BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Sejarah RFID
Beberapa orang berpikir bahwa device pertama ditemukan oleh Leon Theremin sebagai suatu tool spionase untuk pemerintahan Rusia sekitar tahun 1945. Hal ini tidak benar sepenuhnya karena alamat Theremin ini sebenarnya suatu alat pendengar yang pasif dan bukan merupakan suatu identification tag. Teknologi yang digunakan oleh RFID sendiri sebenarnya sudah ada sejak tahun 1920 an. Suatu teknologi yang lebih
dekat dengan RFID, yang dinamakan IFF transponder, beroperasi pada tahun 1939 dan digunakan oleh Inggris pada Perang Dunia II untuk mengenali pesawat udara musuh
atau teman.
2.2RFID (Radio Frequency Identification)
RFID (Radio Frequency Identication) adalah teknologi yang menggabungkan fungsi dari kopling eletromagnetik dan elektrostatik pada porsi frequency radio dari spectrum elektromagnetik, untuk mengidentifikasi sebuah objek. Teknologi RFID mudah digunakan dan sangat cocok untuk operasi otomatis. RFID mengkombinasikan keunggulan yang tidak tersedia pada teknologi identifikasi yang lain RFID dapat disediakan dalam perangkat yang hanya dapat dibaca saja (Read Only) atau dapat dibaca dan ditulis (Read/write), tidak memerlukan kontak langsung maupun jalur cahaya untuk dapat beroperasi, dapat berfungsi pada berbagai variasi lingkungan, dan menyediakan tingkat integritas data yang tinggi.
Kita dapat melihat diagram sederhana sebuah Sistem RFID, seprti yang terlihat pada Gambar 2.1. Oleh karenanya, dalam mengalokasikan sistem RFID tersebut, terdapat bebrapa hal yang harus diperhatikan, yaitu:
1. Jenis reader yang dipakai, 2. Jenis tag yang digunakan, 3. Frekuensi operasi dari sistem dan
Gambar 2.1 Diagram Sederhana Sistem RFID Secara Umum.
2.2.1Tags
Tags adalah sebuah alat yang melekat pada obyek yang akan diidentifikasi oleh RFID Reader. RFID Tag dapat berupa perangkat pasif atau aktif. Tag pasif artinya tanpa battery dan Tag aktif artinya menggunakan baterai. Tag pasif lebih banyak digunakan karena murah dan mempunyai ukuran lebih kecil. RFID Tag dapat berupa perangkat read-only yang berarti hanya dapat dibaca saja ataupun perangkat read-write yang berarti dapat dibaca dan ditulis ulang untuk update.
Sebuah tag RFID atau transponder, terdiri atas sebuah microchip dan sebuah antena, (seperti terlihat pada Gambar 2.2). Microchip itu sendiri dapat berukuran sekecil butiran pasir, sekitar 0.4 mm. Chip tersebut menyimpan nomor seri yang unik atau informasi lainnya tergantung kepada tipe memorinya. Tipe memori itu sendiri dapat read-only, read-write, atau write-onceread-many. Antena yang terpasang pada
Gambar 2.2 RFID Tags
Tag RFID sangat bervariasi dalam hal bentuk dan ukuran. Sebagian tag mudah
ditandai, misalnya tag anti-pencurian yang terbuat dari plastik keras yang dipasang pada barang-barang di toko. Tag untuk tracking hewan yang ditanam di bawah kulit berukuran tidak lebih besar dari bagian lancip dari ujung pensil. Bahkan ada tag yang lebih kecil lagi yang telah dikembangkan untuk ditanam di dalam serat kertas uang.
Tag pasif adalah tag paling sederhana, yaitu tag yang tidak memiliki catu daya
sendiri serta tidak dapat menginisiasi komunikasi dengan reader. Sebagai gantinya, tag
merespon emisi frekuensi radio dan menurunkan dayanya dari gelombang-gelombang energi yang dipancarkan oleh reader. Sebuah tag pasif minimum mengandung sebuah indentifier unik dari sebuah item yang dipasangi tag tersebut. Data tambahan dimungkinkan untuk ditambahkan pada tag, tergantung kepada kapasitas penyimpanannya.
