TUGAS AKHIR
SISTEM KUNCI ELEKTRONIK KENDARAAN BERMOTOR
BERBASIS ATMEGA 8535
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Disusun oleh :
ANTONIUS AAN PATRIA NIM : 055114019
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2011
FINAL PROJECT
ELECTRONIC KEY SYSTEM IN VEHICLE BASED AVR
8535 MICROCONTROLLER
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program
ANTONIUS AAN PATRIA NIM : 055114019
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2011
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
MOTTO :
”Belajarlah Dari Pengalaman Karna Pengalaman Adalah
Guru Terbaik ”
Skripsi ini kupersembahkan untuk
Yesus Kristus Pembimbingku yang setia
Bapak dan Ibu tercinta
Kekasihku tercinta Veronika Septiana Widiastuti
INTISARI
Makin meningkatnya tindak kejahatan pencurian kendaraan bermotor khususnya roda dua menimbulkan rasa tidak aman bagi pemilik kendaraan. Kurangnya pengamanan dan pengawasan pada kendaraan bermotor jenis roda dua, menyebabkan kendaraan jenis ini dengan mudah dapat dicuri. Tujuan dari sistem kunci elektronik kendaraan bermotor ini adalah untuk mengganti sistem pengaman kendaraan dari manual ke otomatis. Serta pengantian sistem kunci manual ke sistem password dengan menggunakan mikrokontroler sebagai “otaknya”.
Mikrokontroler ATMega8535, yang digunakan sebagai pengendali sensor optocoupler dan relay dalam sistem. Sistem ini tidak lagi menggunakan kunci motor (keyless), tetapi digantikan dengan memasukkan kata sandi (password) dan cardkey sehingga tingkat keamanannya lebih tinggi. Bila user ingin menghidupkan motor user harus memasukkan cardkey pada sensor optocoupler kemudian user diminta memasukkan password terlebih dahulu melalui keypad yang disediakan, selanjutnya mikrokontroler akan mengolah data masukan user, Jika password benar mikrokontroler akan memberikan respon untuk menghidupkan motor melalui tombol start kemudian kunci pengaman stang motor akan terbuka, katub bensin akan terbuka dan user siap memakai motor (respon mikrokontroler dapat dilihat pada layar LCD).
Hasil pengamatan menunjukkan hasil yang baik untuk kondisi memakai dua buah aki sebagai sumber tegangan. Adanya getaran mesin motor membuat kondisi sistem menjadi tidak stabil dan cendrung error.
Kata kunci : password, optocoupler, relay, cardkey, keypad, user, solenoide, LCD.
ix
ABSTRACT
Increasing crime, especially theft of two-wheeled motor vehicle causing insecurity for the owner of the vehicle. Lack of security and surveillance on two-wheeled motor vehicle type, causing the vehicle of this type can easily be stolen. The purpose of the vehicle electronic key system is to replace the vehicle safety system from manual to automatic. And replacement of key systems manually into the system password using the microcontroller as the "brain".
Microcontroller ATMega8535, which is used as a control sensor optocoupler and relay in the system. This system no longer uses the motor lock (keyless), but was replaced with a password (password) and cardkey so that a higher level of security. When the user wants to turn the motor user must enter the sensor cardkey optocoupler then users are prompted to enter a password in advance through the keypad is provided, then the microcontroller will process the user input data, if correct password microcontroller will respond to turn the motor through the start button and then lock motorcycle handlebar will open, gas valve opens and the user is ready to use motor (response microcontroller can be viewed on the LCD screen).
The results showed a good result for the condition using two batteries as a source of voltage. The existence of machine vibration motor makes state of the system becomes unstable and tends to error.
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala karunia-Nya sehingga tugas akhir dengan judul “Sistem Kunci Elektronik Kendaraan Bermotor Berbasis Atmega 8535 ” ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penelitian yang berupa tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Program Studi Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan, gagasan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ibu Ir. Th. Prima Ari Setiani, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, pengetahuan, diskusi, arahan, kritik dan saran kepada peneliti sehingga penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan.
3. Bapak dan Ibu Dosen yang telah memberikan semangat, pengetahuan dan bimbingan kepada peneliti selama kuliah.
4. Bapak dan ibu tercinta, adikku Brigitta Prasetya dan Cirssela Yunika serta semua keluarga yang telah memberikan semangat dan dukungan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
5. Kekasihku tercinta Vincentia Septiana Widiastuti yang telah memberikan semangat dan dukungan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
6. Satuan tugas unit pelayanan masyarakat Polda DIY yang telah membantu memberikan dukungan data dalam penyelesaian tugas akhir ini.
5. Teman-teman seperjuangan: Wayan Subawa, Hebin Bernad, Chen Angel, Prima
Abineri dan Yohan Kuncoro atas kebersamaan selama ini dan juga atas diskusi selama ini; dan teman-teman angkatan 2005 untuk kebersamaan dan dukungannya. 6. Semua pihak yang tidak bisa peneliti sebutkan satu-persatu atas bantuan,
bimbingan, kritik dan saran.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
DAFTAR ISI... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR TABEL ... vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1
1.2. Batasan Masalah ... 2
1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian... 2
1.4. Metodologi Penelitian ... 2
1.5. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II: DASAR TEORI 2.1. Mikrokontroller ATMega8535 ... 4
2.1.1 Asitektur Mikrokontroller ATmega8535... 4
2.1.2 Konfigurasi Pin... 6
2.1.3 Peta Memori ... 7
2.1.4 Stack Pointer... 8
2.1.5 Timer ATMega8535 ... 9
2.1.5.1 Timer/Counter0... 9
2.1.5.2 Timer/Counter1... 9
2.1.5.3 Timer/Counter2... 10
2.2. Penguat Transistor ... 10
2.2.1 Dasar Transistor... 10
2.2.2 Rangkaian Fixed Bias Transistor NPN... 11
2.2.3 Bias Maju Basis-Emiter... 12
2.2.4 Loop Kolektor-Emiter ... 13
2.2.5 Karakteristik Transistor ... 13
2.2.6 Titik Saturasi Transistor ... 14
2.3. switch push on... 15
2.4. Light Emiting Diode (LED)... 16
2.5. Solenoid...……… 17
2.6. Relay……….. ... 17
2.7. Modul LCD LMB162A ... 18
2.7.1 Pin – Pin Modul LCD... 18
2.7.2 Register Instruksi (IR) dan Register Data (DR) ... 19
2.7.3 Display Data RAM (DDRAM) ... 19
2.7.4 Code Generator ROM (CGROM)... 19
2.7.5 Code Generator RAM (CGRAM)... 19
2.8. Sensor Optocoupler... 20
2.9. Sistem Motor Bakar Empat Langkah ... 20
BAB III PERANCANGAN PERANGKAT KERAS DAN PERANGKAT LUNAK 3.1. Perancangan Sistem Kunci Elektronik ... 23
3.1. Fungsi I/O Mikrokontroller AVR 8535... 23
3.1. Rangkaian Reset... 24
3.1. Rangkaian Osilator ... 25
3.1. Antarmuka Switch (Push On) Dengan Mikrokontroller ... 25
3.1. Rangkaian Transistor Sebagai Saklar Solenoid Dan Saklar Relay... 26
3.1. Antarmuka Sensor Optocoupler Dengan Mikrokontroller... 27
3.1. Antarmuka LCD Dengan Mikrokontroler ... 28
3.1. Rangkaian Regulator Tegangan... 29
3.1. Rangkaian Keypad Pada AVR 8535... 30
3.2. Model Sistem... 31
3.3. Perancangan Perangkat Lunak ... 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Gambar Fisik Hardware... 374.2. Pembahasan Hardware Mikrokontroler ... 40
4.2.1 Pengujian Sistem Kartu ... 40
4.2.2 Pengujian Akses Secara Manual... 42
4.3. Pembahasan Program Mikrokontroler... 50
