Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 30 PERANCANGAN APLIKASI SISTEM KEAMANAN RUMAH VIA SMS BERBASIS MIKROKONTROLER DENGAN BAHASA PEMROGRAMAN C Hendra Gunawan Teknik Informatika, STMIK IM, Jl.Jakarta No.79 Bandung hendra_gunawan@engineer.com Abstrak Telah dilakukan perancangan dan realisasi sistem keamanan rumah via SMS (Short Message Service) menggunakan mikrokontroler dan modem GSM dengan menggunakan pemrograman bahasa C. Sistem ini diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai sistem pengaman rumah maupun gedung oleh suatu perusahaan. Sistem ini menggunakan sensor saklar magnetik dan 3 buah relay yang terhubung dengan sebuah alarm, dan lampu. Sistem pemrosesan data menggunakan IC Mikrokontroler ATMega8535 yang diprogram dengan bahasa C melalui compiler program AVR Studio 4. Sistem terhubung dengan Modem GSM wavecom fastracx yang berfungsi sebagai server. Data diinterfacekan ke Modem GSM tersebut secara serial. Hasil pengujian menunjukkan sistem dapat bekerja secara otomatis untuk mengirimkan peringatan jika terjadi bahaya kepada seorang pemilik rumah berupa format teks tertentu dalam bentuk SMS. Selain itu pemilik juga dapat melakukan pengontrolan terhadap alarm dan lampu hanya dengan mengirimkan format teks SMS tertentu. Kata Kunci : Mikrokontroler,Modem GSM, Sensor, Alarm dan SMS. 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Berbagai jenis teknologi telah banyak diciptakan oleh manusia untuk mempermudah manusia dalam melakukan aktivitasnya. Teknologi memegang peran penting di era modernisasi seperti pada saat ini, dimana teknologi telah menjadi bagian yang tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan sehari-hari. Perkembangan teknologi saat ini telah merambah ke segala aspek kehidupan sehingga saat ini seolah kita dimanjakan oleh adanya alat-alat yang dapat memberikan kemudahan. Dengan tingginya angka kriminalitas khususnya pencurian yang terjadi saat ini maka sistem keamanan menjadi kebutuhan yang mutlak untuk diterapkan, untuk itu dibutuhkan suatu perangkat sistem keamanan yang dapat menjaga full time bahkan melindungi asset dan privasi yang dimiliki. Sehingga memerlukan sebuah teknologi keamanan yang mempunyai ciri mobile technology, yaitu dalam mendapatkan informasi ataupun pengaksesannya menggunakan cara yang mudah dan tidak mengganggu aktifitas mereka. Contoh dari mobile technology ialah ditemukannya teknologi ponsel yang sesuai dengan kebutuhan manusia, yaitu mampu berkomunikasi jarak jauh dimanapun mereka berada. Kemudian munculah macam-macam fitur dari ponsel, salah satunya adalah SMS (Short Message Service). Karena dengan fasilitas inilah dapat mengirimkan pesan kepada tujuan secara cepat, tepat dan dengan biaya yang murah.
