BAB 3 PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini akan dijelaskan secara umum perancangan sistem pengingat pada kartu antrian dengan memanfaatkan gelombang radio, yang terdiri dari beberapa bagian yaitu blok diagram sistem, perancangan perangkat keras dan perancangan piranti lunak. 3.1 Blok Diagram Sistem Gambar 3.1 Blok Diagram Perancangan Sistem 43
44 Gambar 3.2 Blok Diagram Perancangan Sistem (Hardware) PC mengirim data yang berisi bit-bit nomor antrian tertentu ke sistem Transmitter melalui serial port DB9. Pada sistem Transmitter, terdapat Regulator RS 232 yang memiliki tujuan agar Transmitter dapat berkomunikasi dengan PC. Data yang diterima oleh MCS akan dikirimkan ke modul Transmitter. Kemudian modul Transmitter akan meneruskan data tersebut, yang berupa sinyal ke modul Receiver yang terdapat pada kartu. Receiver akan selalu memeriksa keberadaan sinyal. Apabila terdapat sinyal, maka MCS akan memerintahkan LED dan buzzer untuk off tetapi bila data yang dikirimkan oleh transmitter sesuai dengan data yang terdapat pada kartu receiver, maka lampu hijau akan menyala dan buzzer akan berbunyi dengan interval yang pendek.
45 Sebaliknya, apabila sinyal hilang dalam selang waktu 3 detik, MCS akan menyalakan LED merah dan Buzzer. Pada keadaan ini (out of range), buzzer akan mengeluarkan bunyi yang panjang. Setiap kartu antrian diberikan ID tertentu yang dapat diubah agar dapat diidentifikasikan. Pada alat penulis, ID dapat diset dengan menggunakan dip switch, dimana bit terkecil berada pada switch sebelah kiri. Misal, nomor yang akan diset yaitu nomor 5, maka bit yang berlaku yaitu 1010, dimana nilai 1 terjadi ketika switch digeser keatas dan nilai 0 terjadi ketika switch digeser kebawah. Ketika PC memanggil kartu antrian nomor 1, maka kartu yang akan berbunyi adalah kartu dengan nomor antrian 3 agar terdapat selang waktu, sehingga pemegang kartu nomor urut 3 memiliki cukup waktu untuk kembali ke counter. 3.2 Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras terdiri dari : PC yang berfungsi untuk memanggil nomor antrian Transmitter yang terdiri dari: o Sistem minimum mikrokontroller MCS AT89C51 yang berfungsi untuk mengatur kerja sistem keseluruhan, antara lain mengatur komunikasi antara sistem dengan komputer melalui protokol komunikasi RS-232 / MAX 232, melakukan pengecekan apakah terdapat data baru dari PC,
46 serta memproses bit-bit nomor antrian agar dapat dikirimkan ke modul transmitter. o Modul Transmitter TLP 434A yang berfungsi untuk mengirimkan bit-bit nomor antrian yang dimodulasikan melalui gelombang pembawa / carrier. Receiver yang terdiri dari: o Modul Receiver yang berfungsi untuk menerima sinyal dan data serta meneruskannya ke mikrokontroller MCS AT89C51 untuk diolah. o Sistem minimum mikrokontroller MCS AT89C51 berfungsi sebagai kontrol utama, antara lain melakukan pengecekan keberadaan sinyal, melakukan pengecekan data yang diterima, serta mengontrol nyala LED serta bunyi buzzer. Perancangan piranti lunak terdiri dari : Pemrograman pada MCS AT89C51 dengan menggunakan bahasa assembly. Penggunaan Bahasa Visual Basic sebagai user interface. 3.2.1 Transmitter Transmitter terhubung dengan PC melalui serial connector terdiri dari Mikrokontroller MCS AT89C51
47 IC RS232 / MAX232 Modul Transmitter TLP 434A Modul power supply. Gambar 3.3 Transmitter 3.2.1.1 Mikrokontroller MCS AT89C51 Mikrokontroller MCS AT89C51 merupakan modul / komponen utama yang bertugas untuk mengatur kerja sistem keseluruhan, antara lain mengatur komunikasi antara sistem dengan komputer melalui
48 protokol komunikasi RS-232 / MAX 232, melakukan pengecekan apakah terdapat data baru dari PC, serta memproses bit-bit nomor antrian agar dapat dikirimkan ke modul transmitter. Untuk dapat beroperasi, catu daya yang diberikan kepada MCS AT89C51 yaitu sebesar 5 volt. Kapasitas flash memori AT89C51 yaitu sebesar 4Kbyte dan memiliki 128 byte RAM. Kecepatan transfer bit dari MCS menuju pemancar TLP 434A bervariasi, tergantung dari data yang akan dikirim. Kecepatan pengiriman bit 0000 dengan bit 1111 berbeda, dikarenakan adanya instruksi pengenalan bit pada MCS. Mikrokontroller yang penulis gunakan yaitu MCS AT89C51 yang merupakan mikrokontroller produksi ATMEL. Gambar 3.4 Mikrokontroller MCS AT89C51
49 3.2.1.2 RS 232 / MAX 232 Fungsi utama dari MAX 232 yaitu sebagai pengatur level tegangan, agar tegangan pada transmitter dapat dikenali oleh PC ketika berinteraksi. Dengan adanya tegangan yang sama antara PC dengan Transmitter, maka PC dan Transmitter dapat berkomunikasi. MAX-232 sebagai jalur komunikasi serial antara MCS AT89C51 dengan komputer (PC) memiliki baud rate sebesar 9600 baud per second. Gambar 3.5 MAX 232 3.2.1.3 Modul TLP 434A TLP 434A merupakan modul transmitter yang berfungsi untuk memodulasikan sinyal data ke sinyal pembawa/carrier. Teknik modulasi yang digunakan oleh TLP 434A yaitu dengan ASK (Asynchronous Shift Keying). Frekuensi kerja dari TLP 434A yaitu sebesar 433,92 MHz dan berada pada spektrum frekuensi UHF. Daya yang dibutuhkan untuk mengoperasikan TLP 434A yaitu sebesar 2 12 Volt, dimana
50 penggunaan tegangan yang semakin tinggi akan mempengaruhi jarak jangkauan sinyal menjadi lebih jauh. Kecepatan pengiriman data (data rate) yaitu 512 bps sampai dengan 200 Kbps. Proses pengiriman data yaitu data yang berupa bit-bit dikirimkan / dimodulasikan satu per satu (bit per bit) sampai selesai. Gambar 3.6 Modul TLP 434A 3.2.1.4 Modul Power supply Rangkaian Catu Daya Transmitter menggunakan regulator 7805 dan 7809 sebagai penstabil tegangan. Daya yang dikeluarkan oleh power supply untuk sistem yaitu sebesar 5 volt DC dan 9 volt DC. 5 volt DC dialirkan ke sistem selain modul Transmitter, sedangkan 9 volt DC dialirkan hanya ke modul Transmitter. Tujuannya yaitu untuk mendapat jarak jangkauan yang lebih jauh ketika modul transmitter diberi tegangan yang lebih besar.
51 Gambar 3.7 Modul Power supply Transmitter 3.2.2 Receiver Receiver terdiri dari : Mikrokontroller MCS AT89C51 Modul Receiver RLP 434A Dip Switch LED + Buzzer Modul battery indicator Modul power supply.
52 Gambar 3.8 Receiver 3.2.2.1 Mikrokontroller MCS AT89C51 MCS AT89C51 merupakan komponen pengatur utama pada sistem receiver. Fungsi dari MCS AT89C51 yaitu selalu mengecek keberadaan sinyal yang diterima oleh modul receiver, melakukan verifikasi sinyal yang diterima, melakukan verifikasi data yang diterima, mengolah data serta sinyal yang diterima untuk mengaktifkan/menonaktifkan buzzer serta LED.
53 Gambar 3.9 Mikrokontroller MCS AT89C51 3.2.2.2 Modul RLP 434A RLP 434A memiliki fungsi sebagai demodulator, yaitu mengubah sinyal informasi yang menumpang pada sinyal carrier menjadi nilai yang dapat dibaca oleh mikrokontroler. Frekuensi kerja dari RLP 434A yaitu sebesar 433,92 MHz dan berada pada spektrum frekuensi UHF. Daya yang dibutuhkan untuk mengoperasikan TLP 434A yaitu sebesar 3,3 6 Volt, dimana penggunaan tegangan yang optimal berada pada tegangan 5,0 volt. Pada modul RLP 434A terdapat pin EN (enable) yang berfungsi menyerupai sebuah gerbang / gate. Pin EN (enable) bekerja secara active low, dimana ketika pin tersebut diberi logic low, maka modul RLP434A akan aktif.
54 Gambar 3.10 Modul RLP 434A 3.2.2.3 Dip Switch Dip switch berfungsi sebagai penanda kartu / indentitas kartu. Dengan adanya Dip Switch, maka identitas kartu dapat diubah dengan cara mengubah posisi switch. 3.2.2.4 LED + Buzzer Fungsi LED dan Buzzer pada sistem receiver yaitu sebagai penanda / notificator. Apabila modul receiver tidak menerima sinyal, maka MCS akan memerintahkan LED merah untuk menyala dan Buzzer mengeluarkan bunyi dengan interval yang panjang. Apabila terdapat sinyal, namun belum data yang diterima belum sesuai / cocok, maka semua LED dan Buzzer akan off. Ketika data yang diterima sesuai /
55 cocok, maka MCS akan memerintahkan LED hijau untuk berkedip dan buzzer mengeluarkan bunyi dengan interval yang lebih pendek. 3.2.2.5 Modul Battery Indicator Low battery monitor berguna untuk mendeteksi penurunan tegangan pada baterai 9 volt yang digunakan, jika tegangan pada baterai sudah berkurang sampai 7 volt atau lebih rendah, maka LED low batt akan menyala. Rangkaian ini menggunakan IC op-amp 741 sebagai komparator (pembanding). Cara kerja rangkaian ini adalah membandingkan tegangan VCC yang konstan (+5V) dengan tegangan dari baterai 9 volt yang lama kelamaan akan mengalami penurunan. Tegangan +5V dihubungkan ke pin non inverting (+) op-amp melalui pembagi tegangan, sedangkan tegangan baterai dihubungkan ke pin inverting (-) op-amp melalui pembagi tegangan yang menggunakan resistor variabel. Resistor variabel ini berguna untuk mengatur batas tegangan terendah yang diperkenankan untuk menyalakan LED low batt. Jika baterai belum mengalami penurunan tegangan, maka tegangan yang masuk ke pin inverting akan lebih besar daripada tegangan di pin non inverting, sehingga output komparator adalah low dan LED tidak akan menyala; sedangkan jika baterai sudah mengalami penurunan tegangan yang signifikan sehingga tegangan yang masuk ke
56 pin inverting lebih rendah daripada tegangan di pin non inverting, maka output komparator adalah high, yang menyebabkan LED menyala. Gambar 3.11 Modul Battery Indicator 3.2.2.6 Modul Power supply Rangkaian Catu Daya Receiver menggunakan regulator 7805 sebagai penstabil tegangan. Daya yang dikeluarkan oleh power supply untuk sistem yaitu sebesar 5 volt DC.
57 Gambar 3.12 Modul Power supply Receiver 3.3 Perancangan Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak terbagi atas perangkat lunak pada MCS AT89C51 dan pada PC. Perangkat lunak pada MCS menggunakan bahasa pemrograman assembly, sementara perangkat lunak pada PC menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic sebagai user interface.
58 3.3.1 Perancangan Perangkat Lunak pada MCS 3.3.1.1 MCS pada Transmitter Gambar 3.13 Diagram Alir Program Transmitter Pada diagram alir MCS pada Transmitter, langkah pertama yaitu dilakukan inisialisasi MCS, serial dan modul Transmitter. Yang dilakukan pada proses inisialiasi ini yaitu mengaktifkan atau mengenable timer 0 dan timer 1. Kemudian program utama akan mengecek apakah ada data serial baru yang masuk atau tidak. Jika terdapat data serial yang masuk, maka akan dilakukan proses pengiriman data. Pada proses persiapan pengiriman data, modul Transmitter akan diaktifkan dengan memberi sinyal 1. Setelah modul Transmitter diaktifkan, data pun dikirim. Jika masih ada sisa data yang harus dikirim, maka program
59 akan mengulang proses pengiriman data hingga selesai. Apabila semua data sudah selesai dikirim, dilakukan pengaturan timer agar tidak terjadi kesalahan pengiriman / penumpangan data. Jika tidak terdapat data yang masuk dari serial port, maka sistem akan melakukan looping hingga ada data yang diterima. Dalam proses looping ini, terdapat delay selama 10 ms. 3.3.1.2 MCS pada Receiver Gambar 3.14 Diagram Alir Program Receiver
60 Pada diagram alir MCS pada Receiver, langkah pertama yaitu dilakukan inisialisasi MCS dan modul Transmitter. Kemudian sistem akan mengecek keberadaan sinyal yang masuk ke modul receiver. Jika tidak terdapat sinyal, maka sistem akan melakukan delay selama 3 s. Apabila dalam selang waktu 3 s sinyal yang dicari masih belum ditemukan, maka MCS akan memerintahkan LED merah untuk menyala dan buzzer untuk mengeluarkan bunyi dengan interval yang panjang. Dalam proses ini, MCS memerintahkan untuk selalu mengecek keberadaan sinyal. Apabila terdapat sinyal yang masuk, maka MCS akan memerintahkan LED dan Buzzer untuk off. Ketika sinyal sudah ditemukan, MCS juga selalu mengecek data yang masuk. Apabila format data yang masuk sudah sesuai, maka MCS akan memerintahkan LED hijau untuk berkedip dan Buzzer untuk mengeluarkan bunyi dengan interval yang pendek. Dalam keseluruhan proses ini, sistem selalu mengecek sinyal serta data yang ada secara berulang-ulang sehingga membentuk rangkaian closed loop.
61 3.3.2 Perancangan Perangkat Lunak User Interface Gambar 3.15 Diagram Alir Program User Interface Pada diagram alir user interface, pertama-tama dilakukan inisialisasi sistem untuk melakukan pengecekan port yang digunakan. Setelah dilakukan pengecekan, user dapat mengubah COM port sesuai dengan port yang digunakan. Apabila port yang digunakan berubah, maka perlu dilakukan reconnect serial port agar program dapat membuka port yang digunakan. Setelah itu, program akan terus menunggu apakah tombol Nomor berikutnya ditekan atau tidak, bila tombol ditekan, maka nomor pada display akan bertambah 1 dan
62 program langsung mengirim data ke serial port. Jika tombol Nomor berikutnya belum ditekan, maka program akan menunggu juga apakah tombol Reset No ditekan. Jika tombol Reset No ditekan, maka akan keluar message box berisi button yes dan no. Apabila tombol yes ditekan, maka nomor antrian pada display akan berubah menjadi 01,sedangkan bila tombol no ditekan, maka sistem akan kembali ke keadaan semula. Apabila tombol Reset No tidak ditekan, maka program akan menunggu tombol keluar untuk ditekan. Apabila tombol keluar ditekan, maka akan muncul juga message box berupa yes dan no. jika tombol yes ditekan, maka sistem akan keluar, sedangkan bila tombol no ditekan, maka akan kembali ke tampilan awal. Sedangkan bila tombol keluar belum ditekan, maka program akan menunggu sampai ada input dari user.
63 Berikut adalah perancangan layar pada PC: Gambar 3.16 Perancangan Tampilan Program User Interface Keterangan gambar 3.16: 1. Display nomor antrian. 2. Button untuk mengembalikan nomor antrian menjadi 01. 3. Button untuk melanjutkan nomor antrian. 4. Combo box untuk memilih COM Port yang digunakan. 5. Button untuk mengaktifkan serial port yang telah di pilih. 6. Button untuk keluar dari program VB6 kartu antrian.
64 Cara penggunaan dari aplikasi user interface ini yaitu, pertama kali user memilih COM Port (4) sesuai dengan port yang digunakan untuk menghubungkan antara PC dengan modul transmitter. Setelah user memilih COM Port(4), klik pada RECONNECT SERIAL PORT(5) agar PC melakukan inisialisasi port. Apabila user ingin melakukan pemanggilan nomor antrian maka user dapat meng-klik pada NOMOR BERIKUTNYA(3), sehingga nomor antrian akan bertambah. Apabila user ingin mengulang nomor antrian menjadi 1, klik button RESET NO(2) agar nomor antrian(1) kembali menjadi keadaan awal. 3.4 Rancang Bangun Berikut ini adalah rancang bangun sistem Transmitter dan Receiver. Transmitter Gambar 3.17 Rancang Bangun Sistem Transmitter
65 Receiver Gambar 3.18 Rancang Bangun Sistem Receiver