4.3.1 Pengujian Sistem Pin / Password... 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan…... 535.2. Saran……….. ... 53
DAFTAR PUSTAKA
……….. ... 54LAMPIRAN
….……….. ... 55
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Arsitektur ATMega8535 ... 6
Gambar 2.2. Konfigurasi pin ATMega8535 ... 7
Gambar 2.3. Peta Memori Program... 8
Gambar 2.4. Peta Memori Data... 8
Gambar 2.5. (a) Transistor NPN dan (b) Transistor PNP... 11
Gambar 2.6. Rangkaian Fixed Bias... 11
Gambar 2.7. Rangkaian Ekivalen DC ... 12
Gambar 2.8. Loop Basis-Emiter ... 12
Gambar 2.9. Loop kolektor emitter ... 13
Gambar 2.10. Kurva Transistor ... 14
Gambar 2.11. Kondisi IC(sat) pada Fixed-Bias... 15
Gambar 2.12. Kondisi Switch Push On NO (a) Dan Kondisi Switch Push On NC ... 16
Gambar 2.13. RangkaianLED ... 16
Gambar 2.14. Solenoide... 17
Gambar 2.15 Relay... 18
Gambar 2.16. LCD LMB162A... 18
Gambar 2.17. Sensor Optocoupler... 20
Gambar 2.18. Kunci Motor Konvensional ... 21
Gambar 2.19. Pipa Bahan Bakar ... 21
Gambar 3.1. Diagram Kotak Sistem Kunci Elektronik... 22
Gambar 3.2. Rangkaian Reset... 25
Gambar 3.3. Rangkaian Osilator... 25
Gambar 3.4. Rangkaian Sensor Switch Push On... 26
Gambar 3.5. A. Driver Rangkaian Relay B. Driver Rangkaian Selenoid... 26
Gambar 3.6. Rangkaian Sensor Optocoupler... 28
Gambar 3.7. Rangkaian LCD Pada AVR8535... 29
Gambar 3.8. Rangkaian Regulator 5 Volt Dan 12 Volt ... 30
Gambar 3.9. Tombol Keypad 4x4 ... 31
Gambar 3.10. Desain Modul Kunci Elektronik... 31
Gambar 3.11. Desain Cardkey... 32
Gambar 3.12. a.SelenoidOff dan b.Ketika SelenoidOn... 32
Gambar 3.13. a.Selenoid On Dan b.Ketika SelenoidOff... 33
Gambar 3.14. Diagram Alir Sistem Kunci Elektronik ... 34
Gambar 3.15. Diagram Alir Subrutin Sensor (Keycard)... 35
Gambar 3.16. Diagram Alir Subrutin Password... 35
Gambar 3.17. (Lanjutan) Diagram Alir Subrutin Password... 36
Gambar 3.18. Diagram Alir Subsistem Pengunci ... 36
Gambar 4.1. Tampilan Kontrol Panel Alat... 37
Gambar 4.2. Bagian Dalam Modul Alat... 38
Gambar 4.3. Sistem Pengunci Setang Solenoide... 39
Gambar 4.4. Sistem Pengunci Aliran Bensin ... 39
Gambar 4.5. Salah Satu Disain Kartu Kunci... 41
Gambar 4.6. Sensor optocoupler... 41
Gambar 4.7. Pada Saat Set Pin / Password ... 50
Gambar 4.8. Diagram Alir Sistem Set Pin... 50
Gambar 4.9. Tampilan Sistem Terkunci... 51
Gambar 4.10. Diagram Alir Sistem Code... 51
Gambar 4.11. Program Bila Masukan Pin Benar ... 52
Gambar 4.12. Diagram Program Mematikan Mesin ... 52
Gambar 4.13. Diagram Pada Saat Set Pin / Password Sesuai Dengan Pin / Password... 52
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1. Kasus Kirminal Paling Menonjol Di Sleman Tahun 2010 ... 1
Tabel 2.1. Deskripsi Pin... 7
Tabel 2.2. Pengaturan Bit Clock Select... 10
Tabel 2.3. Warna Dan Nilai Tegangan Ambang LED ... 16
Tabel 2.4. Alamat Posisi Karakter... 19
Tabel 2.5. Nama Pin Dan Simbol...………. 20
Tabel 3.1. Fungsi I/O AVR8535 ... 23
Tabel 3.1. (Lanjutan) Fungsi I/O AVR8535... 24
Tabel 3.2. Fungsi Tombol Keypad... 30
Tabel 3.3. Tombol Panel Kontrol Pada Mikrokontroler... 31
Tabel 3.3. (Lanjutan) Tombol Panel Kontrol Pada Mikrokontroler... 32
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kartu... 40
Tabel 4.2. Pengamatan Sistem Sensor optocoupler (kondisi tertutup kartu) ... 42
Tabel 4.3. Pengamatan Tombol Off Mesin Kondisi Dua Aki... 42
Tabel 4.4. (lanjutan) Pengamatan Tombol Off Mesin Kondisi Dua Aki ... 43
Tabel 4.5. Hasil Pengamatan Keypad Kondisi Dua Aki... 43
Tabel 4.6. Hasil Pengamatan Keypad Kondisi Satu Aki ... 44
Tabel 4.7. Pengamatan Tombol Off Kondisi Satu Aki ... 45
Tabel 4.8. Pengamatan Lifetime Aki Kondisi Menggunakan Satu Aki Keadaan Motor Mati ... 46
Tabel 4.9. Pengamatan Lifetime Aki Kondisi Menggunakan Dua Aki Keadaan Motor Mati... 46
Tabel 4.10. (Lanjutan) Pengamatan Lifetime Aki Kondisi Menggunakan Dua Aki Keadaan Motor Mati... 47
Tabel 4.11. Pengamatan Lifetime Aki Kondisi Menggunakan Satu Aki Keadaan Motor Menyala ... 48
Tabel 4.12. Pengamatan Lifetime Aki Kondisi Menggunakan Dua Aki Keadaan Motor Menyala ... 48 Tabel 4.13. (Lanjutan) Pengamatan Lifetime Aki Kondisi Menggunakan Dua Aki Keadaan
Motor Menyala ... 49
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Proteksi keamanan pada kendaraan bermotor terutama kendaraan roda dua sangat diperlukan pada masa kini. Ini dikarenakan makin meningkatnya tindak kejahatan pencurian kendaraan bermotor. Kurangnya pengamanan dan pengawasan pada kendaraan
bermotor jenis roda dua, menyebabkan kendaraan jenis ini dengan mudah dapat dicuri dikarenakan nilai jual yang tinggi. Data-data tingginya tingkat kejahatan curanmor khusus nya di daerah Yogyakarta dapat dilihat pada tabel 1.1
Tabel 1.1. Kasus Kirminal Paling Menonjol Di Sleman Tahun 2010.[1]
Kasus Febuari Maret April Mei Juni total
Curat 29 32 47 33 31 172
Pencurian 35 17 26 30 44 152
Penipuan 33 23 25 33 28 142
Curanmor 25 25 24 24 32 130
penganiyaan 20 9 13 17 16 75
Berdasarkan hal tersebut, penulis ingin merancang dan mengimplementasikan suatu sistem kunci elektronik pada kendaraan bermotor khususnya kendaraan roda dua. Sistem ini berbasis mikrokontroler ATMega8535, yang berfungsi sebagai pengendali sensor
infrared dan relay dalam sistem. Sistem ini tidak lagi menggunakan kunci motor (keyless), tetapi digantikan dengan memasukkan kata sandi (password) dan keycard, sehingga tingkat keamanannya lebih tinggi. Sistem bekerja bila user ingin menghidupkan motor user harus memasukkan keycard pada sensor infrared kemudian user diminta memasukkan password terlebih dahulu melalui keypad yang disediakan, selanjutnya mikrokontroler akan mengolah data masukan user, dan jika sesuai mikrokontroler akan memberikan respon untuk menghidupkan motor melalui tombol start kemudian kunci pengaman stang motor akan terbuka, katub bensin akan terbuka dan user siap memakai motor (respon mikrokontroler dapat dilihat pada layar LCD). Seringkali user melakukan kesalahan
memasukkan password, bila masukkan password salah lebih dari 3 kali akan ada peringatan dan kunci pengaman tetap mengunci stang motor dan katup bensin akan tetap tertutup. Sistem ini memberikan solusi keamanan lebih baik pada kendaraan roda dua dengan tingkat keamanan tinggi karena kunci sudah tidak digunakan lagi tetapi digantikan
keycard.
1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan yang akan dicapai yaitu merancang dan mengimlementasikan suatu sistem kunci elektronik berupa password pada kendaraan khususnya pada kendaraan roda dua. Sehingga dapat meningkatkan standar keamanan.
Selain itu diharapkan penelitian ini mampu memberikan manfaat antara lain :
1) Meningkatkan proteksi keamanan pada kendaraan bermotor. 2) Mengurangi tindak kejahatan pencurian kendaraan bermotor.
1.3 Batasan Masalah
Secara menyeluruh penelitian ini dibatasi pada:
1) Mikrokontroler ATMega 8535 digunakan sebagai pengendali utama. 2) Menggunakan relay sebagai penggerak switchstart motor.
3) Sensor infrared sebagai input keycard.
4) LCD sebagai tampilan input password dan tampilan sistem. 5) Keypad sebagai masukan password.
6) Menggunkan solenoid sebagai penggerak pengunci stang dan katup bensin.
1.4 Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan dalam penyusunan dan penulisan tugas akhir ini ialah:
1) Studi kepustakaan mencakup literatur – literatur tentang mikrokontroler ATMega8535, dan gambar-gambar manual dan mekanik sistem kunci motor yang didapat dari perpustakaan, buku teknik, dan internet.
2) Perancangan sistem rangkaian elektronika yang meliputi rangkaian relay, rangkaian mikrokontroler dan rangkaian sensor infrared.
3) Perancangan dan pembuatan sebuah sistem mekanik berupa sistem pengunci stang dan katup bensin elektronik.
4) Perancangan dan pembuatan software mikrokontroler ATMega8535 dengan menggunakan program Bascom.
5) Pengambilan data kinerja alat yang telah dibuat, meliputi sensor infrared kinerja mikrokontroler beserta sistem relay , kinerja dari sistem pengunci stang motor, pengunci katup bensin dan kinerja program mikrokontroler ATMega8535.
6) Menganalisa hasil pengujian dan mengambil kesimpulan dari perancangan dan pengujian yang telah dilakukan
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan karya ilmiah ini terdiri dari 3 bab yang tersusun sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan
Pendahuluan berisi tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian serta sistematika penulisan. Dasar Teori
BAB II :
Dasar teori yang membahas tentang gambaran secara garis besar, teori dasar mengenai sistem pengendali kunci elektronik meliputi mikrokontroler, relay, sensor infrared,dan sistem solenoid.
BAB III: Perancangan sistem kunci elektronik
Bab ini menguraikan mengenai blok diagram perancangan alat, perancangan perangkat keras, dan flowchart perangkat lunak yang mendukung bekerjanya peralatan sesuai dengan sistem perancangannya.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Mikrokontroller
ATMega8535
Mikrokontroller merupakam chip cerdas yang menjadi tren dalam pengendalian dan otomatisasi, terutama dikalangan mahasiswa. Dengan banyak jenis keluarga, kapasitas memori, dan berbagai fitur, mikrokontroler menjadi pilihan dalam aplikasi prosesor mini
untuk pengendaliaan skala kecil. Mikrokontroler AVR (Alf and vegard’s Risc processor) dari Atmel ini menggunakan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computer).
Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar (belum tentu sederhana), sehinggga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus mesin untuk menjalankannya. Kecuali instruksi percabangan membutuhkan 2 siklus mesin. RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini yang memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam satu atau dua siklus mesin, sehingga semakin cepat dan handal. Proses downloadiprogramnya relatif lebih mudah karena dapat dilakukan langsung pada sistemnya.
2.1.1 Asitektur Mikrokontroller ATmega8535
Mikrokontroller ATmega8535 memiliki fitur-fitur utama, seperti berikut.
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu PortA, PortB, PortC dan PortD. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. Tiga unit Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 kbyte dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.
9. Port antarmuka ISP.
10.EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
11.Antarmuka komparator analog. 12.Port USART untuk komunikasi serial
Mikrokontroler AVR ATMega8535 merupakan mikrokontroler produksi Atmel dengan 8 Kbyte In-System Programmable-Flash, 512 Byte EEPROM dan 512 Byte Internal SRAM. AVR ATMega8535 memiliki seluruh fitur yang dimiliki oleh AT90S8535. Selain itu, konfigurasi pin AVR ATMega8535 juga kompatibel dengan AT90S8535.
Diagram blok arsitektur ATMega8535 ditunjukkan oleh Gambar 2.1. Terdapat sebuah inti prosesor (processor core) yaitu Central Processing Unit, di mana terjadi proses pengumpanan instruksi (fetching) dan komputasi data. Seluruh register umum sebanyak 32 buah terhubung langsung dengan unit ALU (Arithmatic
and Logic Unit). Terdapat empat buah port masing-masing delapan bit dapat difungsikan sebagai masukkan maupun keluaran.
Media penyimpanan program berupa Flash Memory, sedangkan
penyimpanan data berupa SRAM (Static Random ACCess Memory) dan EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory). Untuk komunikasi data tersedia fasilitas ISP (Serial Peripheral Interface), USART (Universal Synchronous and Asychronous Serial Receiver and Transmitter), serta TWI (
Two-wire Serial Interface).
Di samping itu terdapat fitur tambahan, antara lain AC (Analog
Comparator), 8 kanal 10-bit ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT (Watchdog Timer), manajemen penghemat daya (Sleep Mode), serta osilator internal 8 MHz. seluruh fitur terhubung ke bus 8 bit. Unit interupsi menyediakan sumber interupsi hingga 21 macam. Sebuah stack pointer selebar 16 bit dapat digunakan untuk menyimpan data sementara saat interupsi.
Mikrokontroler ATMega8535 dapat dipasang pada frekuensi kerja hingga 16 MHz (maksimal 8 MHz untuk versi ATMega8535L). Sumber frekuensi bias dari luar berupa osilator kristal, atau menggunakan osilator internal.
Keluarga AVR dapat mengakses instruksi dengan cepat karena menggunakan teknik ”memegang sambil mengerjakan” (fecth during execution). Dalam satu siklus clock, terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh satu instruksi.
Gambar 2.1. Arsitektur ATMega8535[2]
2.1.3 Konfigurasi Pin
ATMega8535 terdiri atas 40 pin dengan konfigurasi seperti pada table 2.1.
Tabel 2.1. Deskripsi Pin[2]
Gambar 2.2. Konfigurasi pin ATMega8535 [2]
2.1.4 Peta Memori
Arsitektur AVR terdiri atas dua memori utama, yaitu Data Memori dan Program Memori. Sebagai tambahan fitur dari ATMega8535, terdapat EEPROM 512 byte sebagai memori data dan dapat diprogram saat operasi.
ATMega8535 terdiri atas 8 Kbyte On-chip In-System Reprogrammable Flash
Memory untuk menyimpan program. Karena seluruh instruksi AVR dalam bentuk 16 bit atau 36 bit, maka Flash dirancang dengan kompisisi 4K x 16. Untuk mendukung keamanan software atau program, Flash Program memori dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian
Boot Program dan bagian Application Program. Gambar 2.3 mengilustrasikan susunan Memori Program Flash ATMega8535
Gambar 2.3. Peta Memori Program [2]
Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah
register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. Konfigurasi memori data ditunjukkan oleh gambar 2.4.
Gambar 2.4. Peta Memori Data [2]
2.1.5
Stack Pointer
Stack pointer merupakan suatu bagian dari AVR yang berguna untuk menyimpan data sementara, variabel lokal, dan alamat kembali dari suatu interupsi ataupun subrutin.
Stack pointer diwujudkan sebagai dua unit register, yaitu SPH dan SPL.
Saat awal, SPH dan SPL akan bernilao 0, sehingga perlu diinisialisasi terlebih dahulu. SPH merupakan byte atas (MSB), sedangkan SPL merupakan byte bawah (LSB). Hal ini hanya berlaku untuk AVR dengan kapasitas SRAM lebih dari 256 byte. Bila tidak, maka SPH tidak didefinisikan dan tidak dapat digunakan.
2.1.6 Timer ATMega8535
AVR ATMega8535 memiliki 3 buah timer, yaitu Timer/Counter0 (8 bit),
Timer/Counter1 (16 bit),dan Timer/Counter2 (8 bit).[2]
2.1.6.1
Timer/Counter0
Timer/Counter0 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi. Fitur-fitur dari Timer/Counter0 pada ATMega8535 adalah sebagai berikut.
a. Counter 1 kanal.
b. Timer di-nol-kan saat proses pembanding tercapai (compare match). c. Sebagai pembangkit gelombang PWM.
d. Sebagai pembangkit frekuensi. e. Clock prescaler 10 bit.
f. Sumber interupsi dari compare match (OCF0) dan overflow (TOV0). [2]
2.1.6.2
Timer/Counter1
Timer/Counter1 adalah Timer/Counter 16 bit yang memungkinkan program pewaktu lebih akurat. Fitur-fitur dari Timer/Counter1 ini adalah sebagai berikut.
a. Desain 16 bit, sehingga memungkinkan untuk menghasilkan PWM 16 bit. b. Dua buah unit pembanding.
c. Dua buah register pembanding. d. Satu buah input capture unit.
e. Timer di-nol-kan saat proses pembanding tercapai (match compare). f. Dapat menghasilkan gelombang PWM.
g. Periode PWM yang dapat diubah-ubah. h. Sebagai pembangkit frekuensi.
i. Empat buah sumber interupsi (TOV1, OCF1A, OCF1B, dan ICF1). [2]
1.1.6.3.
Timer/Counter2
Timer/Counter2 adalah Timer/Counter 8 bit yang fungsi. Fitur-fitur untuk Timer/Counter2 pada ATMega8535 adalah sebagai berikut.
a. Sebagai counter 1 kanal.
b. Timer di-nol-kan saat proses pembandingan tercapai (match compare). c. Dapat menghasilkan gelombang PWM.
d. Sebagai pembangkit frekuensi. e. Clock prescaler 10 bit.
f. Sumber interupsi dari compare match (OCF0) dan overflow (TOV0).
