Frequency Shift Keying Konsep Perangcangan

Gambar 2.6 Konfigurasi Pin Atmega 2560 [4]

2.8.1. Serial Peripheral Interface

Serial Peripheral Interface SPI merupakan salah satu jenis transmisi data serial tidak sinkron yang menghubungkan dua atau lebih perangkat mikrokontroler, dimana satu perangkat berperan sebagai master tuan dan perangkat lainnya sebagai slave hamba. Hubungan antara tuan dan hamba dapat dilihat pada Gambar 2.7. Terdapat dua buah register geser shift register 8 bit yang mempunyai peran masing-masing sebagai tuan dan hamba. Kedua register tersebut bekerja dengan masukan pulsa dari sebuah pembangkit pulsa yang dimiliki oleh tuan [12]. Secara umum ada empat jalur yang menghubungkan register tuan dengan hamba, yaitu: Source Clock SCK, Master Output Slave Input MOSI, Master Input Slave Output MISO, dan Select Slave SS. Masing-masing jalur memilki fungsi dan kegunaan yang berbeda, berikut ini adalah fungsi masing-masing jalur pada komunikasi SPI [12]: 1. SCK untuk mendistribusikan pulsa masukan kepada tuan dan hamba. 2. MOSI merupakan jalur data dari tuan menuju hamba. 3. MISO merupakan jalur data dari hamba menuju tuan. 4. SS yang berfungsi mengaktifkan hamba. Pada komunikasi SPI data-data berpindah dari tuan menuju hamba ataupun sebaliknya. Data-data tersebut berpindah satu-persatu bit seiring dengan masukan pulsa dari pembangkit pulsa. Proses perpindahan data seperti ini terlihat seperti bergeser dari tuan menuju hamba, karena itu jenis register tuan dan hamba disebut juga dengan register geser. Proses perpindahan satu siklus data akan berakhir saat telah mencapai delapan kali pergeseran [12]. Gambar 2.7 Hubungan Tuan dan Hamba pada Sistem Komunikasi SPI [12] Pengaturan komunikasi SPI pada ATmega 2560 melibatkan beberapa register, seperti: SPCR SPI Control Register, SPSR SPI Status Register, dan SPDT SPI Data Register.

2.8.1.1 SPCR

– SPI Control Register Gambar 2.8 Register Kontrol SPI SPCR [12] Gambar 2.8 memperlihatkan isi dari SPCR. SPCR terdiri dari delapan buah bit yang masing-masing memiliki fungsi dan penjelasan sebagai berikut [12]: 1. Bit 7 – SPIE: SPI Interrupt Enable. SPIE merupakan bit yang mengaktifkan fasilitas interupsi pada SPI. 2. Bit 6 – SPE: SPI Enable. SPE merupakan bit yang dapat mengaktifkan atau menonaktifkan komunikasi SPI. Jika SPE bernilai 1 tinggi maka komunikasi SPI akan aktif dan bisa digunakan, sedangkan jika bernilai 0 rendah maka komunikasi SPI tidak aktif. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. Bit 5 – DORD: Data Order. DORD merupakan bit yang mengatur urutan pengiriman data saat komunikasi data antara tuan dan hamba berlangsung. Jika DORD bernilai 1 maka urutan pengiriman dimulai dari bit Low Sign Bit LSB sedangkan jika bernilai 0 maka urutan pengiriman data dimulai dari bit Most Sign Bit MSB. 4. Bit 4 – MSTR: Master or Slave Select. MSTR merupakan bit yang mengatur posisi dari mikrokontroler apakah akan bertindak sebagai tuan atau bertindak sebagai hamba. Jika MSTR bernilai 1 maka mikrokontroler akan bertindak sebagai tuan, sedangkan jika MSTR bernilai 0 maka mikrokontroler akan bertindak sebagai hamba. Bit MSTR tidak akan dapat diatur jika pin SS di konfigurasi sebagai masukan, karena apabila pin SS di konfigurasi sebagai masukan maka penentuan mikrokontroler bertindak sebagai tuan atau hamba dilakukan dengan cara membaca level tegangan pada pin SS. 5. Bit 3 – CPOL: Clock Polarity. CPOL merupakan bit yang mengatur jenis tepian pulsa yang digunakan sebagai acuan pembacaan data. Jika CPOL bernilai 1 maka pembacaan data dilakukan setiap tepian turun, sedangkan jika bernilai 0 pembacaan data setiap tepian naik. 6. Bit 2 – CPHA: Clock Phase. CPHA merupakan bit yang mengatur fase pulsa yang digunakan, yaitu fase pulsa positif atau fase tepian pulsa negatif. Jika CPHA bernilai 1 maka fase pulsa positif diaktifkan, sedangkan jika CPHA bernilai 0 maka fase pulsa negatif yang diaktifkan. 7. Bit 1, 0 - SPR1, SPR0: SPI Clock Rate Select 1 and 0. Kedua bit ini mengatur kecepatan pulsa untuk komunikasi. Pengaturan ini hanya diberikan kepada mikrokontroler yang bertindak sebagai tuan dan tidak diberikan kepada hamba. Sehingga mikrokontroler yang bertindak sebagai hamba hanya bisa menerima pulsa hasil dari tuan dan tidak bisa menghasilkan pulsa sendiri.

