BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Manusia pada dasarnya selalu menginginkan adanya seorang pembantu disebelahnya yang selalu siap melayani kapanpun dan dimanapun. Sehingga manusia selalu berusaha untuk mengembangkan alat bantu yang dapat memudahkan pekerjaaan-pekerjan yang dilakukan oleh manusia. Hal ini yang mendukung perkembangan sistem otomatisasi, dimana sistem otomatisasi ini dapat mengurangi kesalahan manusia (human error) dan menghemat waktu yang tersita untuk pekerjaan manual, seperti: membuka dan menutup pintu, menyalakan dan mematikan lampu, membuka dan menutup tirai jendela, pendingin ruangan dan lainnya. Pada umumnya otomatisasi yang diaplikasikan adalah alat yang saling berdiri sendiri atau tidak adanya hubungan antara satu alat yang diotomatisasikan dengan alat yang lain. Tahun 1999, telah dilakukan penelitian yang berjudul Prototipe Aplikasi Rumah Otomatis Berbasiskan Mikrokontroller di Sekolah Tinggi Manajemen Informatika dan Komputer. Proses pengotomatisasian penelitian ini telah diarahkan pada pintu, tirai jendela, dan lampu dengan menggunakan sistem minimum ATMEL 89C51 sebagai sistem pengontrol utama. Ruangan adalah tempat yang lega; kamar (besar); bilik (dalam rumah); kelas (tempat belajar); tempat alam kapal (perahu); tempat muatan; palak. 1
2 (Kamus Besar Bahasa Indonesia, Edisi Ketiga, 2002, p964). Perkembangan teknologi yang sangat maju memungkinkan untuk membuat sebuah ruangan yang dapat dikontrol sesuai dengan kehendak pemakai, dimana beberapa komponen ruangan tersebut berupa pintu, lampu, tirai, dan AC. Hal ini juga dimungkinkan dengan menggunakan teknologi Programmable Logic Device (PLD). Perkembangan kerapatan dalam perancangan arsitektur IC memungkinkan perancangan PLD sampai jutaan transistor yang dikenal dengan teknologi Very Large Scale Integrated (VLSI). VLSI dirancang dengan menggunakan gate array, yang merupakan pola-pola gerbang yang dibangun pada bahan silikon dan dibuat berulang sampai ribuan kali, sehingga secara keseluruhan membentuk sebuah chip yang dibuat dari gerbang-gerbang yang sama. Pendekatan baru yang memungkinkan PLD dengan kapasitas yang lebih besar disebut Complex Programmable Logic Device (CPLD) atau Field- Programmable Gate Array (FPGA). (Mano dan Kime, 2001, p326) Pada penelitian ini akan dilakukan pengontrolan beberapa komponen yang terdapat pada suatu ruangan, yaitu pintu, lampu dan AC, dan akan dikendalikan secara terpusat (central) oleh FPGA (Field Programmable Gate Array). 1.2 Ruang Lingkup Ruang lingkup dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
3 Sistem kontrol yang dibuat ditujukan untuk mengontrol beberapa komponen ruangan yang terdiri dari satu buah pintu, satu buah lampu, dan satu buah AC. Pintu yang dimaksud berupa sebuah prototipe dari sebuah pintu geser. Pengontrolan AC pada sistem menggunakan sebuah remote AC dengan maksud sebagai indikator bahwa AC dapat dihidupkan pada keadaan tertentu.. Masalah keamanan ruangan tersebut tidak diperhatikan pada penelitian ini. Sensor inframerah digunakan sebagai masukan untuk mengatur modul pintu dan penghitung (counter) jumlah orang yang ada di dalam ruangan. Counter orang menggunakan tiga buah sensor inframerah dengan mendeteksi urutan aktif inframerah. Untuk menampilkan jumlah orang dalam ruangan dan suhu ruangan digunakan seven segment yang terdapat pada modul FPGA. Sensor suhu berfungsi memberikan masukan sebagai pembanding untuk mengatur remote AC Aktuator berupa motor DC berfungsi untuk menggerakan prototipe pintu geser. Program pada FPGA akan hilang apabila tegangan power supply FPGA terputus, sehingga diperlukan pemrograman ulang. Perancangan menggunakan software Xilinx Foundation Series 2.1i dan Xilinx Foundation Series 4.1i Implementasi menggunakan FPGA Xilinx Spartan XCS10/XL.