Untuk memilih sumber clock yang akan digunakan oleh Timer/Counter2 dengan mengatur Bit 2,1,0-CS22, CS21, CS20: Clock Select. Pengaturan dari bit-bit ini dapat
dilihat pada Tabel 2.2. [2]
Tabel 2.2. Pengaturan Bit Clock Select [2]
2.2 Penguat Transistor
Untuk menguatkan arus keluaran dari mikroposesor, dapat menggunakan transistor supaya diperoleh penguatan arus yang besar. Selain sebagai penguat arus, rangkaian transistor ini juga dapat dimanfaatkan sebagai rangkaian penyaklar elektris.
2.2.1 Dasar Transistor
Transistor adalah komponen tiga terminal. Ketiga terminal tersebut disebut Basis (B), Kolektor (C), dan emiter (E). Ada 2 jenis transistor yaitu PNP dan NPN seperti terlihat pada Gambar 2.5. [4]
C
E
Gambar 2.5. (a) Transistor NPN dan (b) Transistor PNP [4]
Dalam dasar teori ini, transistor yang akan dibahas adalah transistor jenis NPN. Ada beberapa syarat untuk membuat transistor tipe NPN dapat bekerja antara lain : [4] 1) Sambungan basis-emiter harus diberi bias maju. (dengan kondisi tegangan bias maju
> 0.7 volt untuk transistor silikon dan tegangan bias maju > 0.3 Volt untuk transistor germanium).
2) Sambungan basis-kolektor harus dibias balik dengan kondisi tegangan bias balik yang masih berada dalam batas kemampuan komponen.
Rangkaian fixed-bias sering digunakan sebagai rangkaian pembias transistor NPN supaya dapat bekerja baik dalam kondisi saturasi, cut-off maupun pada titik kerja linear. Rangkaian Fixed Bias ini akan dibahas pada Subbab 2.1.2.
2.1.2 Rangkaian
Fixed Bias
Transistor NPN
Fixed-bias adalah salah satu bias DC transistor yang praktis. Model rangkaian fixed-bias dapat dilihat seperti pada gambar 2.6. Untuk memudahkan dalam menganalisa rangkaian pada gambar 2.6, maka catu tegangan Vcc dapat dipisahkan menjadi 2 buah catu
tegangan, yaitu masing-masing Vcc terhubung dengan dan seperti ditunjuk pada
gambar 2.7. Pada rangkaian gambar 2.7 terdapat dua buah loop arus yang membias
transistor yaitu loop arus dan loop arus .
Gambar 2.7. Rangkaian Ekivalen DC Dari Gambar 2.6 [4]
2.1.3 Bias Maju Basis-Emiter
Dari rangkaian gambar 2.7 dapat diperoleh loop arus bias maju dari basis ke emiter seperti pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Loop Basis-Emiter [4]
Dengan menerapkan Hukum Kirchoff, dapat diperoleh persamaan : [4]
B B
RB I R
V = * ...(2.1)
0
2.1.4
Loop
Kolektor-Emiter
Terdapat penguatan arus pada transistor yang dilambangkan dengan β. Hubungan
antara arus IB, arus IC dengan penguatan arus pada transistor (β) adalah: [4]
B
C I
I =β* ...(2.5)
Dengan begitu dapat diketahui bahwa pada dasarnya besar nilai arus sangat tergantung
dengan besar nilai arus . Jika diketahui besarnya nilai arus seperti pada persamaan
(2.5). Dengan mengaplikasikan Hukum Kirchoff Tegangan pada gambar 2.9, dapat diperoleh persamaan :[4]
Kurva karakteristik kolektor merelasikan dan dengan sebagai parameter.
Pada gambar 2.10 terlihat bahwa kurva kolektor terbagi menjadi tiga daerah kerja, yaitu kondisi transistor jenuh, transistor aktif dan dan transistor cut-off . [4]
C
I VCE IB
1) Daerah jenuh (saturasi), adalah daerah dengan VCE kurang dari tegangan lutut (knee)
. Daerah jenuh terjadi bila sambungan emiter dan sambungan basis berprasikap
maju. Pada daerah jenuh arus kolektor tidak tergantung pada nilai . K
V
B
I
2) Daerah aktif adalah daerah antara tegangan lutut dan tegangan dadal (breakdown)
serta di atas . Daerah aktif terjadi bila sambungan emiter diberi prasikap
maju dan sambungan kolektor diberi prasikap balik. Pada daerah aktif arus kolektor sebanding dengan arus basis. Penguatan sinyal masukan menjadi sinyal keluaran yang paling baik terjadi pada daerah aktif.
K
V
BR
V IB =ICO
Saturasi
Gambar 2.10. Kurva Transistor Dengan Nilai βdc ≈100
3) Daerah cut-off terletak di bawah IB =ICO. Sambungan emiter dan sambungan
kolektor berprasikap balik. Pada daerah ini IE =0;IC = ICO =IB.
2.2.6 Titik Saturasi Transistor
Titik saturasi transistor dapat dilihat pada kurva gambar 2.15 dengan nilai tegangan
0. Karena nilai tegangan
) (sat CE
V ≅ VCE(sat) ≅0, maka seolah-olah antara kaki kolektor dan
emiter terhubung singkat dan nilai tegangan pada sama dengan nilai tegangan pada
Besarnya nilai arus saturasi ( ) kolektor dari rangkaian fixed bias pada gambar
2.7 adalah : [4]
Switch push on merupakan salah satu jenis kontak yaitu komponen yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus. Sifat dari Saklar ini yaitu kontak yang terputus atau tersambung saat ditekan dan tidak akan kembali ke keadaan semula sampai saklar ditekan kembali. Pada Saklar batas terdapat terminal normally open (NO) dan terminal normally closed (NC).
Terminal NO merupakan terminal yang pada kondisi normal berupa kontak terputus (tidak tersambung dengan COM), sedangkan terminal NC merupakan terminal yang pada kondisi normal berupa kontak tersambung dengan COM. Setiap titik sambungan pada Saklar terbuat dari bahan yang tahan busur api (arc) untuk menghindari kerusakan saklar akibat panas atau percikan api yang disebabkan aliran arus mendadak saat saklar terputus atau tersambung. Simbol keadaan Saklar batas ada pada gambar 2.17
(a) (b)
Gambar 2.12. Kondisi switch push on NO (a) dan Kondisi switch push on NC (b)
2.4 Light Emiting Diode
(LED)
LED adalah sebuah dioda yang dapat memancarkan cahaya sehingga memiliki kutup pada setiap kakinya dan memiliki tegangan jatuh. Nilai tegangan jatuh pada LED ditentukan oleh warna cahaya yang dipancarkan.
Tabel 2.3.Warna dan Nilai Tegangan Ambang LED
No Warna Tegangan Jatuh (Volt)
1 Inframerah 1.6
2 Merah 1.8- 2.1
3 Jingga 2.2
4 Kuning 2.4
5 Hijau 2.6
Arah arus konvensional pada LED hanya dapat mengalir dari kaki anoda ke kaki katoda. Besarnya arus yang mengalir ini sangat menentukan tingkat kecermelangan cahaya LED. Nilai arus normal yang mengalir pada LED adalah sekitar 10 – 20 mA, namun jika dirasa cahaya yang dipancarkan oleh LED masih kurang nilai arus yang mengalir pada LED dapat dinaikkan sampai sebesar 30 mA. Simbol komponen LED dapat dilihat pada gambar 2.13
S LED S
R V V
I = ( − )
Gambar 2.13. Rangkaian LED
2.5 Solenoid
Solenoid adalah suatu alat elektromekanik yang berprinsip kerja dengan gaya elektromagnetik. Solenoid bekerja dengan cara kumparan coil diberi arus listrik tertentu sehingga timbul medan magnet yang kemudian menimbulkan gaya magnet yang menggerakan inti besi yang berada di tengah kumparan coil. Gerakan solenoid hanya maju dan mundur seperti pada gambar 2.14.
Gambar 2.14. Solenoide [7]
2.6 Relay
Adalah suatu peranti yang menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak sakelar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kawat penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini dienergikan ( diberi arus listrik ), medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang digunakan sebagai pengungkit mekanisme sakelar.
Bagian bagian relay adalah sebagai berikut :
1. coil : lilitan dari relay
2. common : bagian yang tersambung dengan NC (dalam keadaan normal) 3. kontak : terdiri dari NC dan NO
NC (Normally Closed) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal (relay tidak diberi tegangan) terhubung dengan common. NO (Normally Open) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal (relay tidak diberi tegangan) tidak terhubung dengan common.
Bagian-bagian relay dapat diketahui dengan dua cara, yakni:
1. Dengan cara melihat isi dalam relay tersebut 2. Dengan menggunakan multimeter (Ohm)
Gambar 2.15. Relay [6]
2.7 Modul
LCD
LMB162A
Modul LCD LMB162A nampak pada Gambar 2.16, Modul LCD ini menggunakan
controller KS0066 yang setara dengan controller HD4780U buatan Hitachi yang sama –
menggunakan antarmuka delapan bit atau empat bit.
Gambar 2.16. LCD LMB162A [5]
2.7.1 Pin – Pin Modul LCD
Pada modul penampil LCD memiliki susunan pin – pin data dan kontrol nomor satu sampai nomor 16. Tiap pin mempunyai simbol dan fungsi seperti dijelaskan Tabel 2.4.
2.7.2 Register Instruksi (IR) dan Register Data (DR)
Controller LCD memiliki dua register yaiu register instruksi (IR) dan register data (DR). IR bersifat write only, digunakan untuk menyimpan kode perintah tampilan. DR bersifat baca/tulis (read/write) digunakan untuk menyimpan data yang akan dibaca atau tulis dari atau ke DDRAM atau CGRAM.
2.7.3 Display Data RAM (DDRAM)
Register ini menyipan data tampilan yang direpresentasikan dalam delapan bit data berisi tentang informasi alamat tempat penampilan karakter. Misal karakter “A” atau 41H ditulis di alamat 00h, maka karakter tersebut akan ditampilkan pada baris pertama kolom pertama. Contoh lain, suatu karakter “#” atau 23H ditulis pada alamat 4FH maka karakter “#” akan ditampilkan pada baris ke dua kolom ke-16. Tabel 2.8 menerangkan alamat – alamat posisi karakter pada penampil.
Tabel 2.4. Alamat Posisi Karakter [2]
2.7.4 Code Generator ROM (CGROM)
Merupakan memory yang menyimpan pola karakter – karakter yang telah
ditentukan oleh produsen penampil, memory ini tidak dapat dirubah oleh pengguna (permanen).
2.7.5 Code Generator RAM (CGRAM)
Berfungsi untuk menyimpan pola karakter yang diinginkan oleh pengguna. memory ini bersifat sementara, ketika catu daya hilang maka pola – pola karakter di dalamnya akan hilang. Memory yang tidak digunakan dapat dipakai sebagai RAM tujuan umum (
general purpose RAM )[2].
Table 2.5. Nama Pin Dan Simbol [2].
2.8 Sensor
Optocoupler
Sensor optocoupler terdiri atas LED inframerah dan fototransistor serta dirancang supaya mampu membaca masukkan keycard yang dilewatkan melalui celah optocoupler. Jika keycard dimasukan, sinar infra merah yang diterima fototransistor menjadi putus dan akan menimbulkan pulsa listrik. Pulsa listrikini kemudian dapat diolah sehingga nantinya dapat memberikan keluaran seperti yang diinginkan oleh pengguna. LED inframerah pada
optocoupler yang digunakan hanya mampu melewatkan arus maksimal sebesar 60 mA (berdasarkan datasheet). Gambar 2.17 merupakan Simbol optocoupler.
Gambar 2.17. Sensor Optocoupler
3.9 Sistem Motor Bakar 4 Langkah (Sistem Kunci Dan Sistem Aliran
Bahan Bakar)
Pada kendaraan roda dua bersistem 4 langkah sistem pengaman standar pabrik adalah kunci manual yang menggunakan batang kunci sebagai tuas untuk mengunci stang sekaligus saklar starter motor yang rentan pada tindak kejahatan khususnya pencurian kendaraan seperti pada gambar 2.18. Sistem pasokan bahan bakar motor 4 langkah menggunakan sistem karburator yang mana bahan bakar di suplai pida bahan bakar seperti gambar 2.19.
Gambar 2.18. Kunci Motor Konvensional
Gambar 2.19. Pipa Bahan Bakar
BAB III
PERANCANGAN PERANGKAT KERAS DAN
PERANGKAT LUNAK
Pada bab ini penulis akan menjelaskan secara keseluruhan tahap-tahap perancangan. Meliputi perancangan hardware dan perancangan software.
Pemilik kendaraan bermotor khususnya kendaraan roda dua, dapat membuka kunci kendaraan dengan cara memasukan keycard ke sensor infrared lalu user memasukan kata sandi dengan menekan keypad pada dashboard motor. Keypad berfungsi sebagai masukan ke rangkaian mikrokontroller AVR8535 selain sensor infrared kemudian data diolah, jika masukan user ke mikrokontroler sesuai dengan kata sandi yang telah di program, mikrokontroller akan meminta user untuk menekan tombol start untuk starter motor dan rangkaian penggerak akan membuka rangkaian pengunci stang dan pengunci katup bensin.. Blok diagram sistem dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Diagram Kotak Sistem Kunci Elektronik
3.1
Perancangan Sistem Kunci Elektronik
3.1.1
Fungsi I/O Mikrokontroller AVR 8535
Rangkaian antarmuka ini bertujuan untuk menghubungkan rangkaian mikrokontroller dengan tanget benda yang akan dikendalikan. Keseluruhan perancangan rangkaian elektronik yang akan digunakan, secara detail akan diulas pada bagian ini.
Port A, port B, port C dan port D merupakan pin I/O dua arah yang dapat dimanfaatkan sebagai output maupun input. Pin mikrokontroller yang digunakan dapat dilihat pada tabel 3.1
Tabel 3.1. Fungsi I/O AVR8535
Pin AVR8535 Fungsi Input/output
Port B0 Masukan sensor infra red Input
Port B1 Masukan sensor infra red Input
Port B2 Masukan sensor infra red Input
Port B3 Masukan sensor infra red Input
VCC Input tegangan 5 volt
GND Ground
Port C5 Lcd ( db7 ) output
Port C4 Lcd ( db6 ) output
Port C3 Lcd ( db5 ) output
Port C2 Lcd ( db4 ) output
Port C1 Lcd ( R ) output
Port C0 Lcd ( RS ) output
Port A0 Keluaran relay output
Port A1 Keluaran pengunci stang motor output
Port A2 Keluaran pengunci bensin output
Port A7 Switch lock input
Port C6 Led lock/unlock output
Port C7 Switch start input
Tabel 3.1. (Lanjutan) Fungsi I/O AVR8535
Pin AVR8535 Fungsi Input/output
Port C5 Switch unlock input
Secara manual penekanan saklar akan langsung menghubungkan pin RST dengan VCC (saat pin RST berlogika 1) dan jika penekanan tersebut lamanya melebihi 2 kali dari
maka akan terjadi reset [3]. Besarnya adalah :
Waktu reset dapat dihitung dengan rumus T = RC. Pada perancangan ini, jika waktu reset 100 mS dan menggunakan nilai kapasitor C = 10 uF, maka nilai resistansi R adalah sebagai berikut
Rangkaian reset dapat dilihat seperti pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Rangkaian RESET. [3]
3.1.3 Rangkaian Osilator
Mikrokontroller AVR8535 mempunyai rangkaian osilator internal (on chip
osicillator) yang dapat digunakan sebagai sumber clock bagi CPU. Seperti rangkaian pada gambar 3.5, untuk dapat menggunakan rangkaian osilator dalam chip tersebut harus ditambahkan sebuah kristal dan dua buah kapasitor pada pin XTAL1 dan XTAL2. Rangkaian osilator ini menggunakan kristal 12 MHz dan 2 buah kapasitor 33 pF
Gambar 3.3. Rangkaian Osilator [3]
3.1.4 Antarmuka
Switch
(
push on
) dengan Mikrokontroller.
Untuk memudahkan pengecekan aktifnya setiap push on switch, maka pada limit
switch diberi indikator LED. Rangkaian push on switch digunakan untuk tombol lock / unlock dan juga tombol start engine . rangkaian dapat dilihat pada gambar 3.4.
Ketika push on switch tertekan, tegangan pada mikrokontroler akan sama dengan
tegangan pada VCC. Jika diketahui VCC = 5 Volt, VambangLED =2Volt, arus normal LED
yang mengalir 10mA-30mA dan ditentukan nilai arus I sebesar 15mA, maka diperoleh nilai resistor (R) sebagai berikut :
ohm mA
Volt Volt
I V VCC
R LED 200
15 2 5
= −
= − =
Gambar 3.4. Rangkaian Sensor Switch Puch On [3]
Dengan arus LED sebesar 15 mA, masih termasuk dalam batas arus normal LED.
3.1.5 Rangkaian Transistor Sebagai Saklar Solenoid dan Saklar Relay
a b
Gambar 3.5. a. Driver Rangkaian Relay b. Driver Rangkaian Solenoide
Rangkaian solenoide dan relay diberi pass transistor karena solenoid dan relay membutuhkan arus yang cukup besar untuk mengaktifkannya. Berdasarkan datasheet
transistor TIP 41, jika ditentukan Ic = 0,5 A, maka akan diperoleh nilai β=100. Sehingga
nilai RB dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
B
Saat kondisi unlocking VuC=5V dan VBE=0,7V, sehingga transistor mengalami
saturasi dan transistor menjadi sebuah saklar tertutup. Nilai RB dapat dihitung sabagai
berikut:
3.1.6 Antarmuka Sensor
Optocoupler
dengan Mikrokontroller.
Sensor optokopler berfungsi untuk masukan keycard. Rangkaian ini terdiri dari optokopler, resistor, dan LED. Gambar 3.6 merupakan gambar rangkaian sensor infrared yang akan digunakan. Pada optokopler diketahui VambangLED =1,6Volt dengan arus
maksimum yang mampu dilewatkan LED inframerah sebesar 20mA [3]. Untuk mencari
nilai dari R ditetapkan nilai sebesar 15 mA, maka nilai adalah :
Dengan nilai arus sebesar 15mA masih berada di bawah batas kemampuan arus
maksimum LED inframerah. Kaki kolektor fototransistor diberikan resistor pull-up. Untuk memastikan tegangan kolektor-emiter
1
I
Volt 0
≅ saat fototransistor saturasi, diberikan
resistor pull-up sebesar 10kΩ. Dengan parameter tersebut, dapat dicari nilai yang
mengalir, yaitu :
Sebagai indikator pulsa keluaran, antara Vcc dan ditambahkan sebuah LED dan
resistor pembatas arus . Jika diketahui dalam kondisi low = 0 Volt, = 2
Volt, arus normal LED yang mengalir 10mA-20mA [3] dan nilai dari ditetapkan nilai
sebesar 15 mA, maka nilai dapat dicari dengan cara berikut :
Ω
Nilai arus I3 sebesar 15mA masih berada dalam batas arus normal LED.
Gambar 3.6. Rangkaian Sensor Optocoupler
3.1.7 Antarmuka LCD dengan Mikrokontroler
LCD ini digunakan sebagai penampil keluaran mikrokontroler khusus untuk mode tampilan pesan. LCD yang digunakan adalah LCD yang menggunakan chip kontroler Hitachi HD44780, misalnya M1632. LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write). Rangkaian LCD dapat dilihat pada gambar 3.7.
keterangan pin LCD Hitachi HD44780 sebagai berikut pin 1 : VSS, pin 2 : VDD, pin 3 : VEE, pin 4 : RS, pin 5 : RW, pin 6 : Enable, pin 7 : D0, pin 8 : D1, pin 9 : D2, pin 10 : D3, pin 11 : D4, pin 12 : D5, pin 13 : D6, pin 14 : D7.
Gambar 3.7 Rangkaian LCD pada AVR8535[2]
3.1.8 Rangkaian Regulator Tegangan
Rangkaian mikrokontroler AVR8535 memerlukan input tegangan stabil 5 volt . teganagan harus stabil dikisaran 5 volt sesuai dengan datasheet AVR8535. Rangkaian regulator menggunakan IC regulator 5 volt dan 12 volt. IC regulator 5 volt difungsikan sebagai sumber tegangan mikrokontroler AVR8535 dan sensor infrared, sedangkan IC regulator 12 volt difungsikan sebagai sumber tegangan driver solenoid. Rancangan regulator 5 volt dan 12 volt dapat dilihat pada gambar 3.8.
Gambar 3.8 Regulator 5 volt dan 12 volt
3.1.9 Rangkaian
Keypad
Pada AVR 8535
Pemilik kendaraan dapat memasukan kode melalui sebuah keypad yang telah di sediakan pada panel modul. Pada kunci elektronik ini tombol keypad dirancang aktif pada
saat logika tinggi. Jika keypad berlogika tinggi maka mikrokontroler akan menjalankan instruksi yang telah diprogram sesuai tombol keypad yang ditekan atau dipilih. Dapat dilihat pada Gambar 3.9 merupakan gambar rangkaian untuk tombol keypad sebagai masukan mikrokontroler pada portD.
Tabel 3.2 Fungsi tombol keypad
PortC AVR8535
keypad PortC AVR8535
keypad
p0&p4 F p2&p4 8 p0&p5 E p2&p5 7
p0&p6 D p2&p6 6
p0&p7 C p2&p7 5
p1&p4 B p3&p4 4
p1&p5 A p3&p5 3 p1&p6 0 p3&p6 2
p1&p7 9 p3&p7 1
Gambar 3.9 Tombol Keypad 4x4 [3]
3.2 MODEL SISTEM
LCD
3 2
led
4
led
1
Gambar 3.10. Desain Modul Kunci Elektronik
Input pada kontrol panel terdapat beberapa tombol dengna fungsi masing masing. Tombol tersebut memberikan input pada mikrokontroler AVR8535seperti terlihat pada gambar 3.2. Serta fungsi tombol tersebut dapat dilihat seperti pada tabel Tabel 3.1.
Tabel 3.2.Tombol Panel Kontrol Pada Mikrokontroler
No input fungsi
1 Sensor infrared Masukan keycard
2 keypad Masukan password (kata sandi)
3 Tombol lock Masukan ke mikro untuk lock/ unlock semua system pengunci
4 Tombol start Start engine motor
Berdasarkan modul sistem gambar 3.10 dirancanglah input keycard. Input keycard dapat dilihat pada Gambar 3.11. panjang keycard 5cm dan lebar 4.5cm.
PB0
PB1
PB2
PB3 5 cm
Input senso 4,5 cm
Gambar 3.11. Desain Keycard
Rangkaian penggerak solenoid dapat dilihat pada gambar 3.12.a adalah ketika solenoid pada keadaan off, posisi inti besi lunak terdorong maju sehingga membuat stang motor dalam keadaan terkunci (stang tidak dapat bergerak). Dan pada gambar 3.12.b adalah ketika solenoid pada keadaan on, posisi inti besi lunak kembali ke posisi semula (terdorong mundur) hal ini membuat stang dalam keadaan bebas bergerak dan tidak terkunci. Rangkaian penggerak solenoid diletakan di sumbu stang motor.
solenoide
a b
Inti besi lunak Dudukan ke stang
Gambar 3.12 a.SolenoideOff dan b.ketika SolenoideOn
solenoide
Inti besi lunak
Slang bensin
a b
Gambar 3.13 a.SolenoideOn dan b.ketika Solenoide Off
Pada rangkaian pengunci katup bensin menggunakan prinsip yang sama seperti rangkaian pengunci stang, tetapi yang membedakan adalah sistem pengunci bensin dirancang untuk menghentikan pasokan bahan bakar ke mesin dengan cara menyumbat pipa bensin yang akan masuk ke karburator. Sehingga mesin akan kekurangan bahan bakar. Alat ditunjukkan pada Gambar 3.13.
3.3 Perancangan
Perangkat
Lunak
Mikrokontroller AVR8535 merupakan pengendali utama rangkaian kunci elektronik. Di dalam program mikrokontroler ini terdapat logika-logika untuk mengolah data yang telah tersimpan pada memori RAM. Logika tersebut meliputi cara pengendalian solenoid, ,bagaimana mengendalikan gerakan kendali kunci elektronik jika terjadi error yang terdeteksi jika user salah memasukan password, serta pengendalian jika ada perintah dari operator melalui tombol-tombol (keypad) yang ada pada kontrol panel mikrokontroler.
Pada modul mikrokontroler juga dilengkapi dengan kontrol panel yang berfungsi sebagai sarana operator untuk memberikan input kendali kunci elektronik. Nama dan fungsi tombol pada kontrol panel mikrokontroler dapat dilihat seperti pada tabel 3.10. Perancangan flowchart sistem kunci elektronik dapat dilihat pada gambar 3.14.
mulai
Port b (0-3) = input sensor Port c (0-5) = LCD Port d (0-7) =\keypad
Port a (0-2) = driver solenoid dan relay
Tampilan password
Gambar 3.14. Diagram Alir Sistem Kunci Elektronik
Penjelasan program kunci elektronik berbasis AVR8535 adalah sebagai berikut. Program akan menampilkan tampilan di LCD yang meminta masukan keycard, setelah
user memasukan keycard ke sensor optocoupler, mikrokontroler akan mengolah data masuukkan sensor apakah sesuai dengan kode cacahan yang telah di program ke mikrokontroler. Jika salah memasukan keycard atau keycard tidak sesuai dengan spesifikasi program maka tampilan di LCD kembali seperti semula. Selanjutnya jika masukan keycard benar maka akan ada tampilan LCD meminta password, jika password benar akan ada tampilan di LCD dan sistem pengunci motor akan terbuka. Selanjutnya akan muncul tampilan siap starter pilihannya dengan menekan tombol start, selama proses starter port c7 akan on selama 3 detik untuk memberika jeda starter motor.
Pada program ada subrutin yang didalamnya juga terdapat program yang lebih spesifik. Ada tiga subrutin yaitu subrutin sensor, subrutin password, dan subrutin pengunci.Subrutin sensor dapat dilihat pada gambar 3.15.
Read Input port (B0-B3)
mulai
Port B0 : 1
Port B1 : 0
Port B3 : 0 Port B2 :
1
A Read eeprom=
“1010”
selsai
Gambar 3.15. Diagram Alir Subrutin Sensor (keycard)
Proses pada sensor keycard adalah proses scanning yakni memeriksa masukan ke mikrokontroler mulai dari port B0 sampai port B3. Sensor infrared berupa optocoupler di
pasang pada portB0, portB1, portB2, dan portB3 . Contoh masukan keycard yang digunakan adalah 1010 seperti gambar 3.11 ( kotak hitam berlogika 0 dan kotak putih berlogika 1) dan jika masukan keycard benar (input benar pada semua portB0, portB1,
portB2, dan portB3) maka program akan meminta user untuk memassukan password. Subrutin kedua adalah subrutin password. Dalam subrutin password, user diminta memasukan password setelah ada tampilan di LCD yang meminta user untuk memasukan
password melalui keypad yang disediakan. Panjang password dibatasi untuk enam digit (memudahkan user mengingat password). Jika terjadi 3 kesalahan maka akan kembali ke tampilan awal program Gambar 3.16 menunjukkan Diagram alir subsistem password.
B
read eeprom c = c+1
Input keypad=
‘******’ Read eeprom
c>3
A Input keypad
Port D (0-7)
selasai Tampilan password
benar
Gambar 3.16. Diagram Alir Subrutin Password
Subrutin ketiga adalah subrutin pengunci, dalam subrutin ini sistem akan tetap on pada kondisi sebelum ada masukan keycard dam password. Hal ini di rancang sedemikian rupa supaya stang dan katup bensin terkunci. Dalam subrutin pengunci, sistem tidak akan aktif bila masukan keycard dan password yang di masukan user benar. Jika input benar
sistem akan memulai membuka pengunci stang yang input sistemnya dari port A1 mikrokontroler yang on (output 5 volt) menjadi off (output 0 volt) selanjutnya akan menggerakan driver solenoid ke posisi off. Keadaan yang sama juga terjadi di driver solenoid untuk pengunci katup bensin, port A2 bernilai 0 volt dan driver solenoid ke posisi
off. Setelah pengunci stang dan katup bensin terbuka mikrokontroler akan memberikan respon untuk starter dengan user menekan tombol start. Diagram alir subsistem pengunci dapat dilihat pada gambar 3.17
mulai
Read portC5 “unlock switch”
Port A1=0 (driver pengunci stang) Port A2=0 (driver pengunci bensin)
PortC5=1 Port A1=1
Port A2=1
PortC7=1 Tampilan siap starter
Read Port C7 “swicth starter”
Tekan
switch lock
Port A7=1
selesai
On 3 detik
Gambar 3.17. Diagram Alir Subsistem Pengunci
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Gambar Fisik
Hardware
Dalam penelitian ini hardware yang dibuat terdiri dari rangkaian driver solenoide,
keypad, LCD, optocoupler, tombol akses manual, minimum sistem mikrokontroler, dan prototype pengunci. Gambar fisik seluruh hardware dapat dilihat pada Gambar 4.1 - 4.4. Terjadi perubahan implementasi hardware sehingga tidak sesuai dengan perancangan awal pada bab tiga Gambar 3.10. Perubahan terjadi pada tampilan kontrol panel dan dimensi alat karena menyesuaikan dengan tempat dan posisi peletakan alat pada kendaraan bermotor yaitu pada dashboard motor.
Gambar 4.1. Tampilan Kontrol Panel Alat
Gambar 4.1 menunjukkan tampilan kontrol panel alat sistem pengaman. Pada panel alat terdapat input sensor optocoupler, input keypad, dan input tombol stop engine. Terdapat penampil sistem berupa layar LCD dan lampu LED sebagai indikator sistem terkunci atau tidak terkunci. Gambar 4.2 menunjukkan bagian dalam alat sistem pengaman. Bagian ini terdiri dari rangkaian driver relay, rangkaian driver solenoid, dan rangkaian minimum sistem AVR8535. Syarat utama dalam membangun sistem ini adalah bergantung pada kondisi sistem kelistrikan motor yang masih dalam keadaan sehat atau tidak mengalami gangguan kelistrikan dan aki motor dalam kondisi baik. Sistem dirancang selalu on yang berarti pada saat kondisi mesin mati rangkaian modul pengaman tetap menyala.
Gambar 4.2. Bagian Dalam Modul Alat
Gambar 4.3. Sistem Pengunci Setang Solenoide
Gambar 4.3 menunjukkan bagian dari sistem pengunci setang motor, cara kerja sistem adalah sebagai berikut: ketika solenoide dalam keadaan off maka tuas pengunci (A) dalam posisi mengunci (normaly closed), sehingga bergerak ke kanan. Jika dalam keadaan on maka tuas pengunci akan bergerak ke kiri (normaly open) (B), karena gaya magnet solenoide yang mendapat supply tegangan dari aki motor (C) dan posisi tuas pengunci tidak dalam posisi mengunci setang motor.
Gambar 4.4. Sistem Pengunci Aliran Bensin
Gambar 4.4 menunjukkan sistem pengunci aliran bensin, sistem akan bekerja sebagai berikut : aliran bensin akan akan masuk pipa A dan keluar menuju pipa B yang selanjutnya aliran bensin tersebut akan akan menyuplai sistem karburator mesin. Gerakan solenoide on ketika sistem dalam keadaan terkunci (normaly open) akan menekan kuat pipa aliran bensin sehingga aliran tersumbat (bensin tidak mengalir) dan bila sistem dalam keadaan tidak terkunci, solenoide akan off (normaly closed) karena gaya pegas per spiral .
4.2
. Pembahasan
Hardware
Mikrokontroler
4.2.1 Pengujian Sistem Kartu
Pada sistem kunci elektronik pengujian dilakukan dengan mencoba masukan sensor dengan kartu yang berbeda-beda. Hal ini diperlukan untuk menguji tingkat kekebalan keamanan sistem kartu. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1. Sensor yang digunakan adalah sensor optocoupler (infrared) yang dirancang berderet. Output sensor dirancang agar menghasilkan keluaran 0 atau 1. Pada penelitian ini kartu yang dianggap valid adalah kartu dengan konfigurasi bit 1001.
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kartu
No Kartu Konfigurasi Bit Tampilan LCD
1 1111 -
2 1001 Pin anda benar
3 1100 -
4 1110 -
5 0001 -
6 1010 -
7 0111 -
8 0010 -
Dari Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa pada saat masukan kartu dengan konfigurasi bit 1001, program mendeteksi masukan kartu benar. Program akan mengeksekusi input dari masukan sensor kartu, kemudian melanjutkan ke program masukan pin / password. Bila masukan kartu salah maka program akan tetap menunggu sampai input kartu benar, hal ini
dapat dilihat pada tampilan LCD. Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa sistem kartu sudah berfungsi sesuai dengan perancangan. Dimensi kartu dan bentuk lubang kode (lubang
bit data) yang dibuat berubah dari perancangan awal, karena disesuaikan dengan panjang deret sensor optocoupler, seperti Gambar 4.5.
Gambar 4.5. Salah Satu Rancangan Kartu Kunci
Dalam pengujian sistem kartu , pengujian dilakukan pada sistem sensor optocoupler. Sensor optocoupler dirancang memiliki level keluaran tegangan lima volt Program mikrokontroler akan mendeteksi level tegangan lima volt sebagai input on sensor (logika high). Sistem memakai empat buah sensor yang disusun berderet memanjang ke bawah. Gambar sistem sensor dapat dilihat pada Gambar 4.6. Hasil pengamatan output tegangan sensor dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Gambar 4.6. Sensor optocoupler
Tabel 4.2. Pengamatan Sistem Sensor Optocoupler (kondisi tertutup kartu)
Port uC yang aktif Tegangan output sensor Proses aktual
Port B.0 4.4 V Berhasil
Port B.1 4.4 V Berhasil
Port B.2 4.4 V Berhasil
Port B.3 4.4 V Berhasil
Tabel 4.2 menunjukkan hasil pengamatan output sensor optocoupler yang dilakukan antara kondisi sensor terhalang kartu dan kartu tidak terhalang kartu. Bila kondisi terhalang kartu, nilai output tegangan bernilai 4,4 volt (logika 1). Mikrokontroler mempunyai range logika 1 antara 4 volt – 5 volt dan jika tidak tertutup kartu output tegangan benilai 0 volt. Dan demikian tegangan output sensor berhasil dibaca dan dapat direspon mikrokontroler.
