Analisa Pengaruh Jarak dan Kecepatan Terhadap Pembacaan RFID untuk Aplikasi Pintu Tol Otomatis

ANALISA PENGARUH JARAK DAN KECEPATAN TERHADAP PEMBACAAN RFID UNTUK APLIKASI PINTU TOL OTOMATIS

Laporan ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program Sarjana di Jurusan Teknik Elektro

Oleh :

Kurniawan Ongko Wijoyo 13105012

Dosen Pembimbing : Muhammad Aria, MT.

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA 2009

Alhamdulillah hirabbil ‘alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T. karena atas nikmat dan karunia-Nya-lah penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program S1 di Jurusan Teknik Elektro. Penulis sangat menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak untuk perbaikan dan penyempurnaan laporan tugas akhir ini.

Dalam pembuatan laporan tugas akhir ini, banyak pihak yang telah memberikan masukan, bantuan, serta dorongan sehingga laporan tugas akhir ini dapat terselesaikan. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada.

1. Orangtua tercinta yang telah mengasuh, mendidik, memberikan semangat, memberikan kasih sayang, dan memberikan doa restu yang tidak mungkin akan dapat terbalas.

2. Bapak Muhammad Aria, MT, selaku ketua jurusan Teknik Elektro dan juga selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan, dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. H. Ukun Sastraprawira, M.Sc, selaku dekan fakultas Teknik dan Ilmu Komputer.

vii   bimbingan dan arahan selama penulis menempuh pendidikan di Unikom. 5. Seluruh staf dosen di jurusan Teknik Elektro dan seluruh staf dosen di

Unikom yang telah bersedia membimbing dan memberikan tambahan ilmu kepada penulis.

6. Adikku tersayang, Dwijo Arif Setyoko, yang bersedia mengalah demi kakaknya.

7. Teman-teman seperjuangan, Rahman Sanandra, Setiawan Ari Wibowo, dan Hezty Lestari, yang telah banyak membantu penulis dalam menyusun laporan tugas akhir ini.

8. Suryono dan Agus Cahya yang telah bersedia meluangkan waktunya dan meminjamkan kendaraannya untuk dipergunakan membeli alat dan komponen.

9. Teman-teman di jurusan Teknik Elektro khususnya angkatan 2005.

10.Anak-anak di basecamp “WarWan” yang juga selalu memberikan semangat kepada penulis.

11.Dan semua pihak yang tidak dapat disebut satu persatu oleh penulis disini.

Besar harapan penulis agar laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis sendiri dan umumnya pada para pembaca untuk manambah wawasan.

