BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Konsep ... - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab3/2010-1-00597-sk bab 3.pdf · pada modul slave 1 terdapat AVR ATMega 8535 L yang berfungsi mengambil

29  

BAB 3

PERANCANGAN SISTEM

Dengan melakukan perancangan sistem secara prototype pada penelitian ini,

diharapkan sistem yang sudah dirancang nantinya dapat berjalan dengan baik.

3.1 Konsep perancangan sistem

Sistem yang dibuat merupakan suatu sistem penampil waktu secara sinkron antar

ruangan dimana output sistem akan ditampilkan pada seven segment yang nantinya akan

digunakan untuk memudahkan dosen dan mahasiswa mengetahui waktu yang ada di

UBINUS. Sistem akan menggunakan wireless tipe X-Bee Series 2 yang dapat

berkomunikasi antara modul master dengan modul slave, yang beroperasi pada frekuensi

2,4 GHz. Selain itu, Sistem juga akan menggunakan AVR ATMega 162 sebagai modul

master yang akan berkomunikasi dengan PC dan sistem juga akan menggunakan AVR

ATMega 8535L sebagai modul slave yang akan berkomunikasi dengan modul master

untuk mengeluarkan output yang berupa jam melalui seven segment. Gambar berikut ini

adalah blok diagram perancangan sistem yang akan dibuat.

30  

Gambar 3.1 Blok diagram perancangan sistem

Dari blok diagram di atas dapat dijelaskan cara kerja sistem adalah Dimana modul

master akan selalu berkomunikasi dengan PC untuk meminta data waktu yang ada di

PC, kemudian data akan di kirim lewat X-Bee Series 2 dengan komunikasi wireless agar

modul master dapat berkomunikasi dengan modul Slave 1 dimana output jam akan di

tampilkan melalui seven segment, setelah data waktu diterima oleh modul slave 1 maka

modul slave 1 akan langsung mengirimkan kembali data waktu ke modul Slave 2,

dimana output jam akan ditampilkan melalui seven segment. Pada modul master terdapat

31  

AVR ATMega 162 yang berfungsi mengambil data waktu dari PC dan mengirimkan

data waktu yang diterima dari PC ke modul slave 1 melalui X-Bee Series 2. Sedangkan

pada modul slave 1 terdapat AVR ATMega 8535 L yang berfungsi mengambil dan

mengirim data dari modul master melalui X-Bee Series 2 dan menampilkan data waktu

yang diterima ke seven segment. Pada modul slave 2 terdapat AVR ATMega 8535 L

yang berfungsi mengambil data dari modul slave 2 melalui X-Bee Series 2 dan

menampilkan data waktu yang diterima ke seven segment.

Sistem ini dirancang dengan menggunakan wireless dan modul AVR. Untuk

komunikasi data ke PC digunakan kabel sambungan serial dan untuk interfacing ke PC

digunakan Visual Basic.

Adapun perancangan sistem yang akan dibuat dibagi menjadi 2 bagian, yaitu

perancangan perangkat keras dan perancangan piranti lunak.

3.2. Perancangan perangkat keras

Perancangan perangkat keras pada skripsi terbagi menjadi 2 bagian, yaitu

perancangan modul master dan modul slave. Modul master dan modul slave terdiri dari

beberapa modul di mana masing-masing modul dari modul master dan modul slave

tersebut memiliki fungsi tersendiri.

3.2.1 Modul Master

Dalam pembuatan sistem ini, digunakan mikrokontroler AVR ATMega 162,

karena mudah didapatkan dan murah, ATMega 162 juga memiliki fasilitas yang

lengkap.

Dalam merancang sistem sub modul master, sistem sub modul master terdiri

dari beberapa bagian antara lain : power supply untuk modul master, modul

32  

Mikrokontroller ATMega 162, modul serial dengan PC, modul X-Bee. Penjelasan

untuk masing-masing akan diuraikan dibawah.

3.2.1.1 Power Supply untuk Modul Master

Gambar 3.2 Skematik power supply untuk modul Master

Modul power supply yang digunakan oleh modul Master

menggunakan regulator CX1117 yang memiliki tegangan output 3.3V.

Tegangan output dari modul Power Supply digunakan sebagai sumber

tegangan untuk modul mikrokontroler ATMEGA 162, modul MAX3232,

dan modul X-Bee.

33  

3.2.1.2 Modul Mikrokontroller ATMega 162

Gambar 3.3 Modul Mikrokontroller

Pada modul Mikrokontroler ATMEGA 162 terdapat sebuah header

5 pin yang berfungsi sebagai ISP (In System Programmable). Modul

Mikrokontroler ATMEGA 162 terhubung ke modul MAX3232 melalui pin

TXD dan RXD. Selain itu modul Mikrokontroler ATMEGA 162 juga

terhubung ke modul X-Bee melalui pin XRESET, XDOUT dan XDIN.

Modul Mikrokontroler ATMEGA 162 menggunakan XTAL 8MHz.