4.2.2.
Pengujian Akses Secara Manual
Pengujian akses manual dilakukan untuk mengetahui keberhasilan pengolahan input
pin / password serta pengolahan perintah mematikan mesin yang dilakukan melalui pushbutton dan keypad . Hasil ini diperoleh dengan kondisi :
a. Dua buah aki sebagai sumber tegangan satu aki digunakan sebagai sumber tegangan untuk start engine motor dan satu aki digunakan sebagai sumber tegangan modul alat pengaman.
b. Modul alat pengaman tidak diletakan di dashboard motor.
Pada akses melalui pushbutton, pengujian dilakukan dengan menekan tombol untuk
memberi perintah mematikan mesin untuk tiga kali pengujian. Hasil pengamatan pushbutton didapatkan hasil yang sama, hasil dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3. Pengamatan Tombol Off Mesin Kondisi Dua Aki.
No Pushbutton Input portA.4 Kondisi mesin Proses aktual
1 Off mesin 4,23volt Berhasil dimatikan
Berhasil mengunci
a. Selenoide setang off b. Selenoide bensin on
Tabel 4.4. (Lanjutan) Pengamatan Tombol Off Mesin Kondisi Dua Aki
No Pushbutton Input portA.4 Kondisi mesin Proses aktual
c. Relay kontak off
d. Relay starter mesin off
Dari pengujian yang telah dilakukan, didapat hasil yang sama untuk tiap tombol, yaitu mikrokontroler dapat mengolah perintah yang diberikan dengan baik, sehingga motor dapat mati sesuai dengan perintah program yang diberikan.
Pada akses melalui keypad, dilakukan pengujian dengan cara yang sama, yaitu
melakukan tiga kali pengulangan untuk tiap perintah. Pin / Password dikombinasikan secara acak sebanyak tiga buah pada tiap perintah untuk menguji proses pengolahan password. Hasil pengamatan keypad dapat dilihat pada Tabel 4.5. Pada pergujian keypad kali ini pin yang valid adalah 1234.
Tabel 4.5. Hasil Pengamatan Keypad Kondisi Dua Aki.
No Perintah Pin Pengolahan pin / password
Dari pengamatan yang telah dilakukan, didapatkan hasil yang sama pada tiap pengujian perintah, yaitu mikrokontroler dapat mengolah input pin / password yang diberikan dan memerintahkan menghidupkan motor sesuai dengan perintah yang diberikan. Kedua pengujian yang telah dilakukan terhadap pushbutton maupun keypad menunjukkan hasil yang sama. Mesin motor akan hidup atau mati sesuai input yang diberikan.
Bila modul terpasang di motor dan pengujian berikutnya dilakukan dengan kondisi:
a. Hanya menggunakan satu buah aki sebagai sumber tegangan start engine dan sumber tegangan modul alat pengaman.
b. Modul pengaman diletakan di dashboard motor.
maka data yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.5 untuk pengamatan tombol off mesin dan Tabel 4.6 untuk hasil pengamatan keypad.
Tabel 4.6. Hasil Pengamatan Keypad kondisisatu aki .
No Perintah Pin Pengolahan pin / password
a. Solenoide setang off b. Solenoide bensin off c. Relay kontak on
Dari pengamatan yang dilakukan pada keypad didapatkan hasil sistem solenoide pada sistem pengunci setang dan pengunci bensin tidak memberikan respon sesuai dengan perintah
yang diminta program. Hal ini disebabkan ketidakmampuan aki dalam menyuplai tegangan ke modul pengaman. Dari pengecekan hardware didapatkan hasil sebagai berikut:
a. Pada saat motor kondisi start engine, tegangan pada aki motor menjadi drop pada kisaran 4-5 volt. Drop tegangan ini sangat berpengaruh pada keseluruhan sistem pengaman karena dapat menyebabkan sistem mikrokontroler akan reset (sistem akan tidak berfungsi).
b. Getaran pada motor juga mempengaruhi kinerja sistem. Pada awal sistem program berfungsi dengan baik, kondisi setelah mesin menyala sistem mikrokontroler menjadi error( tampilan sistem error dan sistem pengaman tidak berfungsi).
Tabel 4.7. Pengamatan Tombol Off Kondisi Satu Aki.
No Pushbutton Input portA.4 Kondisi mesin Proses aktual
1 Off mesin 4,23volt Tidak berhasil dimatikan
Berhasil mengunci
a. Solenoide setang off b. Solenoide bensin off
Dari hasil pengamatan Tabel 4.7 yang dilakukan pada pushbutton didapatkan hasil sistem solenoide pada sistem pengunci setang dan pengunci bensin tidak memberikan respon sesuai dengan perintah yang diberikan program mikrokontroler.
Pengamatan lifetime aki dilakukan dengan cara :
1. Pengambilan data dilakukan dengan menggunakan multimeter (cek voltase) untuk mengamati tegangan yang dihasilkan aki motor.
2. Menggunakan stopwacth untuk mengukur waktu lifetime aki motor
Pengamatan lifetime aki motor pada kondisi satu aki. Respon yang didapatkan sistem gagal mengunci. Hal ini disebabkan tegangan pada aki yang telah berkurang disebabkan oleh pemakaian tegangan yang besar pada sistem solenoide dan relay. Data tentang lifetime aki dan tegangan pada solenoide dan relay dapat dilihat pada Tabel 4.8, Tabel 4.9, Tabel 4.10, Tabel 4.11.
Tabel 4.8. Pengamatan Lifetime Aki Kondisi Menggunakan Satu Aki Keadaan Motor Mati.
No waktu Proses aktual Tegangan aki (Volt)
S1 S2 R1 R2
1. Menit 1 Berhasil mengunci 12.3v 9,9v 9,9v 5,9v 5,9v
2. Menit 2 Berhasil mengunci 12.3v 9,9v 9,9v 5,9v -
3. Menit 3 Berhasil mengunci 12.3v 9,9v 9,8v 5,8v -
4. Menit 4 Berhasil mengunci 12.3v 9,3v 9,3v 5,8v -
5. Menit 5 Berhasil mengunci 11,5v 9,4v 9,4v 5,9v - 6. Menit 6 Berhasil mengunci 10,2v 9,4v 9,3v 5,8v -
7. Menit 7 Berhasil mengunci 10v 8,7v 8,7v 5,9v -
8. Menit 8 Berhasil mengunci 9,8v 7,9v 7,6v 5,8v -
9. Menit 9 Gagal mengunci 8,5v 7,5v 7,5v 5,9v -
10. Menit 10 Gagal mengunci 8,5v 6,6v 6,6v 5,9v - 11. Menit 11 Gagal mengunci 8,3v 6,6v 6,5v 5,9v -
12. Menit 12 Gagal mengunci 8,1v 6,5v 6,5v 5,9v -
Ket = S1(solenoide setang) , S2(solenoide bensin), R1(relay on kontak), R2 (relay starter).
Tabel 4.9. Pengamatan Lifetime Aki Kondisi Menggunakan Dua Aki Keadaan Motor Mati.
No waktu Proses aktual Tegangan aki (Volt)
S1 S2 R1 R2
1. Menit 1 Berhasil mengunci 12.3v 10,2 9,8 5,9v 5,9v
2. Menit 2 Berhasil mengunci 12.3v 10,2 9,7 5,9v - 3. Menit 4 Berhasil mengunci 12.3v 10,1 9,8 5,8v -
4. Menit 6 Berhasil mengunci 12.3v 9,8 9,8 5,8v -
5. Menit 8 Berhasil mengunci 11,5v 9,7 9,7 5,9v -
6. Menit 10 Berhasil mengunci 10,2v 9,7 9,7 5,8v -
![Tabel 1.1. Kasus Kirminal Paling Menonjol Di Sleman Tahun 2010.[1]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1713859.2082080/20.595.78.536.235.508/tabel-kasus-kirminal-paling-menonjol-di-sleman-tahun.webp)
![Gambar 2.1. Arsitektur ATMega8535 [2]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1713859.2082080/25.595.98.506.89.637/gambar-arsitektur-atmega.webp)
![Gambar 3.2. Rangkaian RESET. [3]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1713859.2082080/44.595.84.520.67.332/gambar-rangkaian-reset.webp)
![Gambar 3.4. Rangkaian Sensor Switch Puch On [3]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1713859.2082080/45.595.86.505.107.607/gambar-rangkaian-sensor-switch-puch-on.webp)
