanda ancaman.
Adapun Program lengkap dari keseluruhan alat ini (TERLAMPIR).