34  

3.2.1.3 Modul Serial dengan PC

Gambar 3.4 Modul Serial dengan PC

Modul mikrokontroler ATMEGA 162 berkomunikasi dengan PC

melalui MAX3232. Modul MAX3232 digunakan karena level tegangan

pada mikrokontroler berbeda dengan level tegangan pada serial PC. Level

tegangan pada serial PC merupakan level tegangan RS232 (-12 V s/d +12

V). Logika ’1’ pada level tegangan RS232 diwakili oleh tegangan -12 V.

Dan logika ’0’ pada level tegangan RS232 diwakili oleh tegangan +12 V.

Pada mikrokontroler ATMEGA 162 yang diberi sumber tegangan

3.3 V logika ’1’ diwakili oleh tegangan +3.3 V, dan logika ’0’ diwakili oleh

tegangan 0 V. Karena perbedaan level tegangan itu maka modul MAX3232

dibutuhkan untuk mengubah level tegangan mikrokontroler ke RS232 dan

dari level tegangan RS232 ke level tegangan mikrokontroler.

35  

3.2.1.4 Modul X-Bee

Gambar 3.5 Modul Breakout X-Bee

Modul X-Bee memiliki pin XRESET yang berfungsi mereset X-Bee

di mana reset akan terjadi pada saat pin XRESET mendapatkan sinyal

falling edge. Modul X-Bee berkomunikasi dengan mikrokontroler melalui

XDOUT dan XDIN di mana komunikasi yang digunakan merupakan

UART.

3.2.2 Modul Slave

Dalam pembuatan sistem ini, digunakan mikrokontroler AVR ATMega

8535 L, karena mudah didapatkan dan murah, ATMega 8535 L juga memiliki

fasilitas yang lengkap.

Dalam merancang sistem sub modul slave, sistem sub modul slave terdiri

dari beberapa bagian antara lain : Power Supply untuk modul slave, modul

Mikrokontroller ATMega 8535 L, modul Seven Segment dan modul X-Bee.

Penjelasan untuk masing-masing akan diuraikan dibawah

36  

3.2.2.1 Power Supply untuk Modul Slave

Gambar 3.6 Skematik power supply untuk Modul Slave

Modul Power Supply untuk modul Slave memiliki 2 regulator.

Regulator pertama merupakan CX1117 yang memiliki tegangan output

3.3V, sedangkan regulator kedua merupakan LM7812 yang memiliki

tegangan output 12V. Pin input dari kedua regulator dihubungkan secara

paralel ke sumber tegangan yang sama.

Tegangan output dari CX1117 digunakan sebagai sumber tegangan

untuk modul mikrokontroler ATMEGA 8535 L dan modul X-Bee.

Sedangkan tegangan output dari LM7812 digunakan sebagai sumber

tegangan untuk menyalakan seven segment melalui transistor N2222.

37  

3.2.2.2 Modul Mikrokontroller ATMEGA 8535 L

Gambar 3.7 Modul Mikrokontroller

Modul Mikrokontroler ATMEGA 8535 L memiliki header 5 pin

untuk ISP (In System Programmable). Pin XDOUT, XDIN, dan XRESET

terhubung ke modul X-Bee. Port A digunakan untuk memberikan data pada

seven segment. Sedangkan Port C digunakan untuk mengaktifkan seven

segment melalui transistor N2222. Modul mikrokontroler ATMEGA 8535

L menggunakan XTAL 8MHz.

38  

3.2.2.3 Modul Seven Segment

Gambar 3.8 Modul Seven Segment

Modul Seven Segment merupakan modul untuk menghubungkan

pin-pin pada ke enam seven segment yang digunakan ke mikrokontroler.

Seven segment yang digunakan merupakan seven segment dengan common

anode. Pada modul seven segment ini terdapat 6 buah transistor sebagai

penguat arus untuk menyalakan ke enam seven segment. Pin data (pin a –

g) pada seven segment terhubung langsung ke port A pada mikrokontroler.

Port C pada mikrokontroler terhubung ke basis dari transistor N2222.

Sedangkan common anode dari masing-masing seven segment terhubung ke

collector dari masing-masing transistor. Karena common anode terhubung

ke collector dari transistor maka pada saat mikrokontroler mengirim logika

‘1’ pada basis transistor, common anode dari seven segment akan

menerima logika ‘0’. Sedangkan apabila mikrokontroler mengirim logika

‘0’ pada basis transistor maka common anode dari seven segment akan

39  

menerima logika ‘1’. Seven segment akan menyala apabila common anode

diberi logika ‘1’ dan pin data dari seven segment diberi logika ‘0’.

3.2.2.4 Modul X-Bee

Modul X-Bee pada modul mikrokontroler ATMEGA 8535 L sama

dengan modul X-Bee pada modul mikrokontroler ATMEGA 162.