2.8.1.2 SPSR

– SPI Status Register Gambar 2.9 Register Keadaan SPI SPSR [12] PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2.9 memperlihatkan isi dari SPSR. SPSR terdiri dari delapan buah bit yang masing-masing memiliki fungsi dan penjelasan sebagai berikut [12]: 1. Bit 7 – SPIF: SPI Interrupt Flag. SPIF merupakan bit yang memberikan tanda jika proses pengiriman data 1 byte 8 bit sudah selesai, karena pengiriman data dalam komunikasi SPI dilakukan per 8 bit. Jika proses pengiriman data telah selesai maka SPIF akan bernilai 1 tinggi, dan saat proses pengiriman data belum genap 8 bit, maka SPIF akan selalu bernilai 0 rendah. 2. Bit 6 – WCOL: Write Collision Flag. WCOL merupakan bit yang memberikan tanda jika terjadi proses pembacaan data pada SPDR selama komunikasi berjalan. Selama proses pembacaan data berlangsung bit WCOL akan bernilai 1. 3. Bit 5:1 – Reserved Bit. Bit-bit ini diabaikan dan harus selalu bernilai 0 rendah. 4. Bit 0 – SPI2X: Double SPI Speed Bit. SPI2X merupakan bit yang menjadikan kecepatan pulsa menjadi dua kali lipat lebih cepat, seperti terlihat pada Tabel 2.1. Hal ini berarti kecepatan komunikasi bertambah cepat dua kali lipat. Tabel 2.1 Hubungan Kecepatan Pulsa dengan Frekuensi Osilasi [12] SPI2x SPR1 SPR0 Frekuensi Pulsa f osc 4 1 f osc 16 1 f osc 64 1 1 f osc 128 1 f osc 2 1 1 f osc 8 1 1 f osc 32 1 1 1 f osc 64

2.8.1.3 SPDR

– SPI Data Register SPDR merupakan register yang digunakan untuk menyimpan data 8 bit pada komunikasi SPI [12]. Jika data yang dikirimkan lebih dari 8 bit data maka data akan tetap diterima keseluruhan, namun dipisahkan per 8 bit. Gambar 2.10 memperlihatkan isi SPDR. Gambar 2.10 Register Data SPI SPDR [12] PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.8.2. Analog to Dogotal Converter

Analog to Digital Converter ADC adalah pengubah masukan sinyal analog menjadi kode-kode digital. ADC banyak digunakan sebagai pengatur proses industri, komunikasi digital dan rangkaian pengukuran atau pengujian yang menghubungkan sensor-sensor dengan sistem komputer [5]. Gambar 2.11 ADC dengan a Sampling Rendah dan b Sampling Tinggi [5] ADC memiliki dua karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi. Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog di konversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam Sample per Second SPS [5]. Resolusi ADC menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC. Sebagai contoh: ADC 8 bit akan memiliki keluaran 8 bit data digital, ini berarti sinyal masukan dapat dinyatakan dalam 255 2n – 1 nilai diskret. ADC 12 bit memiliki 12 bit keluaran data digital, ini berarti sinyal masukan dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskret. Dari contoh diatas ADC 12 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit [5]. Prinsip kerja ADC adalah mengonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal masukan dan tegangan referensi. Sebagai contoh, bila tegangan referensi 5 volt, tegangan masukan 3 volt, rasio masukan terhadap referensi adalah 60. Jadi, jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 60 x 255 = 153 bentuk desimal atau 10011001 bentuk biner [5]. � � = � � × � �� � � � � � � 2.2 = × = � a b Beberapa mikrokontroler telah menambahkan fitur ADC kedalam sistemnya, tidak terkecuali juga IC ATmega 2560 yang memiliki 16 port ADC dengan resolusi 10 bit. Beberapa register yang digunakan untuk mengaktifkan ADC pada IC ATmega 2560, antara lain adalah: ADMUX, ADCSRB, ADCSRA, ADCL, ADCH, DIDR0, dan DIDR2 [12].