Dalam keadaan yang sempurna, sebuah tag dapat dibaca dari jarak sekitar 10 hingga 20 kaki. Contoh aplikasi tag pasif adalah pada pas transit, pas masuk gedung, barang-barang konsumsi. Harga tag pasif lebih murah dibandingkan harga versi lainnya. Perkembangan tag murah ini telah menciptakan revolusi dalam adopsi RFID dan memungkinkan penggunaannya dalam skala yang luas baik oleh organisasi-organisasi pemerintah maupun industri.
Tag semipasif adalah versi tag yang memiliki catu daya sendiri (baterai) tetapi
sinyal ke reader. Sebagian tag semipasif tetap diam hingga menerima sinyal dari reader. Tag semi pasif dapat dihubungkan dengan sensor untuk menyimpan informasi
untuk peralatan keamanan kontainer. Rentang baca yang dijangkau tag semipasif dapat mencapai 100 kaki.
Tag aktif adalah tag yang selain memiliki antena dan chip juga memiliki catu
daya sendiri dan pemancar serta mengirimkan sinyal kontinyu. Tag versi ini biasanya memiliki kemampuan baca tulis, dalam hal ini data tag dapat ditulis ulang dan/atau dimodifikasi. Tag aktif dapat menginisiasi komunikasi dan dapat berkomunikasi pada jarak yang lebih jauh, hingga 750 kaki, tergantung kepada daya baterainya. Harga tag ini merupakan yang paling mahal dibandingkan dengan versi lainnya.
Sistem RFID terdiri dari dua komponen utama, seperti ditunjukan pada Gambar 2.3, yaitu:
Gambar 2.3 Layout Dasar RFID Tag
Tag RFID diklasifikasikan menjadi lima kelas, yaitu:
1. CLASS0/1-Read Only,Factory programmed
Jenis ini adalah jenis tag paling sederhan, dimana data di tulis sekali ketika dimanufaktur. Lalu memori di-non aktifkan dari segala bentuk pembaruan (updates).
Dalam kasus ini tag diproduksi tanpa adanya data yang tertulis di dalam memori. Data dapat ditulis oleh pemenufaktur tag, atau oleh pengguna untuk satu kali. Setelah itu tag tidak dapat lagi deprogram, tetapi hanya dapat dibaca.
3. CLASS III-Read Write
Jenis ini merupakan jenis tag yang fleksibel, dimana pengguna mempunyai akses untuk menulis dan membaca data kedalam memori tag.
4. CLASS VI-Read Write with on board sensors
Tag jenis ini mempunyai sensor onboard untuk merekam parameter seperti
temperature, tekanan udara dan pergerakan, yang dapat direkam dengan
menuliskannya kedalam memori tag. Pembacaan parameter dilakukan ketika terhubung dengan reader, tag bias dari jenis aktif atau semi-pasif.
5. CLASS V-Read Write with integrated transmitters.
Jenis tag ini seperti miniature radio, yang dapat berkomunkasi dengan tag dan peralatan lain, tanpa harus adanya reader. Hal ini berarti tag ini aktif dengan power dari baterai sendiri.
Gambar 2.4 Macam-macam bentuk RFID
Tag ini bekerja saat antena mendapatkan sinyal dari reader RFID dan sinyal
umumnya kecil. Beberapa jenis tag yang sudah diproduksi dan karakteristik dari umum RFID Tag terlihat pada Gambar 2.4 dan Tabel 2.1, yang diantaranya adalah:
1. Tag bebentuk disk atau koin
2. Tag dari bahan kaca
3. Tag dari bahan plastic
4. Tag yang ditanamkan ke dalam metal,kunci, dsb
Tabel 2.1 Karakteristik Umum Tag RFID
Jenis tag Tag pasif Tag semipasif Tag aktif
Catu daya Eksternal (dari reader) Baterai internal Baterai internal Rentang
Umumnya read-only Read-write Read-write
Usia tag Dapat mencapai 20 tahun
2 sampai 7 tahun 5 samapai 10 tahun
Secara teknis, penggunaan teknologi ini memberikan keuntungan yang cukup banyak. Tabel 2.2 berikut memberikan gambaran sekilas mengenai kelebihan teknologi ini.