Bandung, Juli 2009

Daftar Isi

Kata Pengantar ... vi

Daftar Isi ………... viii

Daftar Gambar ………. xii

Daftar Tabel ………. xiv

BAB I PENDAHULUAN ………... 1

1.1Latar Belakang ………... 1

1.2Tujuan ……….. 2

1.3Rumusan Masalah ……… 2

1.4Batasan Masalah ……….. 3

1.5Metode Penelitian ……… 3

1.6Sistematika Penulisan ……….. 4

BAB II LANDASAN TEORI ……….. 5

2.1 Radio Frequency Identification (RFID) ………. 5

2.1.1 Komponen-komponen Utama RFID ………... 6

2.1.1.1 Tag RFID ……….. 7

2.1.1.2 Reader RFID ………. 9

2.1.2 Frekuensi Radio Sebagai Karakteristik Operasi Sistem RFID ... 10

2.2 Mikrokontroler AT89S52 ……….. 12

2.2.1 Konfigurasi Mikrokontroler AT89S52 ………... 13

2.2.1.1 Port 0 ……… 14

2.2.1.2 Port 1 ……… 14

2.2.1.3 Port 2 ……… 15

2.2.1.4 Port 3 ……… 15

2.2.1.5 Reset (RST) ……….. 15

2.2.1.6 Address Latch Enable (ALE/PROG) ……… 15

2.2.1.7 Program Store Enable (PSEN) ………. 15

2.2.1.8 External Access Enable (EA/Vpp) ………... 16

2.2.2 Data Memori ………... 18

2.2.3 Special Functin Register (SFR) ……….. 19

2.2.4 Register Serba Guna ……… 20

2.2.5 Register Dasar MCS51 ……… 21

2.2.5.1 Program Counter ……….. 22

2.2.5.2 Akumulator ………... 22

2.2.5.3 Stack Pointer Register ……….. 23

2.2.5.4 Program Status Word (PSW) ………... 23

2.2.5.5 Register B ………. 23

2.2.5.6 DPH dan DPL ………... 23

2.2.6 Timer dan Counter ……….. 24

2.2.6.1 Sarana Timer dalam MCS51 ………. 25

2.2.6.2 Register Pengatur Timer ………... 25

2.3 Bahasa Pemrograman C ...………... 28

2.3.1 Struktur Dasar Bahasa C ...………. 28

2.3.1.1 Tipe Data ...……… 28

2.3.1.2 Konstanta ...………... 29

2.3.1.3 Variabel ...……….. 29

2.3.1.4 Deklarasi ...……… 30

2.3.1.5 Komentar Program ... 31

2.3.1.6 Operator ... 32

2.3.2 Kelebihan dan Kelemahan Pemrograman Dengan Bahasa C .… 34 2.3.2.1 Kelebihan Pemrograman Dengan Bahasa C ..………... 34

2.3.2.2 Kelemahan Pemrograman Dengan Bahasa C ..………. 34

2.4 Motor Stepper ……… 34

2.4.1 Motor Stepper Unipolar ………. 36

2.4.2 Motor Stepper Bipolar ……… 37

2.5 Borland Delphi 7.0 ... 40

2.5.1 Tampilan Borland Delphi ... 40

2.5.2 Kelebihan Dan Kelemahan Delphi ... 42

2.5.2.1 Kelebihan Delphi ... 42

2.5.2.2 Kelemahan Delphi ... 43

BAB III PERANCANGAN SISTEM ……… 44

3.1 Blok Diagram Sistem ………. 44

3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ……… 44

3.2.1 Rangkaian RFID ………... 45

3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler ……… 45

3.2.3 Rangkaian Catu Daya ………... 46

3.2.4 Rangkaian Motor Stepper ………. 47

3.2.5 Rangkaian RS232 Converter ……… 48

3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ………. 49

3.3.1 Flowchart Program ……….. 50

3.3.2 Program Inisialisasi Serial ...………. 51

xi

3.3.3 Program Terima Data ... 51

3.3.4 Program Kirim Data ... 52

3.3.5 Program Untuk Menggerakkan Motor Stepper ……… 52

3.3.6 Program Waktu Tunda (Delay) ……… 53

3.4 Perancangan Tampilan Pada Delphi ... 53

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM ... 56

4.1 Pengujian Sistem ... 56

4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya ... 56

4.1.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ... 57

4.1.3 Pengujian Rangkaian RFID ... 58

4.1.4 Pengujian Rangkaian Motor Stepper ... 62

4.1.5 Pengujian Program Delphi ... 63

4.2 Analisa Sistem ... 64

4.3 Permasalahan RFID Yang Diaplikasikan Untuk Pintu Tol Otomatis 66 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 68

5.1 Kesimpulan ... 68

5.2 Saran ... 68

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

Sistem pembayaran jasa pengguna jalan tol di Indonesia saat ini masih menggunakan sistem manual, yaitu dengan membayar secara langsung kepada petugas yang berada di gerbang tol. Hal ini kerap menyebabkan kemacetan di depan gerbang tol itu sendiri.

Dengan menggunakan teknologi Radio Frequency Identification (RFID) sistem pembayaran jasa pengguna jalan tol dapat dilakukan secara otomatis sehingga dapat mengurangi tingkat kemacetan. Dalam laporan tugas akhir ini dilakukan pengujian pengaruh jarak dan kecepatan terhadap pembacaan RFID sehingga akan didapatkan kerja RFID yang optimal. Kemudian hasil pembacaan RFID akan ditampilkan dikomputer dengan bantuan software Delphi 7 sehingga akan diketahui identitas dari pemilik kendaraan.