2.8.2.1 ADMUX

– ADC Multiplexing Selection Register Gambar 2.12 ADC Multiplexing Selection Register [12] Gambar 2.12 memperlihatkan bit-bit yang terdapat pada ADMUX dengan penjelasan masing-masing bit sebagai berikut: 1. Bit 7:6 – REF1:0: Reference Selection Bits. Bit-bit ini digunakan untuk memilih tegangan referensi ADC dengan pengaturan seperti terlihat pada Tabel 2.2. 2. Bit 5 – ADLAR: ADC Left Adjust Result. ADLAR merupakan bit untuk mengatur penjajaran hasil konversi ADC. Jika ADLAR bernilai 1 maka hasil konversi akan dimulai dari MSB, sedangkan jika bernilai 0 akan dimulai dari LSB. 3. Bit 4:0 – MUX 4:0: Analog Channel and Gain Selection Bits. Keempat bit ini merupakan bit yang mengatur masukan analog yang akan dihubungkan ke ADC. Tabel 2.2 Pilihan Tegangan Referensi pada ADC [12] REFS1 REFS0 Pilihan Tegangan Referensi AREF, V REF dimatikan 1 AVCC dengan kapasitor eksternal pada pin AREF 1 Tegangan referensi dalam sebesar 1,11 volt 1 1 Tegangan referensi dalam sebesar 2,56 volt

2.8.2.2 ADCSRA

– ADC Control and Status Register A Gambar 2.13 ADC Control and Status Register A [12] PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2.13 memperlihatkan bit-bit yang terdapat pada ADCSRA dengan penjelasan masing-masing bit sebagai berikut: 1. Bit 7 – ADEN: ADC Enable. Jika bit ini bernilai 1 maka fitur ADC akan aktif. Menuliskan nilai 0 pada bit ini akan mematikan fitur ADC. Nilai konversi akan secara langsung dihentikan jika fitur ADC dimatikan pada saat proses konversi dilakukan. 2. Bit 6 – ADSC: ADC Start Conversion. Dengan memberikan nilai 1 pada bit ini maka proses konversi akan dimulai untuk masing-masing nilai jika menggunakan mode konversi tunggal dan mengkorversi nilai awal jika menggunakan mode free running. 3. Bit 5 – ADATE: ADC Auto Trigger Enable. Ketika bit ini bernilai 1, picuan pada ADC akan aktif. ADC akan memulai konversi nilainya pada pinggiran positif dari sinyal picuan yang dipilih. 4. Bit 4 – ADIF: ADC Interupt Flag. Bit ini akan bernilai 1 saat konversi nilai ADC telah selesai dan data pada register ADCL dan ADCH telah diperbaharui. Nilai pada ADIF akan terhapus ketika ADC mengeksekusi sebuah interupsi yang baru. 5. Bit 3 – ADIE: ADC Interupt Enable. Menuliskan nilai 1 pada bit ini akan mengaktifkan fitur interupsi konversi nilai pada ADC. 6. Bit 2:0 – ADPS 2:0: ADC Prescaler Select Bits. Bit-bit ini menentukan nilai pembagi antara frekuensi XTAL dengan masukan pulsa pada ADC. Tabel 2.3 Pilihan Nilai Prescaler ADC [12] ADPS2 ADPS1 ADPS0 Faktor Pembagi 2 1 2 1 4 1 1 8 1 16 1 1 32 1 1 64 1 1 1 128

2.8.2.3 ADCSRB

– ADC Control and Status Register B Gambar 2.14 ADC Control and Status Register B [12] PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Gambar 2.14 memperlihatkan bit-bit yang terdapat pada ADCSRB dengan penjelasan masing-masing bit sebagai berikut: 1. Bit 7, 5, 4 – Reserved bit. Bit ini harus selalu bernilai 0. 2. Bit 3 – MUX5: Analog Channel and Gain Selection Bit. Bit ini digunakan bersama dengan bit MUX4:0 pada register ADMUX untuk menentukan masukan analog menuju ADC. 3. Bit 2:0 – ADTS2:0: ADC Auto Trigger Source. Jika bit ADATE pada ADCSRA bernilai 1, nilai pada bit-bit ini akan menentukan sumber picuan konversi ADC seperti terlihat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4 Pilihan Sumber Picuan ADC [12] ADTS2 ADTS1 ADTS0 Sumber Picuan Mode Free Running 1 Komparator Analog 1 Permintaan Interupt eksternal 0 1 1 TimerCounter 0 dengan perbandingan match A 1 TimerCounter 0 overflow 1 1 TimerCounter 1 dengan perbandingan match A 1 1 TimerCounter 1 overflow 1 1 1 TimerCounter 1 capture Event

