TUGAS AKHIR
PERANCANGAN SISTEM PENGIRIMAN DATA SENSOR ALTITUDE
YANG TERPASANG PADA MIKROKONTROLER ARDUINO
MENGGUNAKAN PROTOKOL XBEE
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam
menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Konsentrasi Sistem Pengaturan dan Komputer
Oleh
MICHAEL ANTHONY NIM : 100402040
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
PERANCANGAN SISTEM PENGIRIMAN DATA SENSOR ALTITUDE YANG TERPASANG PADA MIKROKONTROLER ARDUINO
MENGGUNAKAN PROTOKOL XBEE
Oleh :
• Ketua Penguji : Ir. T. Ahri Bahriun, M.Sc
MICHAEL ANTHONY 100402040
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk mememperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada tanggal 18 bulan April tahun 2015 di depan Penguji:
• Anggota Penguji : Ir. Kasmir Tanjung, M.T
Disetujui oleh: Pembimbing,
SOEHARWINTO, S.T., M.T. NIP : 19710527 200003 1 001
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
ABSTRAK
Ketinggian atau altitude merupakan posisi vertikal suatu objek dari titik
tertentu yang berada pada suatu daerah. Pengukuran ketinggian objek yang diam
ataupun bergerak akan lebih efisien jika menggunakan sebuah sistem. Sebuah alat
yang terpasang pada objek akan mengukur ketinggian objek dan mengirimkannya
secara jarak jauh ke sisi penerima tanpa harus mengikuti objek. Hasil pengukuran
ketinggian objek dapat dilihat oleh penerima secara periodik dalam bentuk grafik
pada sebuah laptop.
Dalam Tugas Akhir ini akan dirancang sistem pengiriman data sensor
altitude dengan protokol xbee. Sistem dirancang menggunakan kit mikrokontroler
Arduino, xbee, dan perangkat lunak scilab. Sistem yang dirancang dapat
mengukur objek yang berada pada jarak 17 meter ke arah vertikal permukaan
bumi secara Line Of Sight. Namun, pengukuran ketinggian secara tidak LOS tidak
dapat dilakukan pada jarak yang jauh.
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah memberikan kemampuan dan kesehatan dalam menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :
“PERANCANGAN SISTEM PENGIRIMAN DATA SENSOR ALTITUDE
YANG TERPASANG PADA MIKROKONTROLER ARDUINO
MENGGUNAKAN PROTOKOL XBEE”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
ayahanda Tjong Kian Fah dan ibunda Nelly Edy yang senantiasa memberikan
perhatian dan kasih sayang sejak penulis lahir hingga sekarang, serta abang-abang
tercinta Barry Anthony dan Yansen Anthony yang senantiasa mendukung dan
memberi semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan
dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terima kasih kepada :
1. Bapak Soeharwinto, S.T, M.T selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir,
atas nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. selaku Penasehat Akademis penulis,
atas bimbingan dan arahannya dalam melayani perkuliahan selama ini.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T, M.T
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, M.Sc dan Bapak Ir. Kasmir Tanjung selaku
dosen penguji Tugas Akhir, atas masukan dan bantuannya dalam
penyempurnaan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan
seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara atas segala bantuannya.
6. Teman – teman K3M Rolette-X Team USU yang selama ini membantu
dan memfasilitasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Teman – teman UKM Robotik Sikonek USU yang selama ini membantu
dan memfasilitasi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8. Teman – teman di Teknik Elektro FT-USU, terkhusus angkatan 2010 atas
dukungan, do’a, suka dan duka selama di bangku perkuliahan.
9. Abang-abang senior stambuk 2009 yang selalu membantu, mendukung
dan memberi masukan selama menjalani perkuliahan.
10. Keluarga Besar Laboratorium Sistem Pengaturan dan Komputer DTE FT
USU.
11. Keluarga Besar J-Corporation yang telah memberikan banyak sekali
dukungan dan pembelajaran.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan baik
dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik dengan
tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat
penulis harapkan.