Pengujian terhadap jarak dilakukan dengan merubah-ubah jarak antara tag RFID dengan reader RFID sehingga diketahui jarak baca maksimun dari RFID, yaitu sekitar 6 cm. Sedangkan pengujian terhadap kecepatan dilakukan dengan merubah-ubah kecepatan gerak tag ketika melewati reader sehingga diketahui kecepatan maksimumnya, yaitu sekitar 2 km/jam. Perubahan kecepatan dilakukan dengan menggunakan teknik Pulse-Width Modulation (PWM) dengan bantuan software LabVIEW.

Kata kunci : Delphi 7, LabVIEW, mikrokontroler AT89S52, pintu tol tomatis, Radio Frequency Identification (RFID)

The toll payment system in Indonesia is still use the manual system, which is by a direct payment to the officer at the toll gate. This will cause traffic jam in front of the toll gate.

Applying RFID technology on the toll payment system, the payment process can be done automatically. In this final assignment the test on the speed and range affect was done so that it will acquire the RFID optimal work. The result of RFID reading will be display on a computer. The display will show the identity of the vehicle owner. The software is built using Delphi 7.

The range test was done in order to acquire the maximum length of reading range. By changing the range between RFID tag and RFID reader, the result is the maximum length reading is 8 cm. The speed range was done in order to acquire the maximum speed. By changing the speed of the tag when it pass the reader, the result is the maximum speed is 2 km/hour. The speed was changed using the Pulse-Width Modulation (PWM) technique with LabVIEW software.

Keyword : Delphi 7, LabVIEW, microcontroller AT89S52, automatic toll barrier, Radio Frequency Identification (RFID)

ANALISA PENGARUH JARAK DAN KECEPATAN TERHADAP PEMBACAAN RFID UNTUK APLIKASI PINTU TOL OTOMATIS

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program Sarjana di jurusan Teknik Elektro

Oleh:

Kurniawan Ongko Wijoyo 13105012

Disetejui dan disahkan di Bandung pada tanggal : __________________________________

Pembimbing

Muhammad Aria, MT NIP. 4127 70 04 008

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Muhammad Aria, MT NIP. 4127 70 04 008

ANALISA PENGARUH JARAK DAN KECEPATAN TERHADAP PEMBACAAN RFID UNTUK APLIKASI PINTU TOL OTOMATIS

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program Sarjana di jurusan Teknik Elektro

Oleh:

Kurniawan Ongko Wijoyo 13105012

Disetejui dan disahkan di Bandung pada tanggal : __________________________________

Mengetahui,

Penguji I Penguji II

Tri Rahajoeningroem, MT. NIP. 4127 70 04 015

Levy Olivia Nur, MT. NIP. 4127 70 04 014

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Sejak terjadinya revolusi industri di Inggris pada tahun 1760, dunia teknologi dan komputer semakin lama semakin berkembang. Hampir disetiap harinya manusia menciptakan alat-alat yang akan mempermudah kerja manusia itu sendiri. Jika dahulu segala sesuatu dikerjakan secara manual atau dengan tenaga manusia, namun sekarang kerja manusia sudah mulai tergantikan oleh robot-robot atau mesin-mesin otomatis.

Perkembangan kemajuan teknologi dan komputer tersebut juga menyebabkan sistem kontrol berbasis sensor tumbuh dengan pesat. Salah satu aplikasinya adalah di bidang pelayanan masyarakat seperti pengurangan tingkat kemacetan di pintu tol. Dengan semakin berkembangnya teknologi, seharusnya permasalahan tersebut dapat sedikit teratasi. Salah satu teknologi yang dapat diterapkan adalah dengan menggunakan Radio Frequency Identification atau biasa disebut dengan RFID. Teknologi RFID ini nantinya akan menggantikan kerja dari para penjaga pintu tol sehingga para pengemudi tidak perlu lagi berhenti untuk mengambil tiket dan melakukan pembayaran. Dengan RFID ini pengemudi hanya perlu berjalan melewati reader RFID dan dengan otomatis RFID tag yang terpasang pada kendaraan akan terbaca oleh reader RFID. Tag RFID yang terpasang pada kendaraan memiliki suatu nomor identifikasi khusus yang berbeda antara mobil yang satu dengan mobil lainnya. Nomor identifikasi tersebut nantinya dapat

dijadikan sebagai masukan untuk program komputer sehingga dapat diketahui identitas dari pemilik kendaraan, dari mana ia masuk tol, dimana ia keluar tol dan berapa jumlah uang yang ia harus bayarkan untuk jasa penggunaan jalan tol. Di Indonesia sendiri teknologi RFID ini sudah banyak dipergunakan, akan tetapi ruang lingkup aplikasinya baru mencapai penggunaan pada sistem keamanan produk seperti yang digunakan oleh banyak departmentstore dan toko-toko kaset. Walaupun sudah banyak dipergunakan, teknologi RFID ini memiliki beberapa kelemahan yang menyebabkan RFID tidak dapat bekerja secara optimal. Begitu juga pada RFID yang diaplikasikan untuk pintu tol otomatis, terdapat beberapa kelemahan yang harus dicarikan jalan penyelesaiannya. Kelemahan-kelemahan itu diantaranya adalah tidak terbacanya tag RFID oleh reader RFID, terjadinya multiple reader dan terjadinya multiple tag.

1.2Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisa pengaruh jarak dan kecepatan terhadap pembacaan RFID sehingga didapatkan sistem kerja RFID yang optimal.

1.3Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

a. menganalisa pengaruh jarak dan kecepatan terhadap pembacaan RFID b. mempelajari kelemahan dari RFID pada aplikasi pintu tol otomatis c. mencarikan solusi dari kelemahan RFID tersebut

1.4Batasan Masalah

Batasan masalah penelitian ini adalah : a. IC reader yang digunakan adalah ID12

b. menggunakan motor stepper sebagai penggerak pintu tol otomatis

c. analisa dilakukan agar didapatkan jarak yang maksimum antara reader RFID dengan tag RFID

d. analisa dilakukan agar didapatkan kecepatan maksimum dalam pembacaan RFID

1.5Metode Penelitian

Dalam penyusunan tugas akhir ini digunakan beberapa metode penelitian, yaitu : a. tinjauan pustaka

tinjauan pustaka dilakukan dengan cara mempelajari teori-teori literatur dan buku-buku yang berhubungan dengan permasalahan RFID sebagai dasar dalam penelitian ini

b. perancangan sistem

perancangan sistem dilakukan dengan membuat reader RFID dan rangkaian-rangkaian pendukungnya

c. pengujian sistem

pengujian sistem dilakukan dengan melakukan pengujian terhadap sistem secara keseluruhan agar dapat diketahui apakah sistem sudah berjalan dengan sebagaimana mestinya

1.6Sistematika Penulisan

Sebagai gambaran yang jelas mengenai penyusunan laporan tugas akhir ini, maka dibawah ini akan dijelaskan mengenai sistematika penulisan sebagai berikut. BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah, metedologi penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini berisi tentang dasar-dasar teori yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Bab ini berisi tentang perancangan sistem yang menjadi pokok pembahasan dalam laporan tugas akhir ini.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

Bab ini membahas tentang pengujian dan analisa sistem yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

LANDASAN TEORI

2.1 Radio Frequency Identification (RFID)

RFID adalah sebuah teknologi penangkapan data yang memanfaatkan frekuensi radio dalam sistem kerjanya yang dapat digunakan secara elektronik untuk mengidentifikasi, melacak dan menyimpan informasi yang tersimpan dalam tag RFID. Perhatian terhadap RFID dalam lingkungan media massa maupun akademis yang populer telah meningkat dalam beberapa tahun ini. Salah satu buktinya adalah usaha dari organisasi-organisasi yang besar seperti Wal-Mart, Procter and Gamble, dan Departemen Pertahanan Amerika Serikat untuk menggunakan RFID sebagai suatu alat untuk mengontrol secara otomatis terhadap rantai supply mereka. Harga tag yang menurun dan standarisasi yang dinamis telah menyebabkan kita berada pada ambang ledakan penggunaan RFID.

