PERANCANGAN SISTEM PENGUKUR JARAK ANTARA 2 TITIK WIRELESS XBEE PRO BERDASARKAN NILAI RSSI SKRIPSI AHMAD DENY ANDIKA

  

PERANCANGAN SISTEM PENGUKUR JARAK

ANTARA 2 TITIK WIRELESS XBEE PRO

BERDASARKAN NILAI RSSI

SKRIPSI

AHMAD DENY ANDIKA

080801040

  

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

  

PERANCANGAN SISTEM PENGUKUR JARAK ANTARA 2 TITIK

WIRELESS XBEE PRO BERDASARKAN NILAI RSSI

  SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

  AHMAD DENY ANDIKA 080801040

  DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  

PERSETUJUAN

  Judul : PERANCANGAN SISTEM PENGUKUR JARAK ANTARA 2 TITIK WIRELESS XBEE PRO BERDASARKAN NILAI RSSI Kategori : SKRIPSI Nama : AHMAD DENY ANDIKA Nomor Induk Mahasiswa : 080801040 Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

  ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

  Diluluskan di Medan, 20 Agustus 2013

  Pembimbing II Pembimbing I Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc Dr. Poltak Sihombing, M.Komp NIP. 197407162008121002 NIP. 196203171991021001 Medan, Agustus 2013 Diketahui/Disetujui oleh : Departemen Fisika FMIPA USU Ketua Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

  

PERNYATAAN

  PERANCANGAN SISTEM PENGUKUR JARAK ANTARA 2 TITIK WIRELESS

  XBEE PRO BERDASARKAN NILAI RSSI SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

  Medan, 20 Agustus 2013 AHMAD DENY ANDIKA 080801040

  

PENGHARGAAN

  Alhamdulillahirobbil’alamin, Segala puji dan syukur bagi Allah Subhanahuwata’ala yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.

  Skripsi ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar sarjana pada Program Studi Fisika(S1) pada Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

  Penulis menyadari bahwa tersusunnya Skripsi ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada Yth.:

  1. Bapak Dekan Dr. Sutarman Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

  2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

  3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku Sekretaris Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

  4. Bapak Dr. Polak Sihombing, M.Komp selaku dosen pembimbing 1 yang telah memberikan bimbingan, masukan, saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian skripsi ini.

  5. Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M.Sc selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

  6. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Fisika SI Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

  7. Kedua orang tua penulis Ayahanda Dharmawi dan Ibunda Armah serta saudara kandung (Ahmad Suhairy & Yuska Aprila) atas dukungannya, doa, motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini .

  8. Sahabat terbaik saya Mutiara Sejati yang telah memberikan pikiran positif agar saya tetap semangat dalam mengerjakan skripsi ini.

  9. Keluarga di Binjai yang telah memberikan tempat dan dukungan untuk melaksanakan skripsi ini.

  10. Teman-teman seperjuangan dan Senior yang telah banyak membantu dalam proses pengerjaan skripsi ini (Bang Hendrik, Bang Oki, Ajir, Veros , Surya, Sahril, Adi) Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini.

  Semoga skripsi ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

  Amin Yaa Rabbal’alamin Medan, Agustus 2013

  Hormat Saya, Penulis

  

Perancangan Sistem Pengukur Jarak Antara 2 Titik Wireless Xbee Pro

Berdasarkan Nilai RSSI

  ABSTRAK Pengukuran jarak berdasarkan nilai RSSI memberikan overhead komunikasi yang rendah dan kesulitan yang rendah dibandingkan berdasarkan nilai RTT karena nilai yang didapat akan selalu berubah dan tidak dapat ditentukan perubahannya. Dalam penelitian ini, pertama menganalisa teori tentang pengukuran jarak menggunakan RSSI dan pengaruhnya, kemudian menggunakan model nilai rata-rata untuk memproses data dari Xbee Pro ZB. Nilai RSSI yang didapat diproses oleh mikrokontroller ATMega328P dan kemudian dikirim ke Visual Basic pada PC untuk dianalisa ke jarak. Setelah penelitian dilakukan, diperoleh kesimpulan bahwa pengukuran kesalahan rata-rata adalah 2,35 meter dengan jarak sebenarnya 5-90 meter.

  Kata kunci : RSSI , Xbee Pro ZB, model rata-rata

  

Design of Distance Measurement System Between Two Nodes Wireless

Xbee PRO Based on RSSI

  ABSTRACT Distance measurement based on RSSI provides low communication overhead and low complexity than based on RTT values because obtained values will always change and the change can’t be determined. In this project, first analyze the theory of distance measurement using RSSI and the influence, and then use the mean value model to processing data from XBee Pro ZB platform. The RSSI value obtained is processed by a microcontroller ATMega328P and then sent to the Visual Basic on a PC to be analyzed into a distance. After the project is done, it is concluded that the average measurement error is 2.35 meters with the actual distance of 5-90 meters.