Tabel 2.2 Kelebihan Contactless Smart Card
Kelebihan Keterangan
Tidak memerlukan kontak fisik Mudah untuk digunakan
Umur kartu lebih lama Akibat tidak adanya kontak fisik pada penggunaannya.
Kapasitas memori besar dan Variatif
Kartu berukuran 1kByte mampu menyimpan lebih dari 200 transaksi
Penggunaan dengan teknologi
lain
Penggunaan dual interface
Sekuritas tinggi Data terenkripsi pada kanal RF dan atau pada
memori
Mampu memproses lebih dari 1 kartu pada waktu yang sama
Adanya manejemen akses jamak, dengan anti collision
Jarak baca variatif Jarak dekat maupun jauh
CSC digolongkan sebagai kartu memori, sehingga sifatnya hanya baca atau tulis saja. Tidak ada pemrosesan lebih lanjut oleh mikroprosesor seperti layaknya pada Chip maupun SIM Card Selular. Tetapi, bilamana dibutuhkan, tersedia pula jenis Contactless Smart Card Dual Interface, yaitu kartu dengan kemampuan Contactless dan prosesing. Kartu jenis ini diproduksi dengan menggabungkan 2 teknologi menjadi satu, yaitu contactless Smart Card dan Microprosesor Smart Card.
Kartu CSC tersedia dengan kapasitas memori yang cukup beragam dari 512 bit, 1, 4, 8, 16 hingga 32 kByte seperti yang telah diproduksi oleh Philips melalui produknya mifare yang ISO 14443 compliance. Sebagai ilustrasi 4kByte kartu mifare mampu menyimpan kurang lebih 235 jenis transaksi.
Teknologi CSC pun mengadopsi teknologi pengaman data, Enkrpsi. Teknologi ini untuk menjamin keamanan data dari penyadapan, pembajakan dan penyalahgunaan informasi pada kartu. Teknologi ini juga mengadopsi teknologi akses jamak untuk proses pembacaan simultan lebih dari satu kartu. Sehingga bila dibutuhkan, dalam satu proses dapat dilakukan transaksi pada lebih dari 1 kartu sekaligus.
2.2.2RFID Reader
RFID Reader, terdiri atas RFID Reader dan antena yang akan mempengaruhi jarak optimal identifikasi. RFID Reader akan membaca atau mengubah informasi yang tersimpan didalam Tag melalui frekuensi radio.
Reader RFID tipe MRC522 digunakan dalam 13.56 MHz kartu chip komunikasi conctactless yang sangat terintegrasi untuk membaca dan menulis. RFID reader adalah
Gambar 2.5 Bentuk Fisik RFID Reader
Kelebihan sistem RFID ini lebih unggul dari penggunaan kode bar. Tag dapat dibaca jika lewat di dekat pembaca, bahkan jika itu ditutupi oleh obyek atau tidak terlihat. Tag dapat dibaca dalam wadah, karton, kotak atau lainnya, dan tidak seperti barcode, RFID tag dapat sekaligus dibaca ratusan id pada suatu waktu. Kode Bar hanya dapat dibaca satu per satu menggunakan perangkat saat ini. RFID juga tahan air dan gesekan karena biasanya dikemas dalam chip plastik yang kadang dimasukkan kedalam bodi obyek yang dipasang RFID. Adapun spesifikasi modul reader tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.3 Spesifikasi Modul Reader MRC522
Chipset MFRC522 Contacless Reader/Writer IC
Frekuensi 13,56 MHz
Jarak Pembacaan kartu < 50mm
Protocol Akses SPI (Serial Peripheral Interface) @ 10Mbps Kecepatan transmisi RF 424kbps (dua arah/bi-directional)/848kbps
Catu daya 3,3 Volt
Konsumsi arus 13-26 mA pada saat operasi baca/tulis, < 80A saat modus siaga
Suhu Operasional -20C s/d +80C
2.2.3 Kelebihan dan Kelemahan RFID
Kelebihan RFID yaitu:
1. Data yang dapat ditampung lebih banyak daripada alat bantu lainnya (kurang lebih 2000 byte)
2. Ukuran sangat kecil (untuk jenis pasif RFID) sehingga mudah ditanamkan dimana-mana
3. Bentuk dan design yang flexibel sehingga sangat mudah untuk dipakai diberbagai tempat dan kegunaan karena chip RFID dapat dibuat dari tinta khusus.
4. Pembacaan informasi sangat mudah, karena bentuk dan bidang tidak mempengaruhi pembacaan, seperti sering terjadi pada barcode, magnetik dll.
5. Jarak pembacaan yang flexibel bergantung pada antena dan jenis chip RFID yang digunakan.Seperti contoh autopayment pada jalan tol, penghitungan stok pada ban berjalan, access gate.
6. Kecepatan dalam pembacaan data.
Kelemahan RFID yaitu:
digunakan tag pasif, dan untuk frekuensi tinggi digunakan tag aktif. Pada frekuensi rendah, tag pasif tidak dapat mentransmisikan data dengan jarak yang jauh, karena keterbatasan daya yang diperoleh dari medan elektromagnetik. Akan tetapi komunikasi tetap dapat dilakukan tanpa kontak langsung. Pada kasus ini hal yang perlu mendapatkan perhatian adalah tag pasif harus terletak jauh dari objek logam, karena logam secara signifikan mengurangi fluks dari medan magnet. Akibatnya tag RFID tidak bekerja dengan baik, karena tag tidak menerima daya minimum untuk dapat bekerja. Pada frekuensi tinggi, jarak komunikasi antara tag aktif dengan pembaca RFID dapat lebih jauh, tetapi masih terbatas oleh daya yang ada. Sinyal elektromagnetik pada frekuensi tinggi juga mendapatkan pelemahan (atenuasi) ketika tag tertutupi oleh es atau air. Pada kondisi terburuk, tag yang tertutup oleh logam tidak terdeteksi oleh pembaca RFID. Ukuran antena yang harus digunakan untuk transmisi data bergantung dari panjang gelombang elektromagnetik. Untuk frekuensi yang rendah, maka antenna harus dibuat dengan ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan RFID dengan frekuensi tinggi.
2. Akan terjadi kekacauan informasi jika terdapat lebih daripada 1 chip RFID melalui 1 alat pembaca secara bersamaan, karena akan terjadinya tabrakkan informasi yang diterima oleh pembaca (kendala ini dapat terselesaikan oleh
kemampuan akan kecepatan penerimaan data sehingga chip RFID yang masuk belakangan akan dianggap sebagai data yang berikutnya).
3. Jika terdapat frekuensi overlap (dua frekuensi dari pembaca berada dalam satu area) dapat memberikan informasi data yang salah pada komputer/pengolah data sehingga tingkat akuransi akan berkurang (permasalahan ini dipecahkan dengan cara pengimplementasian alat diteksi tabrakan frekuensi atau menata peletakan area pembacaan sehingga dapat menghindari tabrakan).
4. Gangguan akan terjadi jika terdapat frekuensi lain yang dipancarkan oleh peralatan lainnya yang bukan diperuntukkan untuk RFID, sehingga chip akan merespon frekuensi tersebut (frekuensi Wifi, handphone, radio pemancar, dll).
tersebut memiliki alat pembaca, sebagai contoh seseorang dapat membaca jumlah uang yang dimiliki orang lain didalam dompetnya.
2.2.4 Prinsip Kerja RFID
Prinsip kerja RFID secara umum yaitu RFID berkerja dengan mengirimkan data biner sebesar 64 bit dan menghasilkan gelombang carrier sebesar 127 KHz sampai dengan 2,4 GHz. Proses pengiriman data ini terjadi karena adanya pengaruh medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh RFID reader. Teknologi RFID didasarkan pada prinsip kerja gelombang elektromagnetik, dimana:
1. Komponen utama dari RFID tag adalah chips dan tag-antena yang biasa disebut dengan inlay, dimana chip berisi informasi dan terhubung dengan tag-antena.
2. Informasi yang berada atau tersimpan dalam chip ini akan terkirim atau terbaca melalui gelombang elektromagnetik setelah tag-antena mendapatkan atau menerima pancaran gelombang elektromagnetik dari reader-antenna (interogator). RFID reader ini yang sekaligus akan meneruskan informasi
pada application server.
Salah satu keistimewaannya RFID ini tidak memerlukan catu daya pada saat melakukan pengidentifikasian karena telah tersedia catu daya yang berasal dari RFID
reader berupa medan magnetik (Self Powering). Data yang dikirim dari RFID tag ke RFID reader berupa deretan angka biner yang merepresentasikan identitas yang dimiliki oleh pemilik RFID tag tersebut, biasanya berupa ID. Selanjutnya data yang diterima oleh RFID reader akan diinputkan ke komputer dan mencocokkan ID dengan database yang telah di input sebelumnya.
2.2.5 Antena
Antena adalah unsure yang penting untuk menentukan jarak baca antara Reader dengan RFID Tag dan juga seberapa luas area pembacaan, karena itu ada beberapa satuan antenna yang perlu diperhatikan antara lain:
a. Penguatan Antena (Gain antenna biasanya dalam Bisotropic decibel) b. Polarisasi gelombang (circularly atau linearly)
2.2.6 Format Data
Output yang memiliki format ASCII memiliki struktur sebagai berikut:
0x02 Data ASCII Hex 10 2 Karakter ASCII CR LF 0x03
(1byte) Byte (10bytes) Checksum (2byte) (1byte) (1byte) (1byte)
Checksum adalah hasil dari operasi aritmatika “Exclusive OR” (XOR) dari kesepuluh data hexadecimal berformat ASCII pada memori. Checksum digunakan untuk memeriksa bahwa keseluruhan data benar dengan mengoreksi kembali data yang diterima dan dibandingkan dengan checksum, hasilnya harus sama. Untuk mendapatkan hasil checksum dari kesepuluh data tersebut, tiap byte data dikonversi menjadi biner
terlebih dahulu kemudian dilakukan operasi XOR satu per satu. Hasilnya dikonversi kembali ke hexadecimal.
Hasil checksum disatukan dengan data diakhir pembacaanya. Dalam pembacaan RFID kebanyakan data checksum ini juga disertakan sebagai data dari RFID sehingga keseluruhan pembacaan menjadi 12 byte.
2.2.7 Frekuensi Radio pada RFID
Pemilihan frekuensi radio merupakan kunci karakteristik operasi sistem RFID. Secara umum tingginya frekuensi mengindikasikan jauhnya jarak baca. Frekuensi yang lebih tinggi mengindikasikan jarak baca yang lebih jauh. Pemilihan tipe frekuensi juga dapat ditentukan oleh tipe aplikasinya. Aplikasi tertentu lebih cocok untuk salah satu tipe frekuensi dibandingkan dengan tipe lainnya karena gelombang radio memiliki perilaku yang berbeda-beda menurut frekuensinya. Sebagai contoh, gelombang LF memiliki kemampuan penetrasi terhadap dinding tembok yang lebih baik dibandingkan dengan gelombang dengan frekuensi yang lebih tinggi, tetapi frekuensi yang lebih tinggi memiliki laju data (data rate) yang lebih cepat.
Sistem RFID menggunakan rentang frekuensi yang tak berlisensi dan diklasifikasikan sebagai peralatan industrialscientific-medical atau peralatan berjarak pendek (short-range device) yang diizinkan oleh Federal Communications Commission (FCC).