Para pengamat RFID menganggap RFID sebagai suksesor dari barcode optik yang banyak dicetak pada barang-barang dagangan dengan dua keunggulan pembeda.

a) Identifikasi yang unik

Sebuah barcode mengindikasikan tipe obyek tempat ia dicetak, misalnya “Ini adalah sebatang coklat merek ABC dengan kadar 70% dan berat 100 gram”. Sebuah tag RFID selangkah lebih maju dengan mengemisikan sebuah nomor seri unik di antara jutaan obyek yang identik, sehingga ia dapat mengindikasikan “Ini adalah sebatang coklat merek ABC dengan kadar 70%

dan berat 100 gram, nomor seri 897348738”. Identifikasi yang unik dalam RFID ini dapat berperan sebagai pointer terhadap masukan basis data yang menyimpan banyak history transaksi untuk item-item individu.

b) Otomasi

Barkode di-scan secara optik, memerlukan kontak line-of-sight dengan reader, dan tentu saja peletakan fisik yang tepat dari obyek yang di-scan. Kecuali pada lingkungan yang benar-benar terkontrol, scanning terhadap barcode memerlukan campur tangan manusia, sebaliknya tag-tag RFID dapat dibaca tanpa kontak line of sight dan tanpa penempatan yang presisi. Reader RFID dapat melakukan scan terhadap tag-tag sebanyak ratusan perdetik. Sebagai suksesor dari barcode, RFID dapat melakukan kontrol otomatis untuk banyak hal. Sistem-sistem RFID menawarkan peningkatan efisiensi dalam pengendalian inventaris (inventory control), logistik dan manajemen rantai supply (supply chain management).

2.1.1 Komponen-komponen Utama Sistem RFID

Secara garis besar sebuah sistem RFID terdiri atas tiga komponen utama, yaitu tag, reader dan basis data (Gambar 2.1). Secara ringkas, mekanisme kerja yang terjadi dalam sebuah sistem RFID adalah bahwa sebuah reader frekuensi radio melakukan scanning terhadap data yang tersimpan dalam tag, kemudian mengirimkan informasi tersebut ke sebuah basis data yang menyimpan data yang terkandung dalam tag tersebut.

Gambar 2.1 Komponen Utama Sistem RFID

2.1.1.1Tag RFID

Sebuah tag RFID atau transponder, terdiri atas sebuah mikro (microchip) dan sebuah antena seperti yang terlihat pada Gambar 2.2. Chipmikro itu sendiri dapat berukuran sekecil butiran pasir atau seukuran 0.4 mm. Chip tersebut menyimpan nomor seri yang unik atau informasi lainnya tergantung kepada tipe memorinya. Tipe memori itu sendiri dapat read-only, read-write, atau write-onceread-many. Antena yang terpasang pada chip mikro mengirimkan informasi dari chip ke reader. Biasanya rentang pembacaan diindikasikan dengan besarnya antena. Antena yang lebih besar mengindikasikan rentang pembacaan yang lebih jauh. Tag tersebut terpasang atau tertanam dalam obyek yang akan diidentifikasi. Tag dapat di-scan dengan reader bergerak maupun stasioner menggunakan gelombang radio.

