BAB 3 PERANCANGAN SISTEM - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/bab3/2007-3-00385-sk bab 3.pdfAccu Gnd 12V 5V Gambar 3.2 Modul AVR Rangkaian sistem minimun AVR ATMega 8535 pada

22

BAB 3

PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dijelaskan keseluruhan dari sistem atau alat yang dibuat.

Secara keseluruhan sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitu perangkat keras yang

meliputi komponen yang digunakan sebagai penunjang dari sistem dan perangkat lunak

menjelaskan mengenai program yang digunakan pada AVR untuk dapat berkomunikasi

dengan ponsel.

3.1 Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras yang ada dalam sistem ini dibagi menjadi 4 modul

yaitu modul AVR, modul MAX232, modul relay dan modul push button. Sistem ini

juga dilengkapi ponsel sebagai alat penghubung antara sistem keamanan dengan pemilik

kendaraan, adapun ponsel yang digunakan adalah Sony Ericsson T68i. Perangkat yang

lain kami menggunakan sumber daya yang ada pada motor yang akan di pasang sistem

ini seperti aki untuk sumber daya pada sistem, klakson motor untuk output alarm, Coil

motor untuk mematikan mesin, kontak motor sebagai interupsi untuk sistem.

23

Push Button

AVR ATMega 8535

Modul Max232

Output

Ponsel Sony Ericsson T68

Ponsel Pemilik Kendaraan

Klakson MotorOutput

Rx Tx

Mesin Motor

Kontak Motor

Input

Input

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem

Secara garis besar sistem ini dibuat selalu menyala atau stanby agar dapat

menerima input dari kontak motor pada saat kapanpun. Sehingga jika ada yang

melakukan kontak pada motor maka interupt pada AVR akan mendapat input.

Selanjutnya interupt akan mengaktifkan register timer agar mulai menghitung dari 0

sampai 10 detik. Jika tidak ada input yang valid dari push button maka AVR akan

mendial nomor ponsel pemilik selama 30 detik, mesin motor akan mati kemudian

klakson pada motor akan berbunyi. Jika pemilk kendaraan mendapat panggilan dari

24

ponsel kendaraan, pemilik harus merespon dengan menelpon ke ponsel yang ada di

motor agar dapat mematikan fungsi dial dari program. Setelah melakukan telpon ke

ponsel yang ada di motor pemilik harus memasukkan kode pengaman yang valid ke

modul push button agar validasi dapat dilakukan sehingga motor akan kembali dalam

keadaan normal.

Modul AVR digunakan sebagai modul utama dari sistem ini. Modul serial

digunakan sebagai komunikasi antara AVR dengan ponsel. Modul serial digunakan agar

AVR dapat memberi instruksi kepada ponsel untuk menghubungi pemilik kendaraan,

modul serial menggunakan IC MAX 232. Modul relay digunakan agar AVR dapat

mematikan mesin dan meyalakan klakson pada motor. Modul relay dibuat dengan

menggunkan IC ULN 2003. Tiap relay mengatur satu bagian dari motor yaitu mesin dan

klakson. Push button digunakan untuk pemilik memasukkan input ke AVR. Push button

yang digunakan sebanyak 4 buah, sehingga bentuknya dapat disesuaikan. Kontak motor

agar dapat diterima sebagai interupt oleh AVR di konversi menggunakan LM 7805.

Secara keseluruhan, perangkat keras sistem keamanan pada motor ini terdiri atas

beberapa modul seperti berikut ini:

Modul utama terdiri dari 1 buah mikrokontroler AVR ATMega 8535.

IC MAX232 untuk berkomunikasi serial dengan ponsel.

Ponsel dengan tipe Sony Ericsson T68i untuk mendial pemilik kendaraan.

IC ULN2003 untuk menguatkan arus dari AVR ke relay.

Relay 5 Volt untuk mematikan mesin dan menghidupkan klakson.

Rangkaian push button untuk memasukkan kode pengaman.

LM 7805 sebagai sumber tegangan dan pengkonversi tegangan dari accu ke

sistem keamanan.

25

3.1.1 Modul AVR [8][12]

AVR

ATMEGA

8535

ISP Conector

Rx TxMAX 232 11 31

Ke Relay

Dari Kontak mesin

U1Push Button

14

15

16

1

2

40

38

36

34

6

7

8

9

107805

In Out

GndAccu

5V12V

Gambar 3.2 Modul AVR

Rangkaian sistem minimun AVR ATMega 8535 pada sistem ini sudah memiliki

sistem timer, memiliki sumber internal dan eksternal interrupt, master/slaves serial

interface, memori EEPROM sebesar 512 byte, program flash 8 Kbytes, memori SRAM

sebesar 512 bytes, port USART, operating voltages 4,5 - 5,5 V dan mempunyai 32 buah

saluran I/O. AVR memiliki sistem prosesor 8 bit yang berbasis RISC dengan kecepatan

maksimal 16 MHz. Port-port pada AVR dibagi menjadi 4 bagian port dengan memliki

fungsi–fungsi khusus. Pada rangkaian ini digunakan kristal sebesar 4 MHz untuk

pembangkit pulsa eksternal.

26

Gambar 3.3 Rangkaian Pembangkit Pulsa

Rangkaian pembangkit pulsa clock bagi AVR ATMega 8535 menggunakan

sebuah pembangkit denyut eksternal yang berupa kristal 4 MHz dan 2 buah kapasitor

bernilai 22 pF. Kristal berfungsi untuk membangkitkan frekuensi sekitar 4 MHz untuk

menggerakkan sistem keseluruhan. Kapasitor berfungsi untuk stabilisasi frekuensi.

Kristal dipilih karena alasan stabilitas dan akurasi yang cukup baik serta mudah didapat

dipasaran. Rangkaian pembangkit ini menjadi sederhana karena pada AVR ATMega

8535 telah terdapat rangkaian pembangkit pulsa clock, sehingga hanya diperlukan

sedikit tambahan untuk komponen pendukung luar.

RESET

2KΩ

47uF

Vcc

Gambar 3.4 Rangkaian Reset

Rangkaian reset dibentuk dari kapasitor 47 μF dan resistor 2 KΩ yang

dihubungkan ke catu +5V dan pin RESET dari AVR ATMega 8535. Bila pin RESET

berlogika `0`, maka mikrokontroler akan di set ulang lalu membaca program dari awal.

Pada awal saat catu daya dinyalakan kapasitor dalam kondisi kosong akan di isi oleh

arus yang berasal dari Vcc, yang menyebabkan pin RESET berlogika `1` selama proses

pengisian kapasitor. Waktu tersebut digunakan untuk menjalankan program yang

terdapat didalam mikrokontroler untuk melakukan proses inisialisasi.

27

Komunikasi antara modul AVR dan PC bisa dilakukan dengan menghubungkan

modul AVR ke paralel port pada PC dengan menggunakan sebuah kabel khusus. Fungsi

dari kabel ini adalah untuk mendownload file hexa ke flash memori AVR ATMega

8535. Kabel ini panjangnya tidak boleh lebih dari 70 cm. Program aplikasi yang

digunakan pada PC adalah code vision AVR. Detail dari kabel downloader adalah

sebagai berikut:

Tabel 3.1 Konfigurasi pin Paraller Port dan pin pada PCB

Pin pada AVR Pin pada port parallel

MOSI (6) D5 (7)

MISO (7) ACK (10)

SCK (8) D4 (6)

Reset (9) D7 (9)

Ground (11) Ground (18)

Gambar 3.5 Kabel komunikasi AVR ke PC

28

3.1.2 Modul MAX232[8]

Komunikasi serial yang digunakan memakai IC MAX232, IC MAX232

berfungsi sebagai konverter tegangan dari ponsel ke mikrokontroler, yaitu dari logic

RS232 (-12 sampai +12 V) ke dalam logic TTL (0-5 V). Rangkaian dari IC MAX232

menggunakan konfigurasi cross null modem, dimana bagian TX dari mikrokontroler

akan dihubungkan dengan RX ke DB9 male, dan RX dari mikrokontroler akan

dihubungkan dengan TX ke DB9 male. Pin 14 pada IC MAX 232 di hubungkan ke pin 7

DB9 male, lalu pin 4 dan 5 DB9 male disatukan menuju ground.

Baudrate adalah perubahan data bit satu dan nol per satu detik. Baudrate yang

digunakan 9600 bps dengan data 8 bit, stop bit 1, parity none, konfigurasi ini digunakan

dalam program AVR ATMega 8535. Ponsel dapat berkomunikasi dengan AVR apabila

mengunakan baudrate yang sama dengan ponsel, dengan menggunakan baudrate 9600

bps pada kristal 4 MHz akan memiliki error 0,2%. Data yang dikirim setiap melakukan

komunikasi adalah 8 bit, stop bit digunakan apabila data 8 bit sudah dikirim semua lalu

di tutup dengan bit 1.

Gambar 3.6 Rangkaian Komunikasi Serial

29

Gambar 3.7 Kabel Data Sony Ericsson

Pin yang digunakan adalah pin nomor 4, 5, dan 8. Pin 4 berfungsi sebagai

penerima data. Pin 5 berfungsi sebagai pengirim data. Pin 8 berfungsi sebagai GND.

Gambar 3.8 Pin Pada Ericsson T68i

Tabel 3.2 Pin Pada Ericson T68i

30

3.1.3 Modul Relay

Modul relay pada sistem ini berfungsi untuk mematikan mesin dan menyalakan

klakson pada motor. Karena arus yang keluar dari AVR tidak cukup untuk mengaktifkan

relay maka IC ULN 2003 digunakan untuk menaikkan arus dari AVR ke relay. Cara

kerja relay adalah jika ULN 2003 di beri logika high sehingga Gnd pada ULN 2003

yang terhubung dengan relay dan menyebabkan relay aktif, jika logika low maka Gnd

pada ULN 2003 tidak terhubung dengan relay sehingga relay hanya akan mendapatkan

Vcc tanpa Gnd sehingga relay dalam kondisi ambang (Tristate).

Relay 1 berguna untuk mematikan mesin dengan mencut arus dari accu ke coil

motor, agar coil tidak mendapat arus dari accu. AVR akan memberikan logic ’1’ pada

pin PB.0 ke pin 2 ULN 2003 untuk mematikan mesin. Keadaan relay pada sebelum di

beri logic ’1’ oleh AVR adalah nor closed dengan pengertian keadaan switch terhubung.

Relay 2 berguna untuk menyalakan klakson pada motor dengan menyambungkan

kutub positif pada klakson dengan kutub positif pada accu motor. Sistem ini akan aktif

jika AVR memberikan logic ’1’ pada pin PB.1 ke pin 4 ULN 2003 untuk menyalakan

klakson sebagai sistem alarm pada motor. Keadaan relay pada sebelum diberi logic ’1’

oleh AVR adalah nor opened dengan pengertian keadaan switch terputus.

PB.0 P

B.1

Gambar 3.9 Modul Relay dan IC ULN 2003

31

3.1.4 Modul Push Button[8]

Modul push button pada sistem ini digunakan sebagai konfigurasi input agar bisa

memasukkan kode pengaman dengan benar. Pin yang digunakan pada AVR untuk

menerima input yaitu pin 40 (PA.0), pin 38 (PA.2), pin 36 (PA.4), pin 34 (PA.6) yang

terhubung dengan rangkaian switch. Kapasitor yang digunakan pada rangkaian ini

bertujuan agar AVR pada saat menerima input dapat mengambil input sesuai dengan

input yang diberikan. Kapasitor juga digunakan sebagai anti bouncing dari program,

AVR bekerja dengan kecepatan mikro secon sehingga jika tidak dihalangi dengan anti

bouncing AVR akan mengambil input sebanyak seribu kali dari input. Dengan

menggunakan kapasitor AVR akan mengambil input sesuai dengan yang diberikan.

Modul push button di pasang terpisah dari modul utama sehingga arus AVR

yang masuk ke rangkaian ini harus stabil. Dalam penempatannya modul ini diletakkan di

bawah jok motor sehingga pemilk kendaraan dapat memasukkan kode pengaman dengan

mudah.

Gambar 3.10 Modul Push Button

32

3.1.5 Regulator Tegangan (LM-7805)

Regulator tegangan yang digunakan dalam sistem ini adalah LM-7805.