Berikut ini adalah empat frekuensi utama yang digunakan oleh sistem RFID. a. Band LF berkisar dari 125 KHz hingga 134 KHz. Band ini paling sesuai untuk
penggunaan jarak pendek (short-range) seperti sistem antipencurian, identifikasi hewan dan sistem kunci mobil.
b. Band HF beroperasi pada 13.56 MHz. Frekuensi ini memungkinkan akurasi yang lebih baik dalam jarak tiga kaki dan karena itu dapat mereduksi risiko kesalahan pembacaan tag. Sebagai konsekuensinya band ini lebih cocok untuk pembacaan pada tingkat item (item-level reading). Tag pasif dengan frekuensi 13.56 MHz dapat dibaca dengan laju 10 to 100 tag perdetik pada jarak tiga kaki atau kurang. Tag RFID HF digunakan untuk pelacakan barang-barang di perpustakaan, toko buku, kontrol akses gedung, pelacakan bagasi pesawat terbang, pelacakan item pakaian.
c. Band UHF beroperasi di sekitar 900 MHz dan dapat dibaca dari jarak yang lebih jauh dari tag HF, berkisar dari 3 hingga 15 kaki. Tag ini lebih sensitif terhadap faktor-faktor lingkungan daripada tag-tag yang beroperasi pada frekuensi
lainnya. Band 900 MHz muncul sebagai band yang lebih disukai untuk aplikasi rantai supply disebabkan laju dan rentang bacanya. Tag UHF pasif dapat dibaca dengan laju sekitar 100 hingga 1000 tag perdetik. Tag ini umumnya digunakan
pada pelacakan kontainer, truk, trailer, terminal peti kemas.
d. Tag yang beroperasi pada frekuensi gelombang mikro, biasanya 2.45 GHz dan
5.8 GHz, mengalami lebih banyak pantulan gelombang radio dari obyek-obyek
didekatnya yang dapat mengganggu kemampuan reader untuk berkomunikasi dengan tag. Tag RFID gelombang mikro biasanya digunakan untuk manajemen rantai supply. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut.
Tabel 2.4 Frekuensi RFID Yang Umum Beroperasi Pada Tag Pasif
Gelombang Frekuensi Rentang dan laju baca
LF 125 Khz - Dapat mencapai jarak ± 30 cm
- Kecepatan baca rendah
- Kecepatan baca sedang
UHF 860-930 Mhz - Dapat mencapai jarak ± 4 Meter
- Kecepatan baca tinggi Gelombang
mikro
2,45/5,8 Ghz - Dapat mencapai jarak diatas 5 meter
- Kecepatan baca tinggi
Perangkat RFID akan berkomunikasi jika bekerja pada frekuensi yang sama. Sejalan dengan karakteristik frekuensi yang berbeda-beda dan kebutuhan atau kondisi lapangan yang juga sangat bervariasi dalam penerapan RFID, maka saat ini telah berkembang solusi RFID untuk 4 macam frekuency-band, yaitu:
1. Low Frequency : 125-134 kHz 2. High Frequency : 13,56 MHz 3. Ultra High Frequency : 868-956 MHz
4. Microwave : 2,45 GHz
2.3Arduino Uno
Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Board ini
memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output
PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset.
Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.
Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu:
1. Sistem minimum mikrokontroler
Yang dimaksud dengan sistem minimum adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama, yang terdiri dari 4 bagian, yaitu :
1. Prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri
2. Rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai dari awal
3. Rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU 4. Rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumberdaya
Pada mikrokontroler jenis tertentu (AVR misalnya), poin-poin pada no 2 dan 3 sudah tersedia didalam mikrokontroler tersebut dengan frekuensi yang sudah diseting dari vendornya (biasanya 1MHz,2MHz,4MHz,8MHz), sehingga pengguna tidak perlu memerlukan rangkaian tambahan, namun bila ingin merancang sistem dengan spesifikasi tertentu (misal ingin komunikasi dengan PC atau handphone), maka
pengguna harus menggunakan rangkaian clock yang sesuai dengan karakteristik PC atau HP tersebut, biasanya menggunakan kristal 11,0592 MHz, untuk menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan baud rate PC atau HP tersebut.
Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :
- Circuit Reset
Gambar 2.6 Board Arduino Uno
Deskripsi Arduino UNO:
Tabel 2.5 Deskripsi Arduino Uno
Mikrokontroller Atmega328
Operasi Voltage 5V
Input Voltage 7-12 V (Rekomendasi)
Input Voltage 6-20 V (limits)
I/O 14 pin (6 pin untuk PWM)
DC Current for 3.3V Pin 50 mA
DC Current per I/O Pin 40 mA
Flash Memory 32 KB
Bootloader SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Kecepatan 16 MHz
2.3.1 Catu Daya
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non- USB) daya dapat
cara menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power.
Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan
dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa
panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7-12 volt. Port-port tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Power Supply Arduino Port Penjelasan Power PIN:
a. VIN - Input voltase board saat anda menggunakan sumber catu daya luar (adaptor USB 5 Volt atau adaptor yang lainnya 7-12 volt), Anda bisa menghubungkannya dengan pin VIN ini atau langsung ke jack power 5V. DC power jack 12V), Kabel konektor USB (5V) atau catu daya lainnya (7-12V). Menghubungkan secara langsung power supply luar (7-12V) ke pin 5V atau pin 3.3V dapat merusak rangkaian Arduino ini.
b. 3V3 - Pin tegangan 3.3 volt catu daya umum langsung ke board. Maksimal arus yang diperbolehkan adalah 50 mA
c. GND - Pin Ground
2.3.2 Memori
ATmega328 memiliki memory 32 KB (dengan 0.5 KB digunakan sebagai bootloader). Memori 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat baca tulis dengan libari EEPROM).
2.3.3 Input dan Output
Masing-masing dari 14 pin UNO dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan perintah fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead() yang menggunakan tegangan operasi 5 volt. Tiap pin dapat menerima arus maksimal hingga 40mA dan resistor internal pull-up antara 20-50kohm, beberapa pin memiliki fungsi kekhususan antara lain:
a. Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Sebagai penerima (RX) dan pemancar (TX) TTL serial data. Pin ini terkoneksi untuk pin korespondensi chip ATmega8U2 USB-toTTL Serial.
b. External Interrupts: 2 dan 3. Pin ini berfungsi sebagai konfigurasi trigger saat interupsi value low, naik, dan tepi, atau nilai value yang berubah-ubah.
c. PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Melayani output 8-bit PWM dengan fungsi
analogWrite().
d. SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin yang support komunikasi SPI menggunakan SPI library.
e. LED: 13. Terdapat LED indikator bawaan (built-in) dihubungkan ke digital pin 13, ketika nilai value HIGH led akan ON, saat value LOW led akan OFF. f. Uno memiliki 6 analog input tertulis di label A0 hingga A5,
masing-masingnya memberikan 10 bit resolusi (1024). Secara asal input analog tersebut terukuru dari 0 (ground) sampai 5 volt, itupun memungkinkan perubahan teratas dari jarak yang digunakan oleh pin AREF dengan fungsi analogReference().
h. AREF. Tegangan referensi untuk input analog. digunakan fungsi analogReference().
i. Reset. Meneka jalur LOW untuk mereset mikrokontroler, terdapat tambahan tombol reset untuk melindungi salah satu blok.
2.3.4 Komunikasi
Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim
melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga
mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi inteface pada sistem.
Gambar 2.8 Bentuk Fisik Kabel USB Board Arduino Uno
2.3.5 Programming
Arduino uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino
Para ATmega328 pada Arduino uno memiliki bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol dari bahas C. Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau Anda dapat menggunakan header ISP dengan programmer eksternal .
A. Bahasa Pemograman Arduino
Seperti yang telah dijelaskan diatas program Arduino sendiri menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya. Walaupun demikian, sebagian besar dari paraprogramer profesional masih tetap memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya:
a. Bahasa C merupakan bahasa yang powerful dan fleksibel yang telah terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga pembuatan kompilator
bahasa pemrograman baru.
b. Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis
dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.
c. Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan oleh programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library pemrograman telah banyak disediakan oelh pihak luar/lain dan dapat diperoleh dengan mudah. d. Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas rutin-rutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsi-fungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan program-program lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya.
f. Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama, yang bernama main(). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali pada saat proses eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi lain selain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada saat digunakan.
B. Software Arduino
Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pada ATMega328 di Arduino terdapat bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload kode baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal.
IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari:
1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengeditprogram dalam bahasa Processing.
2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing)
menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa
memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.
3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam
memory didalam papan Arduino.
Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch. Kata “sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program” dimana keduanya memiliki arti yang sama.
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan meng-upload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.
Dalam bahasa pemograman memiliki beberapa variabel yaitu sebagai berikut:
- int (integer)
Variabel yang paling sering digunakan dan dapat menyimpan data sebesar 2 bytes (16 bits).
- long (long)
Biasa digunakan jika nilai datanya lebih besar dari integer. Menggunakan 4 bytes (32 bits).
- boolean (boolean)
Variabel yang hanya menyimpan nilai TRUE dan FALSE saja. Hanya menggunakan 1 bit saja.
- float(float)
Digunakan untuk floating point pada nilai decimal. Memory yang digunakan 4 bytes (32 bits).
- char(character)
Menyimpan character berdasarkan ASCII kode (contoh: 'A'=65). Menggunakan 1 byte (8 bits).
Pada software arduino ide memiliki kode digital dan analog yang digunakan pada pemograman arduino. Kode digital dan analog dapat dilihat yaitu sebagai berikut:
2.3.6 Otomatis Software Reset
Tombol reset Uno Arduino dirancang untuk menjalankan program yang tersimpan didalam mikrokontroller dari awal. Tombol reset terhubung ke Atmega328 melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip, software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk meng-upload program dengan hanya
menekan tombol upload di software IDE Arduino.
2.4Mikrokontroler ATmega328
ATmega 328 adalah chip mikrokontroler 8-bit berbasis AVR-RISC buatan Atmel.Chip ini memiliki 32 KB memori ISP flash dengan kemampuan baca-tulis (read write), 1 KB EEPROM, dan 2 KB SRAM. Dari kapasitas memori Flash nya yang sebesar 32 KB itulah chip ini diberi nama ATmega328. Chip lain yang memiliki memori 8 KB diberi nama ATmega8, dan ATmega16 untuk yang memiliki memori 16 KB.
Chip ATmega328 memiliki banyak fasilitas dan kemewahan untuk sebuah chip mikrokontroler. Chip tersebut memiliki 23 jalur general purpose I/O (input/output), 32
buah register, 3 buah timer/counter dengan mode perbandingan, interupt internal dan external, serial programmable USART, 2-wire interface serial, serial port SPI, 6 buah channel 10-bit A/D converter, programmable watchdog timer dengan oscilator internal,
Gambar 2.10 Pin Mikrokontroler ATmega328
2.4.1 Fitur AVR ATMega328
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain :
• 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
• 32 x 8-bit register serba guna.
• Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
• 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
• Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent
karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
• Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
• Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroler ATmega328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan
memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism.
Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data.
Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit.
Berikut ini adalah tampilan architecture ATmega328 :
Gambar 2.13 Konfigurasi Port C
Gambar 2.14 Konfigurasi Port D
2.5 Buzzer
diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Gambar 2.15 Bentuk Fisik Buzzer
2.6 GUI (Graphic User Interface)
GUI (Graphical User Interface) adalah antarmuka pada sistem operasi atau komputer yang menggunakan menu grafis agar mempermudah para pengguna-nya
untuk berinteraksi dengan komputer atau sistem operasi.
Jadi, GUI merupakan antarmuka pada sistem operasi komputer yang menggunakan menu grafis. Menu grafis ini maksudnya terdapat tampilan yang lebih ditekankan untuk membuat sistem operasi yang user-friendly agar para pengguna lebih nyaman menggunakan komputer. Menu grafis itu ya seperti ada grafis-grafis atau gambar-gambar dan tampilan yang tujuannya untuk memudahkan para pengguna menggunakan sistem operasi. Adapun Kelebihan dan kekurangan dari GUI adalah:
Kelebihan GUI :
1. Desain Grafis lebih menarik.
2. GUI memungkinkan user untuk berinteraksi dengan komputer secara lebih baik. 3. Memudahkan pengguna.
5. Resolusi gambar yang tinggi.
Kekurangan GUI :
1. Memakan memory yang sangat besar. 2. Bergantung pada perangkat keras.
3. Membutuhkan banyak tempat pada layar komputer. 4. Tidak fleksibel.
2.7Database