2.8.2.4 ADCL dan ADCH

– ADC Data Register Gambar 2.15 ADC Data Register ketika ADLAR Bernilai 1 a dan Bernilai 0 b [12] Ketika konversi nilai ADC sudah selesai, hasilnya bisa ditemukan di kedua register ADCL dan ADCH. Kedua register ini memiliki kapasitas 16 bit data. Dan pembacaan nilai pada kedua register tersebut dipengaruhi oleh nilai pada bit ADLAR. Penjelasan bit-bit yang ada pada ADCL dan ADCH adalah sebagai berikut [12]: a b 1. ADC9:0 – ADC Conversion Result. Bit-bit ini berisi data hasil konversi nilai ADC, dengan perhitungan seperti persamaan berikut ini. � = � �� . 4 � � 2.3

2.9. Modul Transmitter RFM02

RFM02 merupakan modul transmitter yang bekerja menggunakan modulasi FSK untuk pita frekuensi kerja 433868915 Mhz. Modul ini memilki modul pasangan RFM01 sebagai modul receiver. Kedua modul ini mampu berkomunikasi sampai sejauh 300m di udara terbuka. Spesifikasi utama dari modul transmitter RFM02 adalah sebagai berikut [13]: 1. Tegangan suplai DC 2,2 sampai 5,4 volt. 2. Antarmuka sistem komunikasi berbasis Serial Peripheral Interface SPI. 3. Menggunakan teknologi Phase Lock Loop PLL dengan resolusi 2,5 KHz per step. 4. Menggunakan kristal osilasi 10 MHz untuk PLL. 5. Konsumsi daya rendah. 6. Kecepatan transmisi data digital mencapai 115,2 kbps. 7. Terdapat fitur: wake-up timer, automatic antenna tuning, low battery detection, dan differential antenna output. Gambar 2.16 memperlihatkan konfigurasi kaki-kaki yang terdapat pada modul transmitter RFM02 dan kegunaan dari kaki-kaki tersebut dijelaskan pada Tabel 2.5. Gambar 2.16 Konfigurasi kaki RFM02 [13] Untuk dapat mengontrol fungsi-fungsi yang terdapat pada modul transmitter RFM02, pengguna perlu memberikan instruksi melalui port SDI. Tabel 2.7 memperlihatkan instruksi-instruksi yang dimiliki oleh modul transmitter RFM02 untuk melakukan fungsinya. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Beberapa instruksi utama yang digunakan untuk proses pengiriman dan penerimaan data modul ini adalah: Configuration Setting Command, Power Management Command, Frequency Setting Command, dan Data Transmit Command. Tabel 2.5 Fungsi Kaki Modul Transmitter RFM02 [13] Kaki Keterangan Fungsi FSK DI Masukan data FSK VDD S Suplai tegangan positif SDI DI Masukan data SPI SCK DI Masukan pulsa SPI nSEL DI Pemilihan chip aktif rendah SDO DO Keluaran data serial dengan bus nIRQ DO Keluaran interrupt aktif rendah CLK DO Keluaran pulsa untuk mikrokontroler tambahan GND S Pembumian

2.9.1. Configuration Setting Command

Gambar 2.17 Keterangan Bit-bit pada Configuration Setting Command [13] Configuration setting command merupakan perintah yang diberikan kepada modul transmitter RFM02 untuk menentukan konfigurasi pengaturan beberapa parameter, seperti: pemilihan penggunaan pita frekuensi, pemilihan frekuensi pulsa keluaran, dan penggunaan nilai kapasitansi beban kristal. Nilai awal dari instruksi ini saat modul dihidupkan adalah 8008h [13]. Dengan memberikan nilai 1 pada bit 12 hingga bit 0 yang ada pada configuration setting command maka akan mengaktifkan fungsi dari bit tersebut. Tabel 2.6, 2.7, dan 2.8 menjelaskan fungsi masing-masing bit 12 hingga bit 1 pada configuration setting command [13]. Bit 12 dan bit 11 digunakan untuk memilih pita frekuensi kerja, bit 10 sampai bit 8 digunakan untuk memilih frekuensi pulsa keluaran, bit 7 sampai bit 4 digunakan untuk memilih nilai kapasitansi XTAL, sedangkan bit 3 sampai bit 0 digunakan untuk menghitung frekuensi kerja dari modul transmitter RFM02. Perhitungan frekuensi kerja modul ini dapat dilihat pada persamaan berikut ini: = − − �� � ∗ � + ∗ �� 2.4 Dimana nilai adalah nilai tengah frekuensi yang dapat dihitung seperti terlihat pada persamaan 2.5, SIGN merupakan nilai masukan FSK, dan M merupakan nilai desimal dari bit-bit m2 sampai dengan m0 yang dimasukkan nilainya pada configuration setting command. Jika nilai , SIGN, dan M diketahui maka nilai dari bisa dicari berdasarkan persamaan 2.4. Tabel 2.6 Keterangan Fungsi Bit x3, x2, x1, dan x0 [13] x3 x2 x1 x0 Kapasitansi Beban XTAL pF 8,5 1 9,0 1 9,5 1 1 10,0 … 1 1 1 15,5 1 1 1 1 16,0 Tabel 2.7 Keterangan Fungsi bit d2, d1, dan d0 [13] d2 d1 d0 Frekuensi Pulsa Keluaran MHz 1 1 1.25 1 1.66 1 1 2 1 2.5 1 1 3.33 1 1 5 1 1 1 10 Tabel 2.8 Keterangan Fungsi Bit b1 dan b0 [13] b1 b0 Pita Frekuensi MHz 315 1 433 1 868 1 1 915

2.9.2. Power Management Command

Gambar 2.18 Keterangan Bit-bit pada Power Management Command [13] PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Power management command merupakan instruksi untuk mengatur penggunaan sistem yang ada pada blok pengirim. Sebelum modul transmitter memulai pengiriman data, bit-bit yang terdapat pada power management command harus diatur terlebih dahulu. Pada instruksi ini memuat beberapa bit yang memiliki fungsinya masing-masing. Tabel 2.9 memperlihatkan fungsi masing-masing bit pada power management command [13]. Tabel 2.9 Fungsi Bit-bit pada Power Management Command [13] Bit Fungsi a1 Mengatur jenis kontrol synthesizer dan XTAL a0 Mengaktifkan penguat daya ex Mengaktifkan XTAL es Mengaktifkan synthesizer ea Mengaktifkan penguat daya eb Mengaktifkan pendeteksi baterai et Mengaktifkan wake-up timer dc Mematikan keluaran pulsa

2.9.3. Frequency Stting Command

Gambar 2.19 Keterangan Bit-bit pada Frequency Setting Command [13] Bit 11 sampai bit 0 merupakan bit-bit yang merepresentasikan nilai dari F, dimana nilai F adalah nilai frekuensi yang diberikan ke frequency setting command dan harus berada pada rentang 96 sampai 3903. Jika nilai F berada diluar cakupan maka nilai sebelumnya akan dipertahankan. Nilai tengah dari frekuensi dapat dihitung sebagai berikut [13]: = �� ∗ ∗ + 4 2.5 Dimana nilai C1 dan C2 merupakan besaran yang sudah ditentukan oleh masing- masing pilihan pita frekuensi seperti terlihat pada Tabel 2.10. Tabel 2.10 Nilai C1 dan C2 berdasarkan Pita Frekuensi [13] Pita Frekuensi MHz C1 C2 433 1 43 868 2 43 915 3 30

2.10. Modul Transceiver RFM12

RFM12 merupakan modul FSK multichannel transceiver buatan HOPE ELECTRONICS. Terdapat beberapa jenis pita frekuensi yang disediakan yaitu: 315, 433, 868, dan 915 MHz. Untuk modul RFM12-433 jenis pita frekuensi yang digunakan adalah 433 MHz, dengan cakupan frekuensi antara 430,24 MHz – 439,75 MHz. Spesifikasi dari modul transceiver RFM12 adalah sebagai berikut [14]: 1. Tegangan suplai DC antara 2,2 sampai 5,4 volt. 2. Antarmuka sistem komunikasi berbasis Serial Peripheral Interface SPI. 3. 2 jenis Keluaran RSSI, yaitu: analog dan digital. 4. Kecepatan transmisi mencapai 256 kbps untuk analog dan 115,2 kbps untuk digital. 5. Terdapat fitur Phase Lock Loop PLL. 6. Sinyal pulsa dan reset dari mikrokontroler. 7. Konsumsi daya rendah. 8. 8 bit register data TX dan 16 bit FIFO data RX. 9. Terdapat fitur: wake-up timer, automatic frequency control, data quality detection, internal data filtering dan clock recovery. Konfigurasi kaki-kaki modul transceiver RFM12 dapat dilihat pada Gambar 2.20 dengan penjabaran fungsi setiap kaki dijelaskan pada Tabel 2.11. Gambar 2.20 Konfigurasi Kaki RFM12 [14] Untuk dapat mengontrol fungsi-fungsi dan mengaktifkan penguat daya pengirim dan penerima yang terdapat pada modul transceiver RFM12, pengguna perlu memberikan instruksi melalui port SDI MOSI pada mikrokontroler. Instruksi tersebut diberikan dengan memberikan sebuah nilai heksadesimal tertentu sesuai dengan ketetapan yang sudah ditentukan. Beberapa instruksi utama yang digunakan modul transceiver RFM12 untuk proses pengiriman dan penerimaan data modul ini adalah: Configuration Setting Command, Power Management Command, Frequency Setting Command, Transmitter Register Write Command, Receiver Control Command, FIFO and Reset Mode Command, dan Receiver FIFO Read Command. Tabel 2.11 Fungsi Kaki Modul Transceiver RFM12 [14]

