PINTU OTOMATIS DENGANBARCODE SCANNER BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16
Program Studi Teknik Informatika
Sekolah Tinggi Manajemen Informatika Dan Komputer Atma Luhur Pangkalpinang
2015 ABSTRAK
Tujuan pembuatan alat ini adalah untuk mengurangi kerepotan user, admin ataupun security dalam hal keamanan ruangan server. Hal ini di iluatrasikan pada saat user ingin mengakses ruangan server tersebut. Selain user,admin dan security yang belum mendaftarkan kode barcode yang ada pada kartu ID card tidak dapat memasuki area ruangan server tersebut. Hal seperti ini memerlukan suatu pemacahan teknologi yang tepat guna seperti “Pintu Otomatis Dengan Barcode Scaner Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 16”.
Pengujian system keseluruhan merupakan minimalisasi uji coba keadaan keadaan realitas pada saat digunakan. Kode barcode pada kartu ID card dibaca oleh scanner barcode dan kemudian disimpan dalam IC ATMega 16 untuk kemudian memiliki hak akses masuk sehingga pada saat scanner menerima kode barcode tersebut bisa memicu motor sevo sebagai simulasi pintu otomatis.
Kata Kunci : Barcode, Mikrokontroler, ATMEGA 16
Tanggal pembuatan : 30 Juni 2015
1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah
Sejak manusia mengenal dan memahami lingkungannya manusia mulai belajar dan menciptakan teknologi untuk lebih meningkatkan kualitas hidup dan kerjanya misalnya panah, tombak dan kampak yang digunakan sebagai alat bantu pada masa berburu. Teknologi-teknologi tersebut diciptakan sebagai alat bantu yang dapat mempercepat kerja dan meningkatkan hasil. Perkembangan teknologi telah memberikan kemudahan bagi kehidupan kita, hampir setiap aspek kehidupan sudah memanfaatkan kecanggihan teknologi. Beberapa fasilitas teknologi dimanfaatkan diantaranya untuk
mempermudah sistem kontrol. Seperti dengan adanya system mikrokontroler dapat membantu proses pengontrolan yang tadinya manual agak susah sehingga menjadi otomatis dan lebih mudah. Penggunaan barcode dan scan barcode untuk mengendalikaan pintu ruangan server khususnya secara otomatis salah satu perkembangan dalam ilmu mikrokontroler yang merupakan salah satu solusi terbaik untuk mengatasi masalah pembatasan akses misalnya area server yang memiliki kartu ID card yang terdapat kode barcode.Kode barcode pada umumnya dapat kita temukan pada bungkus makanan, label harga, kartu
pengenal dan masih banyak lagi disekeliling kita yang berisi kode batangan yang spesial sebagai
contoh kode barcode yang terdapat pada kartu ID card pada suatu kampus ataupun perusahan umumnya berisi nomor ID card menjadi kode khusus untuk mengakses pintu otomatis untuk
user dan admin setelah didaftarkan dalam IC mikrokontroler. Harapan penulis semoga karya ini dapat bermanfaat ruangan server yang hanya bisa diakses dengan sistem barcode.
1.2. Batasan Masalah
Untuk lebih terarahnya penulisan ini maka masalah dibatasi pada pembahasan prototype tentang cara pengoperasian bahassa pemprograman dan dari segi perancangan software untuk membuat pintu otomatis barcode.
2. LANDASAN TEORI
Pembuatan sistem pintu otomatis ini berbasiskan mikrokontroler ATMEGA 16 memerlukan landasan teori dari komonen-komponen yang digunakan sehingga dapat diketahui karakterstik dan prinsip kerja dan menghasilkan keluaran yang diharapkan.
2.1. IC ATMEGA 16
AVR merupakan seri mikrokontroler Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) 8-bit buatan Atmel berbasis arsitektur
RISC (Reduced Instruction Set
Computer). Hampir semua instruksi pada program dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode
compare, interupsi internal dan
eksternal, serial UART,
programmable Watchdog Timer,
power saving mode, ADC dan PWM. AVR pun mempunyai In-System
Programmable (ISP) Flash on-chip
yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang (read/write) dengan koneksi secara serial yang disebut Serial Peripheral Inteface (SPI).
