APLIKASI MODUL ASK (AMPLITUDO SHIFT KEYING) SEBAGAI MEDIA TRANSMISI UNTUK MEMBUKA DAN MENUTUP PINTU BERBASIS MIKROKONTROLLER AT MEGA 8 LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Telekomunikasi Oleh : Iwan Frantino Simbolon NIM: 1105063309 Mindo Erikson Batubara NIM: 1105063313 PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2013
ABSTRAK Berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini semakin banyak memberikan kemudahan dalam kehidupan manusia. Dimana banyak diterapkan ilmu pengetahuan dan teknologi baik mesin ataupun elektronika, sehingga pekerjaan manusia dapat dikerjakan dengan mudah tanpa harus membuang tenaga dan mempersingkat waktu. Melihat kemungkinan dan kenyataan yang ada maka diciptakanlah suatu alat yang dapat digunakan untuk menggantikan kegiatan manusia untuk membuka dan menutup pintu dari jarak jauh serta memberikan sistem keamanan yang baik. Tugas akhir ini menjabarkan tentang pembuatan pintu otomatis dengan menggunakan ASK(amplitude shift keying) sebagai media pengiriman datanya. Tujuan utama dari penciptaan pintu otomatis ini adalah untuk menciptakan suatu perangkat yang dapat berfungsi untuk mempermudah aktifitas manusia dalam membuka dan menutup pintu gerbang dari jarak jauh serta meningkatkan sistem keamanan pada sebuah pintu. Gerakan membuka dan menutup pintu ini dapat dikendalikan oleh sebuah pengendali jarak jauh yang mengunakan gelombang radio yang beroperasi pada frekuensi 315, 418 dan 433,92 MHz sebagai frekuensi pembawa data yang akan diterima oleh receiver dibagian pintu. Sebagai perangkat pengendali pintu, digunakan transmitter untuk mengirimkan data ke receiver yang telah terhubung dengan mikrokontroler dan motor servo sebagai pengatur gerakan pada pintu. Dapat disimpulkan bahwa pembuatan pintu otomatis yang dapat dikontrol jarak jauh telah berhasil dikembangkan. iii
iv KATA PENGANTAR Terpujilah Tuhan, Allah yang telah memberkati dan memampukan penulis untuk dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini berjudul APLIKASI MODUL ASK (AMPLITUDO SHIFT KEYING) SEBAGAI MEDIA TRANSMISI UNTUK MEMBUKA DAN MENUTUP PINTU BERBASIS MIKROKONTROLLER AT MEGA 8 sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan progran pendidikan Diploma 3, Jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Telekomunikasi di Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis banyak mengalami hambatan dan kesulitan, namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak baik berupa material, spiritual, tenaga, informasi serta waktu yang diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, antara lain: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ibu Rina Anugrahwaty, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Suhaili Alifuddin, M.Eng., selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Arfanda Siregar, S.T., M.Si. selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu, memberikan pengarahan dan meluangkan waktu untuk penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Bapak Wiwinta Sutrisno, S.T.M.T. sebagai Ketua Laboratorium Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 6. Bapak Ir.Waldemar Banurea, M.T. selaku wali dosen TK-6C 7. Bapak Ir.Morlan Pardede, M.T. selaku Dosen Penguji I. 8. Ibu Ir.Regina Sirait, M.T. selaku Dosen Penguji II.