Keunggulan dari regulator ini adalah kemampuannya dalam menkonversi tegangan

input sebesar 12V dengan nilai Vout-nya sebesar 5V agar bisa di terima AVR sebagai

sumber daya. Regulator tegangan pada sistem ini mempunyai dua fungsi pertama

sebagai sumber daya pada sistem yang kedua sebagai input dari kontak motor agar bisa

di terima AVR sebagai interrupt pada pin 16 (PD.2). Berikut contoh rangkaian regulator

tegangan dengan LM-7805:

7805In Out

GndAccu

Modul Relay

Modul MAX 232

5V12V

7805In Out

Gnd

5V

Gambar 3.11 Rangkaian Regulator Tegangan Sebagai Sumber Daya Sistem

Gambar 3.12 Rangkaian Regulator Tegangan Sebagai Intrrupt ke AVR

33

3.2 Perancangan Perangkat Lunak

Tahap perancangan perangkat lunak atau program pada AVR menggunakan

bahasa C dan menggunkan register-register dari AVR. Bahasa C sebagai program utama

dari sistem ini, C digunakan untuk merancang fungsi-fungsi pada AVR yang akan

berperan sebagai pengatur sebagian besar fungsi dari sistem. Perintah antara AVR

dengan ponsel dalam penelitian ini menggunakan AT Command yang di kirim secara

serial dengan AVR. Algoritma yang digunakan pada sistem ini adalah apabila ada yang

melakukan kontak pada motor lalu menghidupkan mesin tanpa memasukkan kode

pengaman maka dalam 10 detik mesin motor akan mati lalu klason pada motor akan

menyala. Ponsel pada motor akan mendial pemilk yang kemudian akan di tanggapi oleh

pemilik dengan melakukan miss call ke ponsel kendaraan. Setelah melakukan miss call

pemilik harus memasukkan kode pengaman dengan benar. Maka sistem keamanan ini

akan berjalan normal kembali.

Dalam perancangannya sistem ini di bagi dua validasi yaitu validasi benar dan

validasi salah. Pada tiap validasi ada sedikit perbedaan cara untuk memenuhi nilai

validasinya agar suatu state menjadi benar atau salah. Dalam sistem interrupt digunakan

algoritma flag, agar saat program interrupt mulai mengaktifkan register TIMSK dengan

memberikan nilai hexa 0x04 dan mulai menghitung dari nol, flag disini digunakan agar

tidak terjadi pengulangan program interrupt. Sehingga pada saat timer mulai

menghitung dari 0 sampai ke 10 apabila ada interrupt ke dua sedang dilakukan, program

akan tetap menghitung dari angka terakhir sampai seterusnya bukan mengulang dari nol

lagi. Interrupt yang digunakan adalah interrupt 0 dengan mode rising edge, maksudnya

adalah apabila ada perubahan arus dari 0V ke 5V maka interrupt akan aktif dan

menjalankan program dalam interrupt.

34

3.2.1 Diagram Alir Kode Pengaman Benar [8]

Gambar 3.13 FlowChart Validasi Benar

35

Tahap awal sistem ini bekerja adalah menginisialisasi kode pengaman yaitu

1,2,3,4. Kode pengaman di sini bisa disesuiakan tergantung dari pemilik menginginkan

berapa banyak kode yang diinginkan menjadi kode pengaman. Kode pengaman akan di

simpan di dalam eeprom AVR sehingga saat di reset nilai dari kode pengaman tidak

akan berubah kecuali di program ulang. Setelah tahap inisialisasi program menunggu

input dari kontak motor, dalam program AVR jika mendapat input berupa nilai logic ’1’

maka timer pada AVR akan mulai menghitung dari 0 sampai 10 detik. Logika input

yang digunakan adalah rising high artinya dari logic yang awalnya ’0’ di rubah menjadi

’1’ akan menginterrupt program AVR untuk mulai menghitung dan memberikan status 1

agar kontak tidak mulai dari awal jika di beri triger lagi nantinya. Nilai dari status awal

dari sistem ini jika di reset maka akan bernilai 0, akan bernilai 1 jika mendapat triger

dari kontak. Setelah dapat triger dari kontak maka saat timer berjalan program akan

menunggu kode pengaman dimasukkan. Validasi kode pengaman dilakukan pada saat

push button sudah memasukkan 4 kali input untuk di validasi apakah nilai dari input

yang diberikan sama dengan kode pengaman yang di simpan dalam eeprom. Jika

hasilnya sama maka proses validasi kode pengaman sudah selesai dilakukan hasilnya

timer akan berhenti berhitung lalu nilai timer akan di jadikan 0, status di jadikan 0

kembali dan klakson akan berbunyi setengah detik untuk menandakan bahwa hasil

validasi benar. Motor akan dalam keadaan normal jika validasi benar ini dilakukan,

maka mesin motor tidak akan mati.