3.2.3 Modul X-CTU

Gambar 3.9 Modul X-CTU

Modul X-CTU merupakan modul yang digunakan untuk

menghubungkan X-Bee dengan serial PC. Regulator yang digunakan pada modul

X-CTU sama dengan regulator pada modul Master, yaitu CX1117 yang memiliki

output 3.3V. Terdapat sebuah tombol reset yang terhubung ke pin 5 dari X-Bee,

40  

di mana tombol reset tersebut dapat digunakan untuk mereset X-Bee pada saat X-

Bee gagal dibaca atau ditulis. MAX3232 digunakan untuk mengubah level

tegangan X-Bee ke level tegangan RS232 pada serial PC dan sebaliknya.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Selain perancangan perangkat keras, salah satu aspek penting dalam

mengembangkan sebuah sistem adalah perancangan perangkat lunak. Oleh sebab itu,

pada sub bab ini akan dijelaskan mengenai rancangan perangkat lunak yang akan

digunakan pada sistem ini.

Gambar 3.10 Diagram Alir program VB

41  

Dari gambar diagram alir program VB, dapat dijelaskan apakah timer tercapai?

Jika ya maka program akan mengambil dan menyimpan data waktu dari PC kesuatu

variable, jika tidak maka program akan kembali lagi ke awal sampai timer tercapai,

setelah itu program menambahkan 1 karakter ’x’ didepan data waktu menjadi

xHHMMSS, selanjutnya program akan mengubah format data waktu dari HH:MM:SS

menjadi HHMMSS, setelah itu program akan mengirim data waktu ke port serial pada

PC dan akan melakukan looping ke keadaan awal (start).

Gambar 3.11 Diagram Alir 162 Master

42  

Dari gambar diagram alir 162 Master, dapat dijelaskan bahwa Mikrokontroler

ATMega 162 mengambil data dari PC sebanyak 1 byte, banyak data yang di ambil = ’x’

jika ya maka Mikrokontroler ATMega 162 mengambil data dari PC sebanyak 6 bytes,

jika tidak maka akan kembali ke langkah awal, setelah itu Mikrokontroler mengirim data

waktu dengan format xHHMMSS ke modul slave melalui X-Bee, lalu Mikrokontroler

akan looping ke keadaan awal untuk mengambil data kembali dari PC.

  Gambar 3.12 Diagram Alir 8535 L Slave

43  

Dari gambar diagram alir 8535 L Slave, dapat dijelaskan bahwa Mikrokontroler

ATMega 8535 L mengambil data dari X-Bee sebanyak 7 byte, byte pertama = ’x’ jika ya

maka Mikrokontroler ATMega 8535 L mengirim data waktu dengan format

xHHMMSS melalui X-Bee jika tidak maka akan kembali ke langkah awal, setelah itu

Mikrokontroler ATMega 8535 L menampikan data waktu ke seven segment, lalu

Mikrokontroler akan looping ke keadaan awal untuk mengambil data kembali.

3.3.1 X-CTU

X-CTU adalah sebuah aplikasi yang disediakan oleh Digi, Pada aplikasi ini

user bisa mengupdate firmware X-Bee dari Coordinator menjadi Router/End

Device ataupun sebaliknya. Berikut tampilan dari X-CTU.

  Gambar 3.13 Tampilan X-CTU 1

44  

Pada gambar 3.13 dapat dilihat tampilan awal X-CTU yang akan

berkomunikasi dengan X-Bee menggunakan Com 1.

Gambar 3.14 Tampilan X-CTU 2

Pada gambar 3.14 dapat dijelaskan bahwa tidak ada komunikasi dengan X-

Bee pada X-CTU.

Gambar 3.15 Tampilan X-CTU 3

Pada gambar 3.15 dapat dijelaskan bahwa ada komunikasi antara X-Bee

dengan X-CTU.

45  

Gambar 3.16 Tampilan X-CTU 4

Pada gambar 3.16 dapat dijelaskan bahwa X-CTU sedang berkomunikasi

dengan X-Bee dan membaca type X-Bee.

46  

Gambar 3.17 Tampilan X-CTU 5

Pada gambar 3.17 dapat dijelaskan bahwa X-CTU dapat membaca type X-

Bee.

47  

Gambar 3.18 Tampilan X-CTU 6

Pada gambar 3.18 dapat dijelaskan bahwa X-CTU tidak dapat membaca

type X-Bee.

48  

Gambar 3.19 Tampilan X-CTU 7

Apabila X-CTU tidak dapat membaca type X-Bee maka akan keluar

comment seperti pada gambar 3.19.

49  

Gambar 3.20 Tampilan X-CTU 8

Pada gambar 3.20 dapat dijelaskan bahwa terdapat banyak model X-Bee.

50  

Gambar 3.21 Tampilan X-CTU 9

Pada gambar 3.21 dapat dijelaskan bahwa terdapat banyak Function Set

pada X-Bee, dan ini dapat mengupdate frimware pada X-Bee.

51  

Gambar 3.22 Tampilan X-CTU 10

Pada gambar 3.22 dapat dijelaskan bahwa terdapat 2 Version pada X-Bee,

yaitu 1041 dan 1047.