v 9. Seluruh Dosen dan Staff pengajar Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan atas bimbingan yang diberikan selama masa akademik di Politeknik Negeri Medan. 10. Kedua orang tua kami dan keluarga terkasih yang telah banyak membantu dan mendukung moril maupun materil serta doa restu kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Kepada Henny Friska Simanjuntak, S.Sos. yang telah memberikan motivasi dan nasehat kepada penulis selama menyusun laporan Tugas Akhir ini hingga selesai. 12. Kepada sahabat seperjuangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini Dimas, Fahmi, Ikhsan, Hotma, Ronny, dan Relius. 13. Semua teman-teman semester 6 yang sama-sama merasakan pahit manisnya menjalani perkuliahan di Politeknik Negeri Medan khususnya Prodi Teknik Telekomunikasi Kelas TK-6C 14. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya dan berguna untuk masa yang akan datang. Medan, September 2013 Hormat kami, Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN 1... i LEMBAR PENGESAHAN 2... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan... 2 1.3 Rumusan Masalah... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 1.5 Metode Perancangan... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB 2 LANDASAN TEORI... 5 2.1 Sistem Komunikasi... 5 2.2 Modulasi dan Demodulasi... 6 2.2.1 Modulasi Analog... 7 2.2.2 Modulasi Digital... 8 2.3 ASK (Amplitudo Shift Keying)... 11 2.3.1 Pengkodean... 12 2.3.2 Probabilitas Kesalahan... 14 2.3.3 Teori Modulasi ASK (Amplitudo Shift Keying)... 17 2.4 Mikrokontroller AT Mega 8... 17 2.4.1 Arsitektur Mikrokontroller AT Mega 8... 18 2.4.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroller AT Mega 8... 19 2.4.3 Fitur Mikrokontroller AT Mega 8... 21 2.4.4 Peta Memori... 23 2.4.5 Status Register... 24 2.5 Pemograman Basic Compiler AVR... 26 2.5.1 Pengenalan BASCOM AVR... 27 2.5.2 Karakter dalam BASCOM AVR... 28 vi
2.5.3 Tipe Data... 28 2.5.4 Variabel... 29 2.5.5 Program Simulasi... 29 2.5.6 Kontrol Program... 30 2.6 Modul Wireless... 31 2.6.1 Transmitter TLP 434A... 31 2.6.2 Receiver TLP 434A... 32 2.7 Converter... 33 2.7.1 Encoder (IC HT12 E)... 33 2.7.2 Decoder (IC HT 12 D)... 35 2.8 Motor Servo... 36 2.8.1 Pensinyalan Motor Servo... 38 2.8.2 Perhitungan Pulsa-Pulsa Mostor Servo... 39 2.8.3 Pengendalian Motor Servo... 40 2.9 Reed Switch... 41 2.10 Buzzer... 41 BAB 3 PERANCANGAN DAN REALISASI... 43 3.1 Perancangan Blok Diagram... 43 3.1.1 Blok Pemancar... 43 3.1.2 Blok Penerima... 44 3.2 Perancangan Skematik Rangkaian... 46 3.2.1 Rangkaian Catudaya... 46 3.2.2 Rangkaian Pemancar... 47 3.2.3 Rangkaian Penerima... 49 3.2.4 Rangkaian Keseluruhan... 52 3.3 Perancangan Program... 54 3.3.1 Flowchart Pemancar... 54 3.3.2 Program Pemancar... 55 3.3.3 Flowchart Penerima... 58 3.3.4 Program Penerima... 59 BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA... 63 4.1 Pengujian Perangkat Keras... 63 4.1.1 Pengujian Rangkaian Catudaya... 63 4.1.2 Pengujian Pemancar... 64 4.1.3 Pengujian Penerima... 67 4.2 Pengukuran Jarak dari Pemancar ke Penerima... 68 4.3 Analisa Program... 69 4.3.1 Analisa Program Pemancar... 69 4.3.2 Analisa Program Penerima... 72 vii
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN... 75 5.1 Kesimpulan... 75 5.2 Saran... 75 DAFTAR PUSTAKA... 76 LAMPIRAN viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Komunikasi Sederhana... 5 Gambar 2.2 Bentuk Sinyal Modulasi Analog... 7 Gambar 2.3 Sinyal Modulasi Digital Amplitude Shift Keying (ASK)... 9 Gambar 2.4 Sinyal Modulasi Digital Frequency Shift Keying (FSK)... 10 Gambar 2.5 Sinyal Modulasi Digital Phase Shift Keying (PSK)... 11 Gambar 2.6 Diagram Sistem Transmisi Menggunakan Modulasi ASK... 12 Gambar 2.7 Fungsi Kerapatan Probabilitas Pada Plot Yang Sama Terhadap Nilai Kemungkinan Tegangan Yang Akan Dikirim... 15 Gambar 2.8 Area Dari Fungsi Gaussian Jatuh Di Bawah Fungsi Untuk Simbol-Simbol Lainnya... 15 Gambar 2.9 Kesalahan Berkurang Jika Amplitudo Maksimum Sinyal Ditransmisikan Atau Amplifikasi Sistem Menjadi Lebih Besar... 16 Gambar 2.10 Logika 1 Diwakili Dengan Adanya Sinyal Dan Logika 0... 17 Gambar 2.11 Blok Diagram Fungsional AT Mega 8... 18 Gambar 2.12 Konfigurasi Pin AT Mega8... 19 Gambar 2.13 Peta Memori AT Mega 8... 23 Gambar 2.14 Status Register AT Mega 8... 25 Gambar 2.15 Interface Bascom AVR... 27 Gambar 2.16 Tampilan Listing Bascom AVR... 29 Gambar 2.17 Tampilan Simulasi Hardware... 30 Gambar 2.18 Modul TLP 434A... 31 Gambar 2.19 Modul RLP 434A... 32 ix