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 31 Ponsel dengan fasilitas SMS-nya akan sangat berguna jika kita dapat mengaplikasikannya ke dalam suatu sistem keamanan terintegrasi, dimana nantinya pengaksesan informasi yang dilakukan oleh seseorang untuk mengetahui keadaan dari keamanan suatu tempat (rumah) dapat dilakukan via SMS. Berdasarkan hal tersebut maka dimungkinkan dapat membuat suatu sistem keamanan terintegrasi dengan pengiriman informasinya via SMS tetapi tanpa menggunakan sebuah PC (personal computer), sehingga dapat benar-benar membantu seseorang baik mengenai efisiensi biaya dan waktu dalam memonitor keadaan rumahnya. Dengan menggunakan SMS yang merupakan media komunikasi berupa huruf atau angka, seseorang dapat menerima peringatan bahaya jika terjadi pencurian di rumahnya berupa pesan singkat ke ponselnya yang dikirimkan oleh ponsel / modem GSM server pada perangkat sistem keamanan di rumahnya berdasarkan masukan suatu sensor penanda bahaya, dengan ini maka diharapkan keamanan dapat terjaga. 1.2. Batasan Masalah Permasalahan yang akan dibahas meliputi : 1. Sistem keamanan menggunakan mikrokontroler AVR Atmega8535 2. Sistem keamanan ini menggunakan jenis sensor berupa saklar magnetik (dipasang pada pintu rumah) 3. Menggunakan 1 buzzer dan 1 rangkaian relay yang digunakan sebagai aktuator 4. Menggunakan 2 Lampu dan 2 rangkaian relay yang digunakan sebagai aktuator 5. Pemilihan media komunikasi, dimana penulis memilih media komunikasi yaitu dengan menggunakan SMS. 6. Compiler yang digunakan adalah AVR Studio versi 4.18.684 7. Bahasa pemograman yang digunakan adalah bahasa C 8. Pembahasan hanya sebatas pemograman mikrokontroler dan perangkat keras sistem pengaman. 9. Sering terjadi deadlock dari provider, sehingga data yang dikirim sering terjadi keterlambatan atau bahkan tidak bisa diterima oleh penerima. 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dari pembuatan alat otomatisasi ini adalah sebagai berikut : 1. Merancang dan merealisasikan sistem keamanan rumah menggunakan sensor saklar magnetik dengan pemrosesan data mikrokontroler yang dapat dikoneksikan ke modem GSM. 2. Merancang dan merealisasikan sistem pengendali lampu rumah dengan mengirimkan SMS dengan isi pesan tertentu pada ponsel penerima kepada modem GSM server. 2. Landasan Teoritis 2.1. Mikrokontroler AVR AT mega 8535 Kontrol utama dari keseluruhan sistem pada tugas akhir ini ditangani oleh mikrokontroler AVR ATmega8535. AVR merupakan seri mikrokontroller CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega8535.
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 32 ATmega8535 adalah mikrokontroller CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATmega8535 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi komsumsi daya versus kecepatan proses. Gambar bentuk fisik untuk mikrokontroler AVR Atmega8535 adalah sebagai berikut: Gambar 1 Bentuk Fisik Mikrokontroler AVR Atmega8535 2.2. Arsitektur AVR AT mega 8535 Blok diagram dari mikrokontroller dapat dilihat pada gambar 2 dibawah ini : Gambar 2 Diagram Blok Mikrokontroler AVR Atmega8535 Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 8535 memiliki bagian sebagai berikut : 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran 3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register 5. Wacthdog Timer dengan osilator internal 6. SRAM sebesar 512 byte 7. Memori Flash sebesar 8 Kb dengan kemampuan Read While Write 8. Unit interupsi internal dan eksternal
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 33 9. Port antarmuka SPI 10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat deprogram saat operasi 11. Antarmuka komparator analog 12. Port USART untuk komunikasi serial 2.3. Fitur AT mega 8535 Kapabilitas detail ATMega 8535 adalah sebagai berikut : 1. Sistem mikroprosessor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz 2. Kapabilitas memori flash 8 Kb, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM sebesar 512 byte 3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel 4. Port komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik 2.4. Konfigurasi Pin AT mega 8535 Konfigurasi pin ATMega 8535 bisa dilihat pada gambar 2.3 dari sini dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega 8535 sebagai berikut: 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya 2. GND merupakan pin ground 3. Port A (PA0 PA7) merupakan port I/O dua arah dan pin masukan ADC 4. Port B (PB0 PB7) merupakan port I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI 5. Port C (PC0 PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Osilator 6. Port D (PD0 PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu komprator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler 8. XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan pin masukan clock eksternal 9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC Gambar 3 Konfigurasi pin AVR ATMega 8535 2.5. SMS (Short Message Service) Short Message Service (SMS) merupakan sebuah aplikasi ponsel yang menyediakan layanan untuk mengirim dan menerima pesan pendek berupa huruf dan/atau angka. Aplikasi ponsel atau modem GSM ini memiliki keterbatasan pada proses pengiriman dan penerimaan data yaitu panjang pesan yang jumlahnya antara 120-160 huruf. Menurut Romzi Imron Rosidi 2004.[3,1]
