ii KATA PENGANTAR Puji syukur senantiasa penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk dapat kiranya menyelesaikan penulisan tugas akhir ini, yang merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar kesarjanaan.kemudian shalawat dan salam penulis sampaikan kepada junjungan kita Nabi besar Muhammad SAW yang selalu menjadi inspirasi penulis sekaligus menjadi panutan bagi setiapumat muslim. Penulis juga bersyukur kepada Allah SWT karena telah dilahirkan di tengah-tengah keluarga yang baik.tugas akhir ini penulis persembahkan kepada keluarga,khususnya kedua orang tua yaituibunda dan Ayahanda yang senantiasa mendoakan, memberi semangat serta nasehat kepada penulis. Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : PERANCANGAN SISTEM VERIFIKASI KEANGGOTAAN DENGAN KARTU CERDAS NIRKONTAK BERBASIS ARDUINO MEGA 2560 Selama masa kuliah sampai penyelesaian tugas akhir, penulis juga banyak mendapat dukungan baik moril maupun materil dari berbagai pihak yang telah membantu kelancaran penyusunan tugas akhir ini. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
iii 1. Bapak Soeharwinto, S.T, M.T, selaku Dosen Pembimbing tugas akhir yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing dan mengarahkan penulis baik semasa kuliah maupun saat proses penulisan tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, M.sc dan Bapak Ir. Kasmir Tanjung, MT selaku Dosen Penguji yang telah mengevaluasi serta mengarahkan penulis baik semasa kuliah maupun saat proses penulisan tugas akhir ini. 3. Seluruh Dosen Teknik Elektro sub jurusan komputer tercinta yang menjadi inspirasi dan sudah penulis anggap sebagai sahabat sekaligus orang tua sendiri. 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.siselaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU, dan Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU yang selama ini telah memotifasi, membimbing serta membina selama masa perkuliahan. 5. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT- USU. 6. Sahabat-sahabat terbaikku dari angkatan 2009 : Teguh Triantoro, Dwi Budi Prasetyo, Arif Azhari, Mahdi Masykur, Adityaz Zardika, Aras Dewanto, sahabat-sahabat Lab Pengukuran Besaran Listrik (tetangga) (Rijal, Agung Khairi, Rizki, Adly wkwk, Haditia Pramuda, Faya Efdika, Dimas Harind, Tondy Zulfadly, Asri Akbar), sahabat-sahabat Lab Pengukuran T3 (Wangto, Kentrick), sahabat-sahabat Lab Pengukuran AST (Ahmad Mustashir, Doni Rivi, Fahrul Hadi, Nanda Eka), Eko, Rizi, Oloni, Nuzul, Samuel, dan semua teman-teman angkatan 2009 lainnya.
iv 7. Senior-seniorku yang baik hatinya : Bang Prindi, Bang Muhfi, Bang Teguh, Bang Roji, Bang Salman, Bang Yu, Bang Reki, Bang Indra, Bang Antonius, Bang Robin, Bang Jhonson. yang telah bersedia berbagi pengalaman kepada penulis selama masa perkuliahan. 8. Adik-adik junior (Hardi, Robi, Mian, Frans, Fadlan, Habib, Oyen, Iqbal, Gading, Ivan, Irwan, Stiff, dan lain-lain) yang selalu siap sedia menolong penulis ketika dibutuhkan. 9. Seluruh Abang-abang dan Adik-adikku di UKM Robotik Sikonek (dari periode awal hingga periode sekarang) yang sangat penulis cintai dan banggakan. 10. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama menjalani masa perkuliahan di Departemen Teknik Elektro FT-USU. Akhirnya, penulis mengharapkan tulisan ini bermanfaat bagi penulis dan Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Sumatera Utara. Medan, Januari 2015 Penulis Reza Al Kautsar Lubis
v DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii 1 BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penulisan... 3 1.4 Batasan Masalah... 4 1.5 Metode Penulisan... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 5 2 BAB II DASAR TEORI... 7 2.1 Tinjauan Ringkas Organisasi... 7 2.2 Mikrokontroler Kit Arduino... 8 2.3 Arduino Mega 2560... 9