2.10.1. Configuration Setting Command

Gambar 2.21 Keterangan Bit-bit pada Configuration Setting Command [14] Configuration setting command merupakan perintah yang diberikan kepada modul transceiver RFM12 untuk menentukan konfigurasi pengaturan beberapa parameter, seperti: pemilihan penggunaan pita frekuensi, pengaktifan register data dan jenis FIFO, dan penggunaan nilai kapasitansi beban kristal. Nilai awal dari instruksi ini saat modul dihidupkan adalah 8008h, yang berarti pengaturan nilai kapasitansi beban kristal awal diatur pada nilai 13pF [14]. Nantinya nilai kapasitansi kristal dapat diubah-ubah dengan memasukan pengaturan digit pada bit x3 sampai x0 seperti terlihat pada tabel 2.13. Kaki Keterangan Fungsi nINTVDI DIDO Masukan Interrupt aktif rendah indikator data benar VDD S Suplai tegangan positif SDI DI Masukan data SPI SCK DI Masukan pulsa SPI nSEL DI Pemilihan chip aktif rendah SDO DO Keluaran data serial dengan bus nIRQ DO Keluaran interrupt aktif rendah FSKDATAnFFS DIDODI Masukan data FSKkeluaran datapemilihan FIFO DCLKCFILFFIT DOAIODO Keluaran pulsa bukan FIFOkapasitor filter untuk analoginterrupt FIFO, saat FIFO berlogika 1 CLK DO Keluaran pulsa untuk mikrokontroler tambahan nRES DIO Me-reset keluaran aktif rendah GND S Pembumian Bit 7 hingga bit 0 merupakan parameter yang nilainya dapat diubah. Dengan memberikan nilai 1 pada bit maka akan mengaktifkan fungsi dari bit tersebut [14]. Bit el digunakan untuk mengaktifkan penggunaan register data, sedangkan bit ef digunakan untuk mengaktifkan mode FIFO. Jika Bit el bernilai 1 menandakan bahwa register data sedang digunakan dan jika bit ef bernilai 0 maka pin DATA dan DCLK akan digunakan sebagai keluaran data dan pulsa [14]. Tabel 2.12 menjelaskan fungsi mulai dari bit b1 dan b0 pada configuration setting command. Tabel 2.12 Keterangan Bit b1 dan b0 [14] b1 b0 Pita Frekuensi MHz 315 1 433 1 868 1 1 915 Tabel 2.13 Keterangan Bit x3, x2, x1, dan x0 [14] x3 x2 x1 x0 Kapasitansi Beban XTAL pF 8.5 1 9.0 1 9.5 1 1 10.0 … 1 1 1 15.5 1 1 1 1 16.0

2.10.2. Power Management Command

Gambar 2.22 Keterangan Bit-bit pada Power Management Command [14] Penjelasan mengenai bit-bit yang terdapat pada instruksi power management command dapat dilihat pada Tabel 2.14. Nilai awal instruksi power management command saat modul dihidupkan adalah 8208h yang menandakan bahwa kristal osilasi sudah diaktifkan dengan nilai awal 13pF dan nilai osilasi kristal dapat diubah dengan mengatur konfigurasi bit x3 sampai x0 [14]. Tabel 2.14 Fungsi Bit-bit pada Power Management Command [14] Bit Fungsi er Pengaktifan keseluruhan receiver ebb Pengaktifan rangkaian baseband receiver et Switch untuk PLL dan power amplifier, serta untuk memulai transmisi jika register TX dihidupkan es Pengaktifan synthesizer ex Pengaktifan kristal osilasi eb Pengaktifan alat pendeteksi baterai ew Pengaktifan wake-up timer dc Menonaktifkan keluaran pulsa