AVR memilki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan mikrokontroler AVR yaitu memiliki kecepatan dalam mengeksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock (lebih cepat dibandingkan mikrokontroler keluarga MCS 51 yang memiliki arsitektur Complex Intrukstion Set Compute).
ATMEGA16 mempunyai
throughput mendekati 1 Millions
Instruction Per Second (MIPS) per
MHz, sehingga membuat konsumsi daya menjadi rendah terhadap kecepatan proses eksekusi perintah.
Beberapa keistimewaan dari AVR ATMEGA16 antara lain:
a. Mikrokontroler AVR 8 bit yang memilliki kemampuan tinggi dengan konsumsi daya rendah
b. Arsitektur RISC dengan
throughput mencapai 16 MIPS
pada frekuensi 16MHz
c. Memiliki kapasitas Flash memori 16 Kbyte, EEPROM 512 Byte dan SRAM 1 KByte d. Saluran I/O sebanyak 32 buah,
yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
e. CPU yang terdiri dari 32 buah register
f. Unit interupsi dan eksternal
g. Port USART untuk
h. Fitur peripheral
Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan (compare)
i. Dua buah Timer/Counter 8 bit dengan Prescaler terpisah dan
ModeCompare
j. Satu buah Timer/Counter 16 bit dengan Prescaler terpisah,
Mode Compare dan Mode
Capture
k. Real Time Counter dengan
Oscillator tersendiri Empat
kanal PWM 8 kanal ADC
l. 8 Single-ended Channel
dengan keluaran hasil konversi 8 dan 10 resolusi (register ADCH dan ADCL)
m. 7 Diferrential Channel hanya pada kemasan Thin Quad Flat Pack
(TQFP)
n. Differential Channel dengan
Programmable Gain
Antarmuka Serial Peripheral Interface (SPI) Bus On-chip Analog Comparator
o. Non-volatile program memory
2.2. RESISTOR
Resistor adalah suatu komponen elektronika yang fungsinya untuk menghambat arus listrik.
Resistor dapat dibagi menjadi dua, yaitu :
Resistor tetap adalah resistor yang
memiliki nilai hambatan yang tetap. Resistor memiliki batas kemampuan daya misalnya : 1/16 watt, 1/8 watt, ¼ watt, ½ watt dsb.
Artinya resitor hanya dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan kemampuan dayanya.
Simbol Resistor Tetap :
Gambar 2.4 Contoh Resistor
2.3. Kapasitor Tetap
Kapasitor tetap merupakan kapasitor yang mempunyai nilai kapasitas yang tetap.
Simbol Kapasitor Tetap :
Kapasitor dapat dibedakan dari bahan yang digunakan sebagai lapisan diantara lempeng-lempeng logam yang disebut dielektrikum. Dielektrikum tersebut dapat berupa keramik, mika, mylar, kertas, polyester ataupun film. Pada umumnya kapasitor yanng terbuat dari bahan diatas nilainya kurang dari Satuan kapasitor adalah Farad, dimana 1 farad = 103 mF = 106 109 nF =1012 pF.
Untuk mengetahui besarnya nilai kapasitas atau kapasitansi pada kapasitor dapat dibaca melalui kode angka pada badan kapasitor tersebut yang terdiri dari 3 angka. Angka pertama dan kedua menunjukkan angkaatau nilai, angka ketiga
menunjukkan faktor pengali atau jumlah nol, dan satuan yang digunakan ialah pikofarad (pF). Contoh :
Pada badan kapasitor tertulis angka 103 artinya nilai kapasitas dari kapasitor tersebut adalah 10x103 pF = Kapasitor tetap yang memiliki nilai adalah kapasitor elektrolit (elco).
Kapasitor ini memiliki polaritas (memiliki kutub positif dan kutub negatif) dan biasa disebutkan tegangan kerjanya.
tegangan kerjanya tidak boleh melebihi 16 volt.
Simbol Elco :
Gambar 2.8 Kapasistor tetap 2.4. DIODA
Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus listrik dan tegangan pada satu arah saja. Bahan pokok untuk pembuatan dioda adalah Germanium (Ge) dan Silikon/Silsilum (Si).
Dioda terdiri dari :
a. Dioda Kontak Titik
Dioda ini dipergunakan untuk mengubah frekuensi tinggi menjadi frekuensi rendah. Contoh tipe dari dioda ini misalnya; OA 70, OA 90 dan 1N 60.
Simbol Dioda Kontak Titik : b. Dioda Hubungan
Dioda ini dapat mengalirkan arus atau
tegangan yang besar hanya satu arah. Dioda ini biasa digunakan untuk menyearahkan arus dan tegangan. Dioda ini memiliki tegangan maksimal dan arus maksimal, misalnya Dioda tipe 1N4001 ada 2 jenis yaitu yang berkapasitas 1A/50V dan 1A/100V.
Simbol dioda hubungan sama dengan simbol dioda kontak titik.
c. Dioda Zener
Dioda Zener adalah dioda yang bekerja pada daerah breakdown atau pada daerah kerja reverse bias. Dioda ini banyak digunakan untuk pembatas tegangan. Tipe dari dioda zener dibedakan oleh tegangan pembatasnya. Misalnya 12 V, ini berarti dioda zener dapat membatasi tegangan yang lebih besar dari 12 V atau menjadi 12 V. Simbol Dioda Zener :
d. Dioda Pemancar Cahaya (LED)
LED adalah kepanjangan dari Light Emitting Diode (Dioda Pemancar Cahaya). Dioda ini akan mengeluarkan cahaya bila diberi tegangan sebesar 1,8 V dengan arus 1,5 mA. LED banyak digunakan sebagai lampu indikator dan peraga (display).
Simbol LED :
Gambar 2.11 Dioda 2.4 TRANSISTOR
Transistor memiliki dua jenis yaitu: Transistor Bipolar dan Transistor Unipolar. Transistor Bipolar adalah transistor yang memiliki dua persambungan kutub pada Transistor, Unipolar adalah transistor yang hanya memiliki satu buah persambungan kutub. Transistor biasa terdiri dari 3 buah kaki yang masing-masing diberi nama: emitor, basis dan kolektor. Transistor bipolar dapat diibaratkan dengan dua buah dioda yang tergambar pada gambar. Simbol Transistor :
Gambar 2.12 Transistor
Untuk mengetahui kaki-kaki transistor lebih mudah dengan melihat data book transistor yang mencantumkan kaki-kaki transistor. Dan untuk mengetahui kaki-kaki transistor dengan menggunakan multitester. Transistor unipolar adalah FET (Field Effect Transistor) yang terdiri dari JFET kanal N, JFET kanal P, MOSFET kanal N, dan MOSFET kanal P.
Simbol Transistor Unipolar :
Gambar 2.13 Transistor Unipolar 2.5 Motor Servo
Dalam Jurnal Ilmiah Elektrikal Enginering UNHAS “Sistem Penghitung Jumlah Barang Otomatis Dengan Sensor Ultrasonik” (Christoforus Yohannes 09.02) menerangkan bahwa Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah(CW danCCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor servo adalah jenis motor yang digunakan sebagai penggerak pada sistem servo ( servo-system) seperti pada penggerak pada control posisi lengan robot. Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM denganfrekuensi 50 Hz. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50 Hz tersebut dicapai pada
kondisi ton duty cycle 1.5 ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat ditengah-tengah (sudut 0°/ netral). Pada saat ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari1.5ms, maka rotor akan berputar kearah kiri dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya ton duty cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut.
Gambar 2.14 Motor Servo DC 2.6 Sensor Ultrasonik
Dalam Jurnal Ilmiah Elektrikal Enginering UNHAS “Sistem Penghitung Jumlah Barang Otomatis Dengan Sensor Ultrasonik” (Christoforus Yohannes 09.02) Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya pada daerah diatas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima. Sensor ultrasonik yang digunakan adalah sensor PING produksi Paralax. Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik ( 40 KHz ) selama t = 200 us kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor PING memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari Mikrokontroler pengendali ( pulsa trigger dengan tout min 2 us ).
Kisaran jarak yang dapat di baca sensor ultrasonic ping ini adalah 3 cm sampai 3 m dan sudut pancaran dari sensor jarak ultrasonic ping adalah dari 0o sampai dengan 30o.
Gambar 2.15 Sensor Ultrasonik 2.7 LCD 2x16
Aditya Prabhandita (2012) menyatakan, bahwa LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display (Indonesia:Penampil Kristal Cair) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Ada banyak jenis LCD yang beredar di pasaran. Namun ada standarisasi yang cukup populer digunakan merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. LCD dengan jenis seperti ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan omunikasi data secara 8 bit atau 4 bit.
Gambar 2.16 Modul LCD yang digunakan
Berikut adalah tabel susunan pin LCD bertipe 2x16 secara umum.
Pins deskripsi
2 VCC 5 volt DC 3 Pengaturan kontras 4 “RS” Instruction/Register Select 5 “R/W” Read/Write LCD Registers
6 “EN” Enable clock 7-16 Data I/O Pins
Tabel 2.5 Tabel Susunan pin LCD 2x16
Urutan pin (1), umumnya, dimulai dari sebelah kiri (terletak di pojok kiri atas) dan untuk LCD yang memiliki 16 pin, 2 pin terakhir (15 & 16) adalah anoda dan katoda untuk back-lighting.
2.8 Code Vision AVR
Rohmat F.I dan Zuda E.N.P.W (2010) menyatakan, bahwa pengembangan sebuah system menggunakan mikrokontroler AVR buatan ATMEL menggunakan
software AVR STUDIO dan
CodeVision AVR. AVR STUDIO merupakan software khusus untuk bahasa assembly yang mempunyai fungsi sangat lengkap, yaitu digunakan untuk menulis program, kompilasi, simulasi dan download program ke IC mikrokontroler AVR dapat dilakukan pada CodeVision. CodeVision AVR memilki fasilitas terminal, yaitu untuk melakukan komunikasi serial dengan mikrokontroler yang sudah diprogram. Proeses download program ke IC mikrokontroler AVR dapat menggunakan system download secara In-System Programming (ISP). ISP Flash On-chip mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI.
Gambar 2.17 Code Vision AVR 2.9 Khazama AVR Programmer
Khazama programmer adalah sebuah software yang biasa digunakan oleh para pecinta elektronik mikrokontroler untuk mengunduh atau bahasa kerennya mendownload program yang telah dibuat dari misalnya, Bascom AVR, AVR Studio atau masih banyak lagi untuk di transfer pada rangkaian elektronik yang menggunakan mikrokontroler. Sebagai pengetahuan, Khazama Programmer ini sanggup digunakan pada sistem operasi komputer seperti Windows XP, Windows Vista, Dan Windows 7. Data yang di unduh oleh program ini biasanya dari software pembuat program berbentuk File Hex.
Gambar 2.17 Khazama AVR Programmer
4.1 Perancangan Sistem
Untuk perancangan system pintu otomatis dengan barcode menggunakan barcode scanner ini dapat di urai dalam beberapa tahap perancangan sesuai kebutuhan yang ada mulai dari perancangan system sampai implementasiannya.
Perancangan system kerja merupakan tindak lanjut dari sebuah proyek yang akan dikerjakan dimana dalam perancangan system kerja dapat digambarkan dalam diagram blok sebagai acuan secara keseluruhan system agar mudah dipahami alur dan cara kerja suatu system yg dirancang. Adapun urutan – urutan proses dalam system ini dapat dijabarkan secara umum dalam bentuk diagram blok .
Gambar diagram blok
Pada gambar blok diatas terlihat bahwa system pengatur pintu otomatis disusun atas Sembilan blok pendukung yang terdiri dari : sensor 1 (close) sensor 2 (open), pengkondisian sinyal dalam, pengkondisian sinyal luar, barcode reader, LCD display, driver motor , motor servo yang digabung dengan mekanis pintu dan IC AT MEGA 16. Pengaksesan tiap saluran dalam kelompok port yang digunakan dalam proses transfer data masuk maupun data keluar yang telah terekam dalam IC AT MEGA 16 dilakukan secara Bit (individual) untuk mengurangi kesalahan pada system.
Perancangan ID Barcode
dalam tahapan perancangan ini dimana nantinya admin yang mencetak ID card yang akan digunakan nantinya sebagai ID card untuk membatasi siapa saja yang berhak mengakses masuk ke ruangan server, dimana pembatasan karakter ID barcode hanya dibatasi sepuluh digit, empat digit pertama menyatakan tahun empat digit kedua menyatakan divisi atau bagian dan dua digit terakhir menyatakan nomor user atau karyawan. Di ilustrasikan sebagai berikut
Gambar 4.7 ID Card Barcode
2. Diagram activity pintu otomatis
Gambar Proses Mode Start Dan Mode Setup