vi 2.3.1 Mikrokontroler... 10 2.3.2 Memori Program... 11 2.3.3 Memori Data... 11 2.3.4 Pin Input/Output... 12 2.3.5 Catu Daya... 12 2.3.6 Komunikasi Serial... 13 2.4 Radio Frequency Identification (RFID)... 17 2.5 Kartu Cerdas (Smart Card)... 18 2.6 Biometrik Sidik Jari... 19 3 BAB III PERANCANGAN SISTEM... 20 3.1 Gambaran Umum Sistem... 20 3.1.1 Perangkat Keras... 21 3.1.2 Perangkat Lunak... 22 3.2 Spesifikasi Sistem... 23 3.3 Perancangan Perangkat Keras... 24 3.3.1 Penentuan Komponen... 26 3.3.2 Komunikasi dan Konfigurasi Pin... 29 3.4 Perancangan Perangkat Lunak... 31
vii 3.4.1 Usecase Diagram... 32 3.4.2 Program... 34 4 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN... 42 4.1 Implementasi... 42 4.2 Pengujian... 43 4.2.1 Pengujian Pembacaan UID oleh IDE Arduino... 43 4.2.2 Pengujian Pembacaan UID oleh Matlab... 44 4.2.3 Pengujian Baca dan Tulis Memori Kartu... 46 4.2.4 Pengujian Pembacaan Sidik Jari menggunakan Arduino... 47 4.2.5 Pengujian Pembacaan Sidik Jari menggunakan Matlab... 48 4.2.6 Pengujian Perbandingan Pembacaan Sidik Jari Antara Arduino dengan Matlab... 48 4.3 Analisis Hasil Pengujian... 49 5 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 51 5.1 Kesimpulan... 51 5.2 Saran... 52 DAFTAR PUSTAKA... 53 LAMPIRAN A... 55
viii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Arduino Mega 2560... 9 Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega2560... 10 Gambar 2.3 Peta Memori Program... 11 Gambar 2.4 Format Data UART... 14 Gambar 2.5 Konfigurasi Pin SPI... 16 Gambar 2.6 Sistem RFID... 18 Gambar 2.7 Standard Ukuran Identification Card... 19 Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem... 21 Gambar 3.2 MF522-AN... 27 Gambar 3.3 Mifare Ultralight... 28 Gambar 3.4 ZFM-20... 28 Gambar 3.5 Komunikasi dan Konfigurasi Pin Sistem... 30 Gambar 3.6 Komunikasi Arduino Mega 2560 dengan PC... 31 Gambar 3.7 Diagram usecase... 33 Gambar 3.8 Diagram Alir Sistem... 35
ix Gambar 3.9 Organisasi Memori untuk UID dan Sidik Jari... 36 Gambar 4.1 Implementasi Perangkat Keras... 42 Gambar 4.2 Keberhasilan Pembacaan UID menggunakan Arduino... 44 Gambar 4.3 Keberhasilan Pembacaan UID menggunakan Matlab... 45 Gambar 4.4 Pengujian Baca dan Tulis Memori Kartu... 46
4 BAB I PENDAHULUAN 4.1 Latar Belakang Suatu organisasi atau lembagamemiliki anggota sebagai unsur organisasinya. Anggota memiliki hak dan tanggung jawab yang harus dipenuhi. Tanggung jawab anggota adalah menjalankan tugas yang telah diberikan oleh organisasi. Sedangkan hak yang didapatkan oleh anggotadiantaranya adalah mendapatkan berbagai izin akses, mendapatkan izin penggunaan fasilitas serta mendapatkan pelayanan dari organisasi. Hak-hak anggota tersebut telah ditetapkan dan disepakati oleh organisasi atau lembaga yang terkait. Semakin besar suatu organisasi maka semakin banyak jumlah anggota.anggota organisasi akan fokus untuk melakukan pekerjaannya masingmasing sesuai dengan jam kerja yang telah ditetapkan.banyaknya kesibukan kerja yang berlangsung dalam organisasi akan menyebabkan tingkat konsentrasi anggota terhadap pekerjaannyameningkat.hal tersebut memungkinkan anggota satu dengan lainnya tidak saling mengenal sehingga tidak menutup kemungkinan anggota tidak mengetahui bahwa ada orang lain yang bukan anggota telah bergabung dan menyelinap sebagai anggota organisasi. Apabila hal tersebut terjadi maka akan merugikan pihak organisasi karena hak-hak anggota yang seharusnya diperuntukkan hanya bagi anggota dapat digunakan oleh orang lain yang bukan bagian dari anggota. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan sistem yang bertugas untuk melindungi hak-hak anggota 1