2.10.3. Transmitter Register Write Command

Gambar 2.23 Keterangan Bit-bit pada Transmitter Register Write Command [14] Dengan menuliskan perintah ini, pengguna akan dapat menulis 8 bit data t7 sampai t0 menuju ke register pengirim data, dengan syarat bit el pada configuration control command harus bernilai 1. Nilai awal instruksi ini saat modul dihidupkan adalah B8AAh. Nila B8h merupakan nilai inisialisasi untuk pengiriman 8 bit data. Nilai dari 8 bit data akan mengikuti nilai inisialisasi tersebut. Jika data yang akan dikirimkan lebih dari 8 bit maka proses pengiriman data dapat diulang sampai seluruh data berhasil dikirimkan [14].

2.10.4. FIFO and Reset Mode Command

Gambar 2.24 Keterangan Bit-bit pada FIFO and Reset Mode Command [14] Nilai awal instruksi ini saat modul dihidupkan adalah 0xCA80h. berikut ini adalah fungsi masing-masing bit pada instruksi FIFO and reset mode command [14]: 1. Bit 7:4 - FIFO IT Level. FIFO akan menghasilkan IT ketika jumlah data yang diterima mencapai level ini 2. Bit 2 – al. Bit ini digunakan untuk memilih kondisi masukan FIFO saat memulai pengisian data. Jika bernilai 0 maka FIFO akan diisi dengan karakter sinkonisasi, sedangkan jika bernilai 1 maka masukan akan selalu diisi oleh data. 3. Bit 1 – ff. Dengan memberikan nilai 1 pada bit ini akan mengaktifkan FIFO sesaat setelah karakter sinskronisasi diterima. 4. Bit 0 – dr. Bit ini akan mematikan mode reset jika diberi nilai 1.

2.10.5. Receiver FIFO Read Command

Gambar 2.25 Keterangan Bit-bit pada Receiver FIFO Read Command [14] Dengan menuliskan nilai B000h pada receiver FIFO read command, kontroler akan membaca 8 bit data dari penerima data FIFO, dengan syarat bit ef pada configuration control command harus bernilai 1 [14]. Pembacaan data 8 bit dilakukan setelah instruksi B000h dituliskan melalui pin SDI. Jika data yang di baca lebih dari 8 bit maka proses pembacaan data akan berulang sampai ada karakter yang menandai berakhirnya pembacaan data [14]. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29 BAB 3 RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Konsep Perangcangan

Perancangan perangkat GCS mengacu pada blok diagram model sistem pada Gambar 3.1. Perangkat GCS menggunakan dua buah modul komunikasi, karena saat wahana beroperasi pada pengendalian manual komunikasi data dan komunikasi perangkat navigasi berjalan bersamaan. Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem GCS Bagian di dalam Kotak dengan Garis Putus-putus Blok diagram yang tersusun di dalam GCS memiliki peranannya masing-masing. Berikut ini adalah penjelasan fungsional masing-masing blok diagram pada GCS: a. Tombol power digunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan perangkat GCS. b. Keypad 4x4 digunakan untuk memilih jenis pengendalian wahana dan memberikan koordinat tujuan latitude-longitude saat wahana dioperasikan pada pengendalian autonomous. Gambar 3.2 menunjukkan tombol-tombol yang terdapat pada keypad 4x4. Mikro- kontroler A Mikro- kontroler B Perangkat navigasi Keypad 4x4 Sensor GPS dan Kompas Sensor Inertial Measurement Komunikasi perangkat navigasi Komunikasi Transceiver A Transceiver B Layar Penampil Motor 1, 2, 3, dan 4 ESC 1, 2, 3, dan 4 data Transmitter Receiver Tombol power III Saat memilih jenis pengendalian, dengan menekan tombol 1 maka pengguna akan mengaktifkan pengendalian manual dan dengan menekan tombol 2 maka pengguna akan mengaktifkan pengendalian autonomous. Nilai latitude-longitude dapat diberikan dengan menekan angka-angka yang tertera pada keypad. Dan dengan menekan tombol maka koordinat akan dikunci kemudian dikirimkan ke wahana. Gambar 3.2 Keypad 4x4 [16] c. Pada perangkat GCS juga dilengkapi dengan perangkat navigasi yang digunakan pada saat pengendalian manual diaktifkan. Perangkat navigasi memuat dua buah tuas dengan masing-masing tuas memiliki 4 Degrees of Freedom DOF. Tuas pertama akan menggerakkan wahana ke atas dan ke bawah serta memutar ke kanan dan ke kiri, sedangkan tuas kedua akan menggerakkan wahana ke depan dan ke belakang serta ke kanan dan ke kiri. d. Mikrokontroler merupakan komponen yang akan memproses data-data yang berkaitan dengan wahana. Data-data tersebut dijabarkan pada Tabel 3.1. e. Penampil layar berfungsi sebagai media visualisasi data-data yang diterima dari wahana pada GCS. Keterangan data yang divisualisasikan pada layar penampil terdapat pada Tabel 3.1. f. Modul transceiver digunakan sebagai pemancar transmitter atau penerima receiver secara bergantian, tergantung dari mikrokontroler mengirimkan data ke wahana atau menerima data dari wahana. g. Modul transmitter diaktifkan saat pengguna memilih jenis pengendalian manual. Modul ini akan mengirimkan data navigasi dari GCS menuju wahana. Sedangkan komunikasi data tetap dilakukan melalui modul transceiver. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 3.1 Keterangan Data-Data yang Diolah pada GCS No Jenis Pengendalian Data yang dikirim ke wahana Data yang diterima dari wahana ditampilkan pada LCD 1 Manual Arah navigasi kiri Ketinggian wahana Arah navigasi atas Kecepatan motor 1 Arah navigasi kanan Kecepatan motor 2 Arah navigasi bawah Kecepatan motor 3 Putar kiri Kecepatan motor 4 Putar kanan Naik Turun 2 Autonomous Koordinat tujuan Koordinat wahana