Apabila triger off atau motor akan dimatikan maka keadaannya akan kembali

pada saat awal tombol reset di tekan. Keadaan ini akan membuat sistem kembali stanby

menunggu interrupt selanjutnya dilakukan.

36

3.2.2 Diagram Alir Kode Pengaman Salah atau Lewat 10 Detik

Yes

Misscall from owner?

30?

Pass_BTTNPressed ?

If pass = true?

No

No

Yes

Yes

Yes

Counter ++

Pass_BTTNPressed ?

Yes

pass = true?

Yes

Misscall from owner?

Yes

Mesin OffCalling OffKlakson On

No

No

No

A

B

Yes

C

20?

Yes

No

No

Mesin OffCalling OnKlakson On

NoMesin OffCalling OnKlakson On

Gambar 3.14 FlowChart Validasi Salah

Flow chart ini menjelaskan apabila timer sudah lewat 10 detik atau pemilik

memasukkan kode pengaman salah dan lewat dari 10 detik maka program akan masuk

37

ke dalam validasi salah. Dalam validasi ini mesin motor akan mati klakson motor

menyala dan ponsel yang pada kendaraan akan menelpon pemilik kendaraan. AVR akan

mendial pemilik kendaraan selama 30 detik, setelah 30 detik kemudian AVR akan

menutup panggilan yang sedang di lakukan. Pada saat ini program akan menunggu miss

call yang dilakukan pemilik ke ponsel yang ada pada kendaraan. Lama menunggunya

diberi waktu selama 20 detik jika lewat dari waktu yang diberikan tidak ada miss call

yang masuk maka AVR akan kembali mendial pemilik kendaraan. Miss call yang masuk

akan diberi nilai 1 untuk memberi flag kepada program agar tidak mendial ulang ke

pemilik kendaran. Setelah dapat miss call program akan menunggu kode pengaman di

masukkan dengan menekan push button. Input akan di validasi jika sudah di tekan 4 kali

jika nilainya sama dengan yang di simpan pada eeprom maka akan di beri nilai 1 oleh

program. Proses selanjutnya adalah melakukan validasi dua input yang diberikan dengan

menggunakan logika ’and (&&)’, apabila sesuai dengan logika yang ada maka

keadaanya mesin motor akan dapat dinyalakan kembali, klakson motor akan normal dan

status akan diberi nilai 0.

Cara lainnya adalah dengan mendahulukan kode pengaman dimasukkan

kemudian melakukan miss call. Kode pengaman dimasukan dengan cara menekan push

button sebanyak 4 kali sebagai input. Program akan menyocokan dengan nilai yang di

berikan sebagai input dengan yang nilai yang ada pada eeprom pada AVR. Apabila

hasilnya sama maka akan di beri nilai 1 oleh program. Dalam validasi ini memasukkan

kode pengaman tidak akan membuat AVR berhenti mendial pemilik kendaraan. Artinya

progam akan terus menerus mendial ke pemilik kendaraan untuk meminta untuk segera

di miss call. Jika miss call sudah di dapat maka program akan memberi nilai 1 untuk

nantinya akan dilakukan validasi dua input. Validasi dua input dilakukan dengan

38

menggunakan operator logika ’and (&&)’ sehingga jika salah satu masih bernilai 0

maka nilai dari logika ini belum valid. Apabila dua input sudah memenuhi validasi ’and’

maka mesin akan dapat dinyalakan kembali, klakson akan kembali normal dan status

akan kembail menajadi 0. Reset juga menjadi salah satu validasi input apabila pemilik

lupa dengan kode pengaman, dengan menekan tombol reset program akan memulai dari

awal sehingga keadaan motor menjadi normal.

Pertimbangan untuk menggunakan 2 validasi pada saat salah dan lewat dari 10

detik adalah untuk menghindari aksi coba-coba dari orang yang bukan pemilik

kendaraan. Selain itu satu validasi sangat lemah dalam hal keamanan maka digunakan

dua validasi dalam sistem keamanan ini.

39

3.3 Rancang Bangun Sistem

Gambar 3.15 Rancang Bangun Box dari Atas

40

Gambar 3.16 Rancang Bangun Box dari Samping

Gambar 3.17 Penempatan Charger dan Ponsel

41

Gambar 3.18 Penempatan Modul AVR dan Lain-lain