2 dengan memverifikasi status keanggotaannya sehingga diketahui apakah orang tersebut terdaftar sebagai anggota organisasi atau tidak. Sistem verifikasi keanggotan yang dirancang bertindak sebagai pengendali atau pengontrol anggota dalam mendapatkan hak akses, hak guna ataupun hak pelayanan. Sistem ini dirancang dengan menggunakan kartu cerdas nirkontak (contactless smart card). Kartu ini menyimpan serangkaian serial ID yang dapat dijadikan sebagai objek verifikasi. Kartu ini juga digunakan sebagai kartu identitas anggota. Untuk memastikan pemilik kartu adalah pemilik yang sebenarnya maka diperlukan suatu data besaran fisik seseorang yang dapat disimpan didalam kartu identitas sebagai objek kepemilikankartu. Teknologi biometrik dapat menjadi alternatif untuk mengolah data besaran fisik seseorang. Biometrik sendiri dikenal sebagai teknologi untuk mengidentifikasi seseorang melalui karakteristik fisik maupun tingkah laku yang berbeda satu sama lain seperti sidik jari, retina, suara, wajah, iris dan sebagainya[1]. Jenis biometrik yang populer digunakan adalah jenis biometrik sidik jari (finger print) karena memiliki performa serta keunikan yang baik[2]. Sidik jari memiliki pola-pola yang khas yang disebut sebagai minutiae. Jumlah dan letak minutiae pada setiap orang berbeda-beda sehingga dapat dijadikan pembeda antara orang yang satu dengan yang lain. Sistem ini akan bekerja dengan beberapa tahap. Tahapan pertama adalah registrasi. Registrasi dilakukan oleh administrator ke calon anggota dengan caramenginput informasi data pribadi, informasi ID kartu serta sebagian informasi sidik jari ke databaseanggota. Tahapan kedua adalah verifikasi, verifikasi dilakukan dengan cara mentap kartu ke reader kemudian sistem akan
3 memverifikasi anggota tersebut dan memunculkan profil pribadinya melalui layar komputer. 4.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Merancang sistem yang terintegrasi antara Arduino sebagai host dengan perangkat RFID reader dan finger print scannersebagai perangkat masukan dari sistem. 2. Menghitung waktu rata-rata proses pembacaan serial ID kartu. 3. Menentukan besar data sidik jari yang akan disimpan di dalam kartu. 4. Menganalisis kinerja proses pembacaan data sidik jari menggunakan Arduino dan komputer. 5. Mencocokkan serial ID yang terdapat dalam kartu dengan serial ID yang tersimpan di dalam database. 4.3 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah: Merancang prototipe sistem verifikasi keanggotaanorganisasi menggunakan kartu cerdas nirkontak dan untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar sarjana teknik elektro.
4 4.4 Batasan Masalah Untuk memudahkan pembahasan dalam tulisan ini, maka dibuat batasan masalah sebagai berikut: 1. Kartu cerdas nirkontak digunakan sebagai kartu identitas anggota dan diberikan kepada anggota setelah teregistrasi sebagai anggota organisasi. 2. Alat yang dirancang berupa protipe stand alone. 3. Pemrograman pada IDE Arduino memanfaatkan pustaka (library) 4. Citra sidik jari yang diambil dari ibu jari dengan keadaan bersih dan normal. 4.5 Metode Penulisan Metodologi penelitian yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah: 1. Studi literatur Pada tahap ini akan dilakukan studi pada berbagai referensi pustaka yang berkaitan dengan perancangan. Baik dari buku, artikel, jurnal, internet dan lain lain. 2. Perancangan perangkat keras Pada tahap ini akan dilakukan perancangan perangkat keras antara lain konfigurasi RFID reader dengan Arduino, konfigurasi Arduino ke PC. 3. Perancangan perangkat lunak Pada tahap ini dilakukan perancangan perangkat lunak antara lain pemrograman Arduino untuk dapat mengolah data dari RFID reader
5 dan mengirimkannya ke komputer, entri data manual dan pembuatan GUI Matlab sederhana untuk simulasi pemilihan. 4.6 Sistematika Penulisan Untuk memberikan gambaran mengenai tugasakhir ini, secara singkat dapat diuraikan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI Bab ini berisi tentang teori yang digunakan dalam merancang prototipe sistem verifikasi keanggotaan dengan kartu cerdas nirkontak berbasis Arduino Mega 2560. BAB III : PERANCANGAN SISTEM Bab ini berisi tentang tahapan perancangan baik secara perangkat keras maupun perangkat lunak. BAB IV: IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN Bab ini membahas secara tentang pengujian dan hasil pengujian yang dilakukan pada prototipe ini.
6 BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan bab terakhir yang memuat rangkuman sebagai kesimpulan penulis dan saran yang dianggap penting agar dapat dikembangkan lebih lanjut.