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 34 SMS merupakan layanan yang banyak diaplikasikan pada sistem komunikasi tanpa kabel, memungkinkannya dilakukan pengiriman pesan dalam bentuk alphanumeric antara terminal pelanggan atau antara terminal pelanggan dengan sistem eksternal seperti email, paging, voice mail, dan lain-lain. Gambar 4 Alur Pengiriman SMS Standar Teknologi GSM Dibalik tampilan menu messages pada sebuah ponsel sebenarnya adalah AT Command yang bertugas mengirim/menerima data ke/dari SMS centre. AT Command tiap-tiap SMS device berbeda-beda, tapi pada dasarnya sama. Beberapa AT Command yang penting untuk SMS yaitu sebagai berikut : - AT+CMGS = untuk mengirim SMS - AT+CMGL = untuk memeriksa SMS - AT+CMGR = untuk membaca SMS - AT+CMGD = untuk menghapus SMS Berdasarkan mekanisme distribusi SMS oleh aplikasi berbasis SMS, terdapat empat macam mekanisme penghantaran pesan, yaitu : 1. Pull, yaitu pesan yang dikirimkan ke pengguna berdasarkan permintaan pengguna. 2. Push Event Based, yaitu pesan yang diaktivasi oleh aplikasi berdasarkan kejadian yang berlangsung. 3. Push Sceduled, yaitu pesan yang diaktivasi oleh aplikasi berdasarkan waktu yang telah terjadwal. 4. Push Personal Profile, yaitu pesan yang diaktivasi oleh aplikasi berdasarkan profile dan preference dari pengguna. SMS adalah suatu sistem store-and-forward. SMS tidak dikirimkan langsung dari ponsel pengirim ke ponsel penerima tetapi dikirimkan dulu ke SMS Center. Ini mengakibatkan layanan SMS tidak bersifat real-time. Ketika jaringan GSM sedang sibuk (misalnya malam Minggu, atau pada masa Idul Fitri ketika umat Islam saling mengirim kartu ucapan selamat yang berwujud SMS), biasanya SMS akan terlambat terkirimkan ke ponsel, atau bahkan pengirim tidak dapat mengirim SMS. 3. Perancangan Aplikasi Sistem Dalam perancangan alat ini meliputi dua bagian, yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras, terdiri dari sensor saklar magnetik, mikrokontroler ATMega 8535, kabel konektor serial, modem GSM, lampu dan buzzer (alarm). Sedangkan perangkat lunak berisikan program komunikasi antara mikrokontroler dengan modem GSM, dimana program tersebut telah dimasukan kedalam chip mikrokontroler AT8535. Prinsip kerja dari alat ini secara umum dapat dilihat pada gambar 3.1 dibawah ini.
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 35 Power Supply Sensor Saklar Magnetik Mikrokontroler AT8535 RS 232 Driver Lampu & Buzzer Modem GSM Hand Phone Buzzer (Alarm) Lampu Gambar 5 Blok Diagram Alir Sistem 3.1. Perancangan Perangkat Keras Mikrokontroler yang digunakan pada alat ini sudah dalam bentuk sistem minimum, yang terdiri atas IC mikrokontroler, empat port I/O 8 kaki (8 bit data), satu port ISP (In-System Progamming), rangkaian osilator (dengan frekuensi ±11 Mhz), port ALE dan PSEN dua kaki serta tombol RESET. Dengan internal program memory sebesar 8 Kbyte dan RAM sebesar 512 byte. Port D.0 dan port D.1 digunakan sebagai masukkan ke rangkaian RS-232, port A.0 dan port A.1 dari mikrokontroler terhubung ke sensor saklar magnetik yang digunakan sebagai masukkan mikrokontroler. Port C.0 yang terhubung ke driver buzzer, digunakan untuk menyalakan alarm. Port C.1 dan Port C.2 yang terhubung ke driver lampu digunakan untuk menyalakan dan mematikan lampu dan port B.0 dihubungkan ke LED sebagai indikator status pemprosesan SMS. Secara keseluruhan jalur koneksi rangkaian sistem minimun mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.2 dibawah ini. Gambar 6 Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler AT8535 3.2. RS-232 Untuk menghubungkan mikrokontroler dengan modem GSM server supaya bisa saling berkomunikasi, dibutuhkan rangkaian antarmuka RS-232, hal ini dikarenakan level tegangan pada mikrokontroler berbeda dengan level tegangan pada modem GSM server. Level tegangan pada mikrokontroler adalah TTL (transistor transistor logic / 0 dan 5 volt) sedangkan level tegangan pada modem GSM Server adalah RS232 / DCE (Data Communication Equipment).
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 36 Rangkaian sistem antarmuka RS-232 terdiri dari sebuah IC Max 232 dan 5 buah kapasitor serta konektor DB9 seperti pada gambar 3.3 dibawah ini. Gambar 7 Perancangan Sistem Rangkaian Antarmuka RS-232 3.3. Driver Lampu dan Buzzer (Alarm) Untuk mengendalikan lampu dan buzzer (alarm) dibutuhkan driver / pengendali berupa rangkaian relay 12 volt dan beberapa komponen elektronika pendukung lainnya. Output PIN dari mikrokontroler akan dihubungkan dengan rangkaian driver lampu dan buzzer ini. Sehingga pada saat mendapat input high dari mikrokontroler, maka relay yang dihubungkan ke lampu dan buzzer (alarm) akan aktif. Rangkaian sistem driver Lampu Taman, Lampu Ruang Tamu dan Buzzer (alarm) terdiri dari 3 buah relay 12 volt, 3 buah Transisitor TIP31 dan 3 buah resistor 4.7 Kohm serta 3 buah dioda 1N4001 seperti pada gambar dibawah ini. Gambar 8 Perancangan Sistem Rangkaian Driver Lampu Taman
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 37 Gambar 9 Perancangan Sistem Rangkaian Driver Lampu Ruang Tamu 3.4. Modem GSM Gambar 10 Perancangan Sistem Rangkaian Driver Buzzer (Alarm) Struktur Sistem Dalam perancangan sistem keamanan rumah ini, untuk dapat mengirimkan informasi data yang berbentuk SMS maka memerlukan perangkat pendukung, yaitu modem GSM tipe wavecom fastracx, yang memiliki kabel data serial, dimana kabel tersebut terhubung ke port DB9 pada rangkaian RS-232 dan mikrokontroler. Untuk dapat mengetahui isi SMS yang dikirim, maka diperlukan perangkat tambahan satu buah telepon seluler jenis apa saja yang menggunakan sistem jaringan GSM. Perangkat tambahan yang digunakan pada perancangan alat ini adalah telepon seluler blackberry tipe curve 8520. Telepon seluler ini juga digunakan untuk membalas (reply) SMS yang telah diterima tadi. Pada gambar 3.7 dibawah ini menunjukkan modem GSM dan telepon seluler yang digunakan. Gambar 11 Modem GSM dan Telepon Seluler
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 38 3.5. Perancangan Perangkat Lunak Untuk dapat mengendalikan sistem pada alat ini, digunakan mikrokontroler AT8535. Bahasa program yang digunakan adalah bahasa C dengan sotfware program yang sekaligus sebagai compiler yang digunakan adalah AVRstudio4 versi 18 produksi Atmel, yang dapat dijalankan pada platform windows dan kompatibel dengan produk AVR. Seperti nama softwarenya, kemampuannya adalah sebagai Editor (meng-edit program yang sudah ada secara langsung) dan Compilator (mengkompilasi program yang sudah ada untuk mengetahui ada kesalahan atau tidak), sehingga mengetahui secara jelas urutan deskripsi program yang telah dibuat). Sedangkan dalam pengisian program ke mikrokontroler hanya menggunakan ISP flash memory dan kabel antar muka ISP yang dihubungkan langsung ke komputer (PC) melalui koneksi USB. Program ini bertujuan untuk memberikan informasi (berupa SMS) apabila salah satu pintu atau keduanya terbuka dan kembali tertutup kepada nomor telepon seluler yang telah diprogram di mikrokontroler AT8535, dan memproses SMS yang diterima untuk dijalankan (menyalakan atau mematikan lampu dan Buzzer (alarm)). Adapun flowchart untuk program yang akan dibuat adalah sebagai berikut: Mulai Inisialisasi Port Serial & Inisialisasi Modem GSM Kirim SMS Halo Cek SMS baru pengirim sama dengan nomor HP Admin? Cek isi SMS Cek isi SMS Apakah isi SMS = SYSTEM ON Apakah isi SMS = SYSTEM OFF SYSTEM ON OK Sistem ON Sistem OFF A SYSTEM OFF OK Gambar 12 Flowchart Sistem Keamanan Rumah
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 39 A Cek keamanan Cek Pintu 1 Cek Pintu 2 Apakah pintu 1 terbuka? Apakah pintu 2 terbuka? Kirim SMS = Pintu 1 Terbuka & Alarm On! Dan Aktifkan Alarm Kirim SMS = Pintu 2 Terbuka & Alarm On! Dan Aktifkan Alarm Apakah pintu 1 tertutup? Apakah pintu 2 tertutup? Kirim SMS = Pintu 1 Sudah Tertutup Kirim SMS = Pintu 2 Sudah Tertutup Selesai Gambar 13 Flowchart Sistem Keamanan Rumah
Jurnal INFORMASI Vol.4 No.2 (4), November 2011 40 Cek SMS Baru pengirim sama dengan nomor HP Admin? & Apakah isi SMS = ALARM OFF? Matikan ALARM Kirim SMS Balasan = ALARM OFF OK pengirim sama dengan nomor HP Admin? & Apakah isi SMS = LT ON? Nyalakan LT (Lampu Taman) Kirim SMS Balasan = LT ON OK pengirim sama dengan nomor HP Admin? & Apakah isi SMS = LRT ON? Nyalakan LRT (Lampu Ruang Tamu) Kirim SMS Balasan = LRT ON OK Selesai pengirim sama dengan nomor HP Admin? & Apakah isi SMS = LT OFF? pengirim sama dengan nomor HP Admin? & Apakah isi SMS = LRT OFF? Matikan LT (Lampu Taman) Matikan LRT (Lampu Ruang Tamu) Kirim SMS Balasan = LT OFF OK Kirim SMS Balasan = LRT OFF OK A Gambar 14 Flowchart Sistem Keamanan Rumah 4. Kesimpulan 1. Pada saat pengujian, semua sistem bekerja dengan baik sesuai dengan analisis dan perancangan. 2. Proses eksekusi suatu perintah dapat berjalan apabila perintah sebelumnya telah selesai dieksekusi oleh sistem. 3. Terdapat perbedaan waktu pengiriman dua sampai tiga detik dari beberapa kali pecobaan, hal ini dikarenakan sibuknya jaringan pada operator yang digunakan. 4. Alat ini dapat memberikan informasi keamanan pintu rumah kepada pemilik rumah (admin) serta dapat berfungsi mengendalikan peralatan elektronik dari jarak jauh melalui telepon selulernya. 5. References [1] Winoto, Ardi, 2008, Mikrokontroler AVR Atmega8/16/32/8535, Bandung : Informatika [2] Wardhana, Lingga, 2006, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Yogyakarta : Andi [3] Bejo, Agus, 2008, C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mkirokontroler ATMega8535, Yogyakarta : Graha Ilmu [4] Heryanto, Ary, 2008, Pemograman Bahasa C untuk Mkirokontroler ATMega8535, Yogyakarta : Andi [5] Raharjo, Budi, 2009, Pemograman C++, Bandung : Informatika