  Keywords: RSSI, Xbee Pro ZB, mean model

  Halaman Persetujuan ii Pernyataan iii Penghargaan iv Abstrak vi Abstract vii Daftar Isi viii Daftar Tabel xi Daftar Gambar xii

  

BAB I PENDAHULUAN 1

  1.1 Latar Belakang 1

  1.2 Permasalahan 2

  1.3 Batasan Masalah 2

  1.4 Tujuan Penelitian 3

  1.5 Manfaat Penelitian 3

  1.6 Metode Penulisan 3

  1.7 Tempat Penelitian 3

  1.8 Sistematika Penulisan 4

  

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

  2.1 Received Signal Strength Indicator 5

  2.1.1 Model Shadowing 5

  2.2 Gelombang Radio 6

  2.3 Spread Spectrum 7

  2.3.1 Sistem DSSS 8

  3.2.5. Rangkaian LCD 35

  3.1 Metode Penelitian 30

  3.2 Perancangan alat 31

  3.2.1. Diagram Blok Rangkaian 31

  3.2.2. Flowchart 32

  3.2.3. Rangkaian Mikrokontroller ATMega328P 33

  3.2.4. Rangkaian Atmega16U2 34

  3.2.5. Rangkaian Power Supply 36

  2.9 Liquid Crystal Display (LCD) 2x16

  3.3 Perancangan Perangkat keras 38

  3.3.1. Perancangan Xbee Pro Series 2 dengan Atmega328P 38

  3.4 Flowchart pada Mikrokontroller dan Visual Basic (PC) 39

  3.4.1. Remote Mikrokontroller 39

  3.4.2. Local Mikrokontroller 39

  3.4.3. Visual Basic (PC)

  28 BAB III PERANCANGAN SISTEM 30

  2.8.3 Fitur Mikrokontroller Atmega16U2 26

  2.4 Modul Wireless Radio frekuensi 2,4 Ghz Xbee Pro 11

  2.6.3. AT Command Response

  2.5 Setting Alamat Modul Xbee Pro (AT command) 13

  2.6 API Mode 14

  2.6.1. Zigbee Receive Packet

  16

  2.6.2. AT Command Request

  17

  19

  2.8.2 Konfigurasi Pin ATMega328 24

  2.7 Deskripsi Command

  20

  2.7.1 DB (Receive Signal Strength) Command 20

  2.8 Mikrokontroller

  21

  2.8.1 Fitur AVR ATMega328 22

  42

  4.1 Pengujian Rangkaian

  43

  4.1.1. Pengujian Rangkaian Power Supply 43

  4.1.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega328P 43

  4.1.3. Pengujian Rangkaian LCD 2x16 44

  4.2 Pengujian Program Untuk Menghasilkan Nilai RSSI 45

  4.3 Pengujian Keseluruhan Sistem

  48

  4.3.1. Pengujian Pada Jarak 1 Meter 48

  4.3.2. Pengujian Pada Jarak 5 m - 90 m 49

  4.3.3. Analisa Nilai RSSI ke Jarak

  49

  4.3.4 Pengujian Pada Jarak 100 m - 200 m

  53 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 55

  5.1 Kesimpulan 55

  5.2 Saran 55 Daftar Pustaka 57 Lampiran

  59

  

DAFTAR TABEL

  Halaman Tabel 1 Indeks path loss untuk lingkungan yang berbeda-beda 6 Tabel 2 Nama-nama band yang terdapat dalam spektrum frekuensi radio 7 Tabel 3 Nama API frame dan Nilainya 15 Tabel 4 Urutan jenis frame Zigbee RX packet 16 Tabel 5 Urutan frame AT Commant Request 18 Tabel 6 Urutan frame AT Command Response 19 Tabel 7 Konfigurasi Port B 25 Tabel 8 Konfigurasi Port C 25 Tabel 9 Konfigurasi Port D 26 Tabel 10 Koneksi antara modul LCD dengan mikrokontroller 36 Tabel 11 Data RSSI pada jarak 1 meter 48 Tabel 12 Hasil pengujian nilai rata-rata RSSI yang diperoleh vs jarak sebenarnya 49 Tabel 13 Hasil analisa jarak yang diperoleh vs jarak sebenarnya (untuk 5-90m) 50 Tabel 14 Hasil pengujian nilai rata-rata RSSI dan hasil analisa jarak yang diperoleh vs jarak sebenarnya (untuk 100-200m) 53

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman