Sistem Pembuka Brangkas Berbasis Mikrokontroler ATMEGA32

(1)

Sistem Pembuka Brangkas Berbasis Mikrokontroler

ATMEGA32

Alam Amaludin, Nasiroh Program Studi Teknik Elektro

Sekolah Tinggi Teknik Multimedia Cendikia Abditama Kab. Tangerang, Indonesia

Abstract— Brangkas adalah tempat digunakan untuk menyimpan benda berharga yang umumnya

menggunakan kunci manual untuk membukanya. Hal ini dirasa kurang aman karena mudahnya membuka brangkas tersebut. Berdasarkn hal tersebut diperlukan suatu sistem password yang digunakan untuk membuka berangkas sehingga pihak yang mengetahui kode password tersebut yang bias membukanya. Sistem pembuka brangkas ini menggunakan keypad sebagai masukan kode password yang akan di baca oleh mikrokontroler ATMEGA32 untuk dicocokkan dengan kode yang sudah diotorisasi dan disimpan di program. Jika kode diterima maka ATMEGA32 mengirimkan sinyal ke relay untuk menggerakkan kunci solenoid sehingga brangkas terbuka. Berdasarkan penelitian yang dilakukan sistem brangkas bekerja dengan baik dimana akan membuka jika kode yang dimasukkan melalui keypad sama dengan kode otorisasi sistem dan jika usaha memasukkan kode gagal sebanyak 3 kali maka sistem tidak bekerja lagi.

Kata kunci— Sistem pembuka, brangkas, mikrokontroler, ATMEGA32

I. PENDAHULUAN

Pada era globalisasi seperti saat ini perkembangan teknologi sangat pesat, teknologi yang terjadi pada alat yang tadinya manual kini menjadi serba otomatis dengan adanya mikrokontroler, hal ini dapat dilihat dari banyaknya peralatan elektronik dalam kehidupan sehari-hari yang serba otomatis, mulai dari pengaplikasian yang sederhana maupun yang lebih canggih. Peralatan elektronik yang berbasiskan mikrokontroler memang memiliki manfaat yang luar biasa apabila dikembangkan oleh para ahli dibidangnya, hal ini dapat dilihat dari maraknya

penggunaan peralatan elektronik otomatis sebagai alat bantu dalam melaksanakan pekerjaan sehari-hari manusia. Demikian juga halnya dengan keamanan zaman sekarang disekitar lingkungan kita, Tindak kriminal khusunya pencurian semakin marak terjadi.Hal ini mengakibatkan setiap orang merasa tidak aman terlebih pada fasilitas penyimpanan yang digunakan untuk menyimpan barang-barang berharga miliknya.Pada kenyataanya, brankas yang telah beredar dipasaran, hanya handal dari sisi pengamanannya saja.Sehingga tempat penyimpanannya tidak terjaga dengan baik, walaupun suatu brankas dikunci dengan kunci yang biasa digunakan tapi kemungkinan brankas tersebut bisa di buka dan bisa

(2)

terjadinya pencurian. Sistem keamanan sekarang sangat dibutuhkan. Salah satunya sistem keamanan pada pintu brankas yang rawan dan kemungkinan terjadinya pecurian sangat besar.Pada suatu brankas sekarang ini sangat diperlukan adanya sebuah keamanan, agar bisa mengantisipasi bahaya pencurian yang dapat terjadi secara tak terduga. Pintu brankas ini tidak semua orang bisa membuka karena pintu brankas ini mempunyai suatu alat yaitu dengan password dan sensor suara.Keamanan pintu brankas masih sangat manual, dalam artian keamanan pintu brankas beredar di kalangan masyarakat saat ini masih menggunakan keamanan pintu brankas konvensional. Dimana membuka pintu brankas dengan cara memutar dan memakai kode, yang di rasa hal tersebut tidak efisien.

Penelitian ini membahas merancang dan membuat suatu jenis brankas otomatis dengan desain berbeda dan dilengkapi perangkat pengaman password .

II. LANDASANTEORI

MIKROKONTROLER AVRTIPE ATMEGA 32

Mikrokontroler ATMEGA32 adalah mikrokontroler 8 bit dari keluarga AVR ATMEGA32 merupakan seri terkini dari kelompok MegaAVR. ATMEGA32 merupakan penerus dari generasi ATMEGA8 dan ATMEGA16. ATMEGA32 memiliki kapasitas memori programmable flash sebesar 32KB, dua kali lebih besar dari ATMEGA16. Selain itu ATMEGA32 juga memiliki EEPROM dan RAM dua kali lebih besar dari ATMEGA16 yakni EEPPOM sebesar 1KB dan SRAM sebesar 2KB. Mikrokontroler ini memiliki clock dan kerjanya tinggi sampai 16 MHz, 32 buah port I/O yang sangat memadai untuk berinteraksi dengan LCD dan keypad.