Gambar 2.20 Sistem Pewaktuan Transmisi Pada HT12 E... 34 Gambar 2.21 Tata Letak Pin HT12 E... 34 Gambar 2.22 Tata Letak Pin Ht12 D... 35 Gambar 2.23 Sistem Mekanik Motor Servo... 37 Gambar 2.24 Pin-Pin Pada Motor Servo... 37 Gambar 2.25 Pensinyalan Motor Servo... 38 Gambar 2.26 Contoh Posisi Pada Waktu Pemberian Pulsa... 39 Gambar 17 Pergerakan Motor Servo Terhadap Perubahan Lebar Pulsa... 40 Gambar 2.28 Reed Switch... 41 Gambar 2.29 Simbol Buzzer... 42 Gambar 3.1 Blok Diagram Pemancar... 43 Gambar 3.2 Blok Diagram Penerima... 45 Gambar 3.3 Rangkaian Catudaya... 46 Gambar 3.4 Rangkaian Pemancar... 47 Gambar 3.5 Rangkaian Konverter Data Paralel ke Serial... 48 Gambar 3.6 Rangkaian Modul Pemancar ASK... 49 Gambar 3.7 Mikrokontroller AT Mega 8 Bagian Penerima... 49 Gambar 3.8 Rangkaian Modul Penerima ASK... 50 Gambar 3.9 Rangkaian Konverter Data Serial ke Paralel... 51 Gambar 3.10 Rangkaian Keseluruhan Sistem... 52 Gambar 3.11 Flowchart Pemancar... 54 Gambar 3.12 Flowchart Penerima... 58 Gambar 4.1 Rangkaian Power Supply (PSA)... 63 Gambar 4.2 Rangkaian Pemancar... 64 Gambar 4.3 Rangkaian Penerima... 67 Gambar 4.4 Posisi Pengujian Jarak Pengiriman Pemancar ke Penerima... 68 x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Fungsi Icon pada Interface BASCOM AVR... 27 Tabel 2.2 Karakter-karakter spesial pada BASCOM AVR... 28 Tabel 2.3 Tipe Data BASCOM AVR... 28 Tabel 3.1 Input-Output Mikrokontroller di Bagian Pemancar... 47 Tabel 3.2 Input-Output Mikrokontroller di Bagian Penerima... 50 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Sumber Tegangan... 64 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Input Mikrokontroller (PD2-PD3)... 65 Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Output Mikrokontroller (PC1-PC5)... 65 Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Input Mikrokontroller (PC1-PC5)... 67 Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Output Sensor (PC1-PC5)... 67 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Jarak Pengiriman dari Pemancar ke Penerima... 69 xi
1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) saat ini sangat pesat, terutama di bidang teknologi elektronika yang dapat mempengaruhi kehidupan masyarakat untuk melangkah lebih maju, berpikiran praktis, dan simple. Manusia selalu berusaha untuk menciptakan sesuatu yang dapat meringankan aktifitasnya dengan memanfaatkan teknologi. Karena dengan teknologi menjadikan segala sesuatu yang dilakukan menjadi lebih mudah. Hal ini yang mendorong perkembangan teknologi yang telah banyak menghasilkan alat sebagai piranti untuk mempermudah kegiatan manusia bahkan menggantikan peran manusia dalam suatu fungsi tertentu. Sebagai contoh, untuk membuka dan menutup pintu gerbang harus dilakukan dengan menggerakkan pintu tersebut secara manual, namun bila jarak antara rumah dengan pintu gerbang begitu jauh dan konstruksi dari pintu gerbang cukup besar, hal ini akan membuat orang semakin malas membuka pintu hingga menutupnya kembali. Oleh karena itu dibutuhkan suatu alat pengontrol untuk membuka dan menutup pintu tersebut dengan otomatis. Teknologi komunikasi nirkabel (wireless) pada saat ini pun banyak berkembang untuk memenuhi kebutuhan. Keuntungannya adalah sifat mobilitasnya yang tinggi dan tidak tergantung kepada kabel dan koneksi tetap. Jaringan wireless atau wireless network menjadi begitu sangat popular untuk dipasang dirumah-rumah atau di kantor-kantor. Ada beberapa sistem modulasi yang digunakan dalam komunikasi wireless mulai dari modulasi analog sampai modulasi digital. Sekarang ini modulasi digital menjadi pilihan karena melalui proses modulasi digital, sinyal-sinyal digital setiap tingkatan dapat dikirim ke penerima dengan baik. Pada dasarnya ada 3 macam modulasi, yaitu ASK, FSK dan PSK. Modulasi ASK merupakan salah satu sistem modulasi yang kebal terhadap noise untuk jarak yang tidak terlalu jauh.
2 Atas dasar pertimbangan itulah maka penulis memilih judul Tugas Akhir yaitu APLIKASI MODUL ASK (AMPLITUDO SHIFT KEYING) SEBAGAI MEDIA TRANSMISI UNTUK MEMBUKA DAN MENUTUP PINTU BERBASIS MIKROKONTROLLER alat ini dibuat dengan tujuan untuk mempermudah dalam membuka dan menutup pintu gerbang yang tidak efektif yang dilakukan secara manual. 1.2. Tujuan Adapun yang menjadi tujuan dari proyek Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: Merancang dan membangun prototipe pembuka dan penutup pintu satu arah berbasis mikrokontroller AT Mega 8 dengan memanfaatkan ASK (amplitude shift keying) sebagai media pengiriman data. Membangun sistem keamanan pada pintu dengan menambahkan alarm sebagai indikator peringatan apabila pintu dibuka secara paksa. 1.3. Rumusan Masalah Adapun yang menjadi rumusan masalah dalam proyek Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: Bagaimana cara membuat pembuka dan penutup pintu dengan memanfaatkan ASK (amplitude shift keying) sebagai media pengiriman data. Bagaimana cara meningkatkan sistem keamanan yang baik pada pintu. 1.4. Batasan Masalah Adapun yang menjadi batasan masalah yang akan dibahas adalah sebagai berikut: Prototipe pembuka dan penutup pintu hanya bekerja satu arah saja AT Mega 8 sebagai penggerak motor pintu Modulasi ASK (amplitude shift keying) digunakan sebagai media pengiriman data.
3 1.5. Metodologi Perancangan Metode perancangan yang digunakan dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Pembuatan Blok Diagram Pembuatan blok diagram yang disusun merupakan suatu kunci dasar menjalankan suatu program kerja dari rancangan 2. Pemilihan Komponen Dalam pemilihan komponen yang akan diambil dalam hal ini adalah komponen yang sesuai dengan kebutuhan dalam pembuatan modul. 3. Peralatan yang digunakan Pada sistem perancangan dan pembuatan proyek yang akan dikerjakan nantinya membutuhkan peralatan dan komponen yang benar-benar baik dan efisien sesuai dengan fungsinya. 4. Pengujian Komponen Dalam sistem pengujian komponen ini sangatlah penting dalam pembuatan proyek yang akan dibuat. Hal ini bertujuan untuk mengetahui apakah fungsi dari komponen yang akan digunakan baik atau tidak. 5. Pengujian Rangkaian pada protoboard Pada pengujian ini dilakukan setelah semua komponen yang di tes berfungsi dengan baik untuk mengetahui segala kendala kendala yang ada sebelum dipasang di papan PCB. 6. Realisasi Rancangan Setelah pengujian rangkaian pada protoboard selesai, komponen dipasang pada PCB. Setelah semua terpasang dengan benar maka dilakukan pengujian sistem. 7. Finishing Semua rangkaian yang telah diuji dan berjalan dengan baik sesuai dengan sistemnya masing-masing, maka dilakukan finishing yang membantu tampilan alat menjadi lebih baik sesuai dengan yang diharapkan.
4 1.6. Sistematika Penulisan Untuk memudahkan dalam pemahaman isi dan tugas akhir ini maka diuraikan penulisannya sebagai berikut: BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang,tujuan penenlitian ruang lingkup, manfaat penelitian dan sistematika penulisan. DASAR TEORI Berisi tentang dasar teori yang relevan mengenai peralatan pendukung yang digunakan baik software maupun hardware yang diperlukan untuk rancang bangun alat. PERANCANGAN DAN REALISASI Berisi mengenai dasar- dasar perancangan alat baik software maupun hardware, prinsip kerja serta pengujian masing- masing sistem. PENGUJIAN Berisi mengenai hasil perancangan alat dan pembahasan kinerja alat, serta penguji sistem. PENUTUP Berisi tentang kesimpulan yang telah di dapat setelah dilakukan penelitian dan saran sebagai wacana untuk pengembangan ke depan sistem yang telah dibuat.