3.2. Rancangan Perangkat Keras

Perangkat keras yang terdapat pada prototipe GCS terbagi kedalam dua bagian, yaitu: komponen elektronik dan komponen mekanik.

3.2.1. Komponen Elektronik

Berdasarkan blok diagram sistem terlihat seperti pada Gambar 3.1, komponen elektronik yang terdapat pada sistem GCS dapat dibagi kembali menjadi 3 bagian, yaitu: masukan, proses, dan keluaran. Seperti terlihat pada Gambar 3.3, bagian masukan terdiri dari komponen keypad 4x4 dan perangkat navigasi. Keypad 4x4 digunakan dengan alasan mudah ditemukan di pasaran dan memiliki dimensi yang cukup tipis. Bagian proses terdiri dari mikrokontroler, modul transceiver, dan modul transmitter. Mikrokontroler yang digunakan adalah IC ATmega 2560 dengan shield Arduino karena memilki dua buah port komunikasi SPI yang bisa dihubungkan dengan modul transceiver dan transmitter. Modul RFM12 dan modul RFM02 akan digunakan sebagai modul transceiver dan transmitter karena menyediakan antarmuka SPI untuk berkomunikasi dan memiliki kecepatan transmisi data digital sampai 115.2 kbps. Bagian keluaran hanya terdiri dari layar penampil. Layar LCD dengan resolusi 16x2 akan digunakan sebagai media penampil karena jumlah karakter pada layar LCD sudah cukup untuk menampilkan data-data yang berhubungan dengan wahana. Gambar 3.3 Pembagian Komponen Elektronik

1. Bagian Masukan

Pada bagian masukan terdapat dua buah komponen elektronik, yaitu: keypad dan perangkat navigasi. Keypad 4x4 mempunyai delapan buah kaki, dimana empat buah kaki mewakili tombol secara baris dan 4 buah lainnya mewakili tombol secara kolom. Gambar 3.4 memperlihatkan jalur rangkaian keypad 4 x 4. Kedelapan keluaran tersebut akan dihubungkan ke port D ATmega 2560, karena pada port ini tidak digunakan untuk fitur yang lain. Gambar 3.4 Rangkaian Keypad 4 x 4 [16] Perangkat navigasi terdiri dari dua buah tuas, dengan spesifikasi masing-masing tuas memiliki 4 DOF. Perangkat navigasi yang digunakan dalam penelitian ini memanfaatkan kedua buah tuas pada modul joystick Universal Serial Bus USB. Keluaran data pada modul tersebut akan dihubungkan ke masukan ADC pada mikrokontroler. Gambar 3.6 memperlihatkan gambar rangkaian perangkat navigasi dimana potensiometer-potensiometer tersebut dimanfaatkan dari tuas yang terdapat pada joystick seperti terlihat pada Gambar 3.5 Keluaran LCD 16x2 Proses Mikrokontroler MEGA 2560 Modul Transceiver RFM12 Masukan Keypad 4x4 Perangkat Navigasi Modul Transmitter RFM02