Gambar 1. Pin Mikrokontroler ATMega 32

Untuk meningkatkan kemampuan, mikrokontroler AVR ATmega32 menggunakan teknologi RISC(Reduced Instruction Set Computer) di mana set instruksi dikurangi lebarnya sehingga semua instruksi mempunyai panjang 16 bit dan sebagian besar instruksi di eksekusi dalam single clock, serta pengurangan kompleksitas pengalamatan.Mikrokontroler AVR menggunakan arsitektur harvard dengan memisahkan memori dan jalur bus untuk program dan data agar meningkatkan kemampuan karena dapat mengakses program memori dan data memori secara bersamaan. Mikrokontroler AVR memiliki fast access register file dengan 32 register x 8 bit yang dapat mengeksekusi beberapa instruksi sekali jalan (single cycle).

Fitur-fitur yang dimiliki ATMEGA32 sebagai berikut: Frekuensi clock maksimum 16 MHz, Jalur I/O 32 buah, yang terbagi dalam PortA, PortB, PortC dan PortD, Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 input, 4 chanel PWM, Timer/Counter sebanyak 3 buah, CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register, Watchdog Timer dengan osilator internal,. SRAM sebesar 2K Byte, Memori Flash sebesar 32K Byte dengan kemampuan read while write,Interrupt internal maupun eksternal, Port komunikasi SPI, EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi, Analog Comparator, dan Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5Mbps.

Sedangkan konfigurasi pin ATMega 32 secara umum sebagai berikut:

 Pin 1 sampai 8 (port B) merupakan port paralel 8 bit dua arah (bidirectional),yang dapat di gunakan untuk general purpose dan special feature.

(3)

 Pin 9 (riset) jika terdapat minimum pulse pada saat active low.

 Pin 10 (VCC) di hubungkan ke Vcc (2,7-5,5 Volt).

 Pin 11 dan 31 (GND di hubungkan ke Vss atau ground).

 Pin 12 (XTAL 2) adalah pin masukan ke rangkaian osilator internal.sebuah osilator kristal atau sumber osilator luar dapat di gunakan.

 Pin 13 (XTAL 1) adalah pin keluaran ke rangkaian osilator internal.pin ini di pakai bila menggunakan osilator kristal.

 Pin 14 sampai 21 (port D) adalah 8 bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan internal pull-up resistors di gunaka untuk general purpose dan special feature.

 Pin 22 sampai 29 (port C) adalah 8 bit dua arah (bi-directional I/O) port dengan internal pull-up resistors di gunaka untuk general purpose dan special feature.

 Pin 30 adalah Avcc pin penyuplai daya untuk port A dan A/D converter dan di hubungkan ke Vcc.jika ADC di gunakan maka pin ini di hubungkan ke Vcc.

 Pin 32 adalah A REF pin yang berfungsi sebagai referensi untuk pin analog jika A/D converter di gunakan.

 Pin 33 sampai 40 (port A) adalah 8 bit dua arah arah (bi-directional I/O) port dengan internal pull-up resistors di gunaka untuk general purpose.

Liquid Crystal Display (LCD)

Display LCD 16x2 berfungsi sebagai penampil karakter yang di input melalui keypad. LCD yang digunakan pada alat ini mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Character 16x2, dengan 16 pin konektor.

LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data

baik dalambentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

Material LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. Berikut contoh bentuk LCD (Liquid Cristal Display)

Gambar 2. Liquid Crystal Display

Relay

Relay adalah sebuah saklar yang dikendalikan oleh arus. Relay memiliki sebuah kumparan tegangan rendah yang dililitkan pada sebuah inti dan arus nominal yang harus dipenuhi output rangkaian pendriver atau pengemudinya. Arus yang digunakan pada rangkaian adalah arus DC.

Terdapat sebuah armatur besi yang akan tertarik menuju inti apabila arus mengalir melewati kumparan. Armatur ini terpasang pada sebuah tuas berpegas. Ketika armatur tertarik menuju ini, kontak jalur bersama akan berubah posisinya dari kontak normal-tertutup ke kontak normal-terbuka. Relay dibutuhkan dalam rangkaian elektronika sebagai eksekutor sekaligus interface antara beban dan sistem kendali elektronik yang berbeda sistem power supplynya. Secara fisik antara saklar atau

(4)

kontaktor dengan elektromagnet relay terpisah sehingga antara beban dan sistem kontrol terpisah. Bagian utama relay elektro mekanik adalah sebagai berikut. Kumparan elektromagnet Saklar atau kontaktor Swing Armatur Spring (Pegas).

Relay dapat digunakan untuk mengontrol motor AC dengan rangkaian kontrol DC atau beban lain dengan sumber tegangan yang berbeda antara tegangan rangkaian kontrol dan tegangan beban. Rangkaian penggerak relay dapat dilihat pada gambar 2. Diantara aplikasi relay yang dapat ditemui diantaranya adalah : Relay sebagai kontrol ON/OF beban dengan sumber tegang berbeda. Relay sebagai selektor atau pemilih hubungan. Relay sebagai eksekutor rangkaian delay (tunda) Relay sebagai protektor atau pemutus arus pada kondisi tertentu.

Gambar 3. Rangkaian Interface Motor DC Dengan Relay

Keypad

Keypad adalah bagian penting dari suatu perangkat elektronika yang membutuhkan interaksi manusia. Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Matrix keypad 4×4 pada artikel ini merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk berkomunikasi antara manusia dengan mikrokontroler.Matrix keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler. Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada suatu sistem dengan mikrokontroler. Konstruksi

matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler dapat dibuat seperti pada gambar berikut :

Gambar 4. Kontruksi matrix keypad 4x4 untuk mikrokontroler

Motor DC

Sentral lock merupakan suatu pengaman kunci pintu yang di gerakan secara elektrik (menggunakan motor lstrik), dan diatur secara elektronik oleh control module.

Sistem central lock terdiri atas komponen-komponen yang bersifat electrical maupun mekanik. Komponen-komponen tersebut memiliki fungsi dan cara kerja yang berbeda berdasar pada kegunaannya. Komponen-komponen ini meliputi door lock actuator, door lock mechanism, door lock central control unit, door lock relay dan battery, sedangkan komponen pendukung adalah fuse atau sekring, connector, kabel dan lain-lain. Sentral lock berfungsi untuk membuka dan menutup pintu otomatis pada brankas dengan menarik dan mendorong pintu yang digerakan oleh motor listrik DC yang dapat bergerak ke kanan dan kekiri.

Motor DC merupakan motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada Motor DC disebut dengan stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Kehadiran Motor DC sendiri diperkirakan telah ada selama lebih dari seabad yang lalu..Dalam kehidupan sehari-hari, khususnya di bidang industri, kehadiran Motor DC mutlak diperlukan. Pasalnya, Motor DC memudahkan pekerjaan sehingga proses industri dapat berjalan efisien. Semakin banyak industri yang berkembang, maka semakin

(5)

banyak mesin yang digunakan.Dan, semakin banyak mesin yang digunakan, maka penggunaan Motor DC pun semakin banyak. Keuntungan utama Motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak memengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur tegangan dinamo (meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan) dan arus medan

(menurunkan arus medan akan

meningkatkan kecepatan).

CodeVisionAVR

CodeVisionAVR merupakan sebuah crosscompiler C, Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95,98,Me,NT4,2000,XP,vista dan win 7. Crosscompiler C mampu menerjemahkan hampir semua perintah dari bahasa ANSI C, sejauh yang diijinkan oleh arsitektur dari AVR, dengah tambahan beberapa fitur untuk mengambil kelebihan khusus dari arsitektur AVR dan kebutuhan pada sistem embedded. File object COFF hasil kompilasi dapat digunakan untuk keperluan debugging pada tingkatan C, dengan pengamatan variable, menggunakan debugger Atmel AVR Studio.

Gambar 5. Tampilan CodeVision AVR

III. PERANCANGANDANIMPLEMENTASI

Blok Diagram Sistem

Blok diagram dari sistem pembuka brangkas berbasis ATMEGA32 terdiri dari Input, Proses dan Output. Adaptor dan keypad sebagai masukan, mikrokontroler sebagai pengolah isyarat masukan , dan keluaran berupa LCD sebagai penampil informasi bagi pengguna, relay sebagai pengendali motorDC. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam rangkaian blok diagram gambar berikut.

Gambar 6. Blok Diagram Sistem Pembuka Brangkas dengan Mikrokontroler ATMEGA32

Logika Program

Gambar 7. Flowchart program sistem pembuka brangkas

Relay LCD motorDC Keypad Mikro kontroler Adaptor

(6)

Rangkaian

Power supply/catu daya mengalirkan

tegangan untuk mengaktifkan VCC1, relay 1, relay 2, keypad, LCD, motor DC, mikrokontroler ATMEGA32 dan tombol reset. Sumber tegangan di berikan dengan cara menghubungkan catu daya ke mikrokontroler ATMEGA32 yang selanjutnya di alirkan ke keypad, LCD dan motor DC.

Gambar 8. Skema rangkaian sistem pembuka brangkas otomatis

Pada bagian Port A digunakan sebagai output keluaran display berupa tampilan Liquid Crystal Display (LCD). Pada PA.0 sebagai pin RS LCD berfungsi untuk memilih Register Kontrol atau Register Data. Register kontrol digunakan untuk mengkonfigurasi LCD. PA.1 sebagai pin RW digunakan untuk memilih aliran data apakah READ ataukah WRITE. Karena kita tidak memerlukan fungsi untuk membaca data dari LCD dan hanya perlu menulis data saja ke LCD, maka kaki ini dihubungkan ke GND (WRITE). Pada PA.2 sebagai Enable digunakan untuk mengaktifkan LCD pada proses penulisan data ke Register Kontrol dan Register Data LCD. Pada PA.4 – PA.7 adalah kaki data D4, D5, D6, D7. Perhatikan bahwa kaki data D0, D1, D2, D3 tidak digunakan karena mode yang digunakan adalah mode 4-bit.

Pada rangkaian LCD berfungsi untuk memberikan tampilan- tampilan kepada user untuk mengetahui langkah-langkah berikutnya sesuai system rancangan. Lcd akan menampilkan perintah masukkan password yang dilakukan oleh keypad. Ketika password dimasukkan dan password

tersebut benar, maka lcd akan menampilkan perintah.

Rangkaian Motor DC berfungsi untuk mengendalikan perputaran motor DC yang dibutuhkan sebuah driver. Driver ini berfungsi unuk memutar motor DC searah jarum jam ataupun berlawanan jarum jam. Rangkaian ini dikendalikan oleh mikrokontroler ATmega32. Jadi dengan memberikan sinyal high secara bergantian ke input dari rangkaian driver motor DC tersebut, maka pergerakan motor DC untuk membuka pintu sudah dikendalikan oleh mikrokontroler ATmega32. Selain itu, Port D juga digunakan sebagai output keluaran selain LCD yaitu relay. Terdapat empat rangkaian relay dimana relay 1 pada PD.0, relay 2 pada PD.1, relay 3 pada PD.2 dan relay 4 pada PD.3.Pada PD.0 digunakan untuk mengaktifkan relay 1 dan PD.1 digunakan untuk mengaktifkan relay 2. Fungsi relay adalah sebagai driver motor untuk kunci pintu. Jika relay 1 ON dan relay 2 OFF maka motor berputar searah jarum jam. Jika relay 1 OFF dan relay 2 ON maka motor berputar berlawanan arah jarum jam.

Hasil pengujian

Tabel 1. Hasil pengujian sistem dengan kode melalui keypad

No Keypad Password Output

Relay1 Relay2 Motor

DC LCD

1 1234 12345678 OFF OFF OFF Password

salah

4 12345678 12345678 ON OFF ON Pintu 1 di

buka

salah 6 Tombol(=) =0 OFF ON ON Pintu di tutup 7 Tombol(=) =1 OF OF OF Tidak ada reaksi

(7)

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem pembuka brangkas dapat bekerja dengan baik dengan menggunakan kode password yang harus sesuai dengan kode yang diharapkan oleh sistem sehingga brangkas terbuka.

Daftar Pustaka

[1] Hari Sasongko Bagus, “Pemrograman Mikrokontroler

dengan Bahasa C,” Andi Offset, 2012

[2] Eko Putro Agfianto, “Tutorial Pemrograman Mikrokontroler AVR dengan WinAVR GCC,” e-book, 2010

[3] Wardhana Lingga, “Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR

Seri ATmega32 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi,” Penerbit Andi, Yogyakarta, 2006

[4] Rosyidi Lukman & Irfan Muhammad, “Modul Training Mikrokontroler Avr Level Basic,” PRASIMAX, 2010.

[5] Setiawan Sulhan, “Mudah dan Menyenangkan Belajar