Akhir kata penulis berserah diri pada Tuhan Yang Maha Esa, semoga
Tugas Akhir ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.
Medan, April 2015
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... viii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penulisan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metodologi Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II. TEORI DASAR ... 5
2.1 Pengukuran Ketinggian ... 5
2.2 Komunikasi Data ... 6
2.2.1 Wireless Sensor Network ... 7
2.2.1.1 Wireless Sensor Network Physical Layer ... 8
2.2.1.2 Wireless Sensor Network Medium Access Control Layer ... 10
2.2.2 ZigBee ... 10
2.2.2.1 ZigBee Frame ... 12
2.2.3 Serial Data Communication ... 13
2.3 Mikrokontroler ... 16
2.3.1 Arsitektur Mikrokontroler ... 16
2.3.2 Universal Asynchronous Transmitter / Receiver ... 19
2.3.3 Inter-Integrated Circuit ... 20
2.4 Pemrograman ... 20
BAB III. PERANCANGAN SISTEM ... 22
3.1 Gambaran Umum Sistem ... 22
3.2 Perancangan Perangkat Keras ... 24
3.2.1 Pengukuran Arus pada Xbee dan Alat Pengukur Ketinggian ... 27
3.3 Perancangan Perangkat Lunak ... 29
3.3.1 Konfigurasi Xbee ... 32
3.3.3 Scilab ... 33
BAB IV. ANALISIS DAN PENGUJIAN ... 36
4.1 Umum ... 36
4.2 Hasil Pengujian Sistem ... 36
4.2.1 Line Of Sight ... 37
4.2.2 Tidak LOS ... 42
4.3 Analisis Data ... 43
4.3.1 Line Of Sight ... 43
4.3.2 Tidak LOS ... 45
4.3.3 Konsumsi Daya ... 45
4.3.4 Kestabilan Sensor ... 46
4.3.5 Perbedaan Jangkauan Jarak Outdoor dan Indoor ... 47
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 48
5.1 Kesimpulan ... 48
5.2 Saran ... 48
DAFTAR PUSTAKA ... ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arsitektur Wireless Sensor Node ... 8
Gambar 2.2 Komponen dari Sistem Komunikasi Digital ... 9
Gambar 2.3 ZigBee danIEEE 802.15.4 ... 11
Gambar 2.4 ZigBeeDataFrame ... 12
Gambar 2.5 ZigBee MAC dan NWK Header ... 13
Gambar 2.6 RS-232 to USB menggunakan FT232R ... 14
Gambar 2.7 Komponen Mikrokontroler... 17
Gambar 2.8 Paket Data UART ... 20
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem ... 22
Gambar 3.2 Diagram Rangkaian ... 25
Gambar 3.3 Alat Pengukur Ketinggian ... 26
Gambar 3.4 Xbee dan Kabel Mini USB ... 26
Gambar 3.5 Multimeter Digital Heles UX 880 TR dan Jepit Buaya ... 27
Gambar 3.6 Titik Ukur pada Modul Xbee ... 28
Gambar 3.7 Titik Ukur pada Alat... 29
Gambar 3.8 Diagram Alir Sistem Pengukuran Ketinggian ... 30
Gambar 3.9 Diagram Alir Rutin ... 31
Gambar 4.1 Tampilan Data Perumahan Lantai 5 pada Grafik ... 37
Gambar 4.2 Tampilan Data Gedung T3 Lantai 4 DTE USU pada Grafik ... 39
Gambar 4.3 Tampilan Data Perumahan Lantai 3 pada Grafik ... 40
Gambar 4.4 Tampilan Data Perumahan Lantai 2 pada Grafik (LOS) ... 41
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Protokol Wireless Sensor Network Lapisan Bawah ... 7
Tabel 2.2 Pin DB 9 dan DB 25 ... 14
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 5 ... 37
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Ketinggian di Gedung T3 DTE USU ... 38
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 3 ... 40
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 2 (LOS) .. 41
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Ketinggian di Perumahan Lantai 2 (Tidak LOS) ... 42