4 1.3 Tujuan dan Manfaat Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengunakan FPGA sebagai solusi alternatif untuk sistem pengontrolan selain mikrokontroller. 2. Menganalisis penggunaaan FPGA sebagai pengganti mikrokontroller. Adapun manfaat- manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah: 1. sebagai bahan referensi aplikasi FPGA dalam sistem pengontrolan. 2. Penggunaan FPGA yang dapat mengontrol sistem tanpa menggunakan komputer, sehingga tidak diperlukan komputer pada ruangan yang diatur. 3. Selain itu dijabarkan juga organisasi dan arsitektur FPGA yang telah dirancang untuk mengontrol sebuah ruangan, sehingga dapat dijadikan bahan referensi untuk penelitian selanjutnya. 1.4 Metodologi Metode yang digunakan dalam penelitian ini meliputi dua bagian pokok yaitu Metode Perancangan dan Metode Analisis, berikut ini akan dijabarkan lebih lanjut : 1. Metode Perancangan Dalam penelitian ini metode perancangan yang digunakan adalah Metode Perancangan Terstruktur melalui tahapan (1) pembuatan perangkat keras, (2) pembuatan rancang bangun, (3) pembuatan perangkat lunak yang
5 terbagi menjadi empat tahapan yaitu: pembuatan ASM Chart, pemrograman setiap modul dengan menggunakan HDL dan mensimulasikannya secara terpisah, serta penggabungan program antar modul-modul. 2. Metode Analisis Analisis sistem dilakukan melalui tiga tahapan yaitu (1) analisis modulmodul secara terpisah, (2) analisis terhadap sistem keseluruhan, dan (3) analisis kelayakan penggunaaan FPGA pada sistem pengontrolan ini. 1.5 Sistematika Penulisan Penulisan penelitian ini disusun dalam lima bab, yaitu sebagai berikut : BAB 1 PENDAHULUAN. Berisi latar belakang pemilihan judul dan melakukan survey literatur penelitian sejenis. Pada bab ini dijabarkan pula ruang lingkup dan batasanbatasan yang akan dibahas, tujuan dan manfaat yang diharapkan, serta metodologi yang dipakai untuk mencapai tujuan. BAB 2 LANDASAN TEORI Berisi pemahaman mengenai teori dan metode yang nantinya akan digunakan untuk menganalisa, merancang, dan dalam mengambil kesimpulan. Beberapa pemahaman yang akan dijabarkan adalah pembahasan mengenai kontrol ruangan, sekilas tentang FPGA, beberapa komponen I/O yang dipergunakan (ADC, sensor suhu, infra merah, motor DC, dan pewaktu).
6 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM. Berisi tentang penjabaran secara rinci mengenai perancanganperancangan sistem yang berupa perancangan perangkat keras, pembuatan rancang bangun dan perancangan perangkat lunak. BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI. Berisi spesifikasi sistem secara keseluruhan, prosedur operasional, dan rencana implementasi. Selain itu, juga akan dilakukan analisis dan evaluasi, dengan simulasi permodul maupun sistem secara keseluruhan, serta memperhitungkan tingkat kegagalan sistem keseluruhan. BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN. Berisi tentang beberapa bagian penting yang akan dijadikan kesimpulan. Dan berisi pula tentang beberapa masalah atau kendala yang ditemukan, serta pemecahannya, dan beberapa saran-saran yang dapat dilakukan untuk perkembangan sistem lebih lanjut.