Tag RFID sangat bervariasi dalam hal bentuk dan ukuran. Tag versi paling sederhana adalah tag pasif, yaitu tag yang tidak memiliki catu daya sendiri serta tidak dapat menginisiasi komunikasi dengan reader. Sebagai gantinya, tag merespon emisi frekuensi radio dan menurunkan dayanya dari gelombang-gelombang energi yang dipancarkan oleh reader. Sebuah tag pasif minimum mengandung sebuah indentifier unik dari sebuah item yang dipasangi tag tersebut. Data tambahan dimungkinkan untuk ditambahkan pada tag, tergantung kepada kapasitas penyimpanannya.

Harga tag pasif lebih murah dibandingkan harga versi lainnya. Perkembangan tag murah ini telah menciptakan revolusi dalam adopsi RFID dan memungkinkan penggunaannya dalam skala yang luas baik oleh organisasi-organisasi pemerintah maupun industri.

Tag semipasif adalah versi tag yang memiliki catu daya sendiri (baterai) tetapi tidak dapat menginisiasi komunikasi dengan reader. Dalam hal ini baterai digunakan oleh tag sebagai catu daya untuk melakukan fungsi yang lain seperti pemantauan keadaan lingkungan dan mencatu bagian elektronik internal tag, serta untuk memfasilitasi penyimpanan informasi. Tag versi ini tidak secara aktif memancarkan sinyal ke reader. Tag semi pasif dapat dihubungkan dengan sensor untuk menyimpan informasi untuk peralatan keamanan kontainer.

Tag aktif adalah tag yang selain memiliki antena dan chip juga memiliku catu daya dan pemancar serta mengirimkan sinyak kontinyu. Tag versi ini biasanya memiliki kemampuan baca tulis, dalam hal ini data tag dapat ditulis ulang dan/atau dimodifikasi. Tag aktif dapat menginisiasi komunikasi dan dapat

berkomunikasi pada jarak yang lebih jauh, hingga 750 kaki, tergantung kepada daya baterainya. Harga tag ini merupakan yang paling mahal dibandingkan dengan versi lainnya.

Dalam keadaan yang sempurna, sebuah tag dapat dibaca dari jarak sekitar 10 hingga 20 kaki. Tag pasif dapat beroperasi pada frekuensi rendah (low frequency, LF), frekuensi tinggi (high frequency, HF), frekuensi ultra tinggi (ultrahigh frequency, UHF), atau gelombang mikro (microwave). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Karakteristik Umum Tag RFID

Jenis tag Tag pasif Tag semipasif Tag aktif Catu daya Eksternal (dari reader) Baterai internal Baterai internal Rentang baca Dapat mencapai 20

kaki

Dapat mencapai 100 kaki

Dapat mencapai 750 kaki

Tipe memori Umumnya read-only Read-write Read-write Usia tag Dapat mencapai 20

tahun

2 sampai 7 tahun 5 samapai 10 tahun

2.1.1.2Reader RFID

Untuk berfungsinya sistem RFID diperlukan sebuah reader atau alat scanning device yang dapat membaca tag dengan benar dan mengkomunikasikan hasilnya ke suatu basis data. Gambar 2.3 memperlihatkan beberapa contoh IC reader RFID yang terdapat di Indonesia.

Sebuah reader menggunakan antenanya sendiri untuk berkomunikasi dengan tag. Ketika reader memancarkan gelombang radio, seluruh tag yang dirancang pada 6 frekuensi tersebut serta berada pada rentang bacanya akan memberikan respon. Sebuah reader juga dapat berkomunikasi dengan tag tanpa line of sight langsung, tergantung kepada frekuensi radio dan tipe tag (aktif, pasif atau semipasif) yang digunakan. Reader dapat memproses banyak item sekaligus. Menurut bentuknya, reader dapat berupa reader bergerak seperti peralatan genggam, atau stasioner seperti peralatan point of sale di supermarket. Reader dibedakan berdasarkan kapasitas penyimpanannya, kemampuan pemrosesannya, serta frekuensi yang dapat dibacanya.

2.1.2 Frekuensi Radio sebagai Karakteristik Operasi Sistem RFID

Pemilihan frekuensi radio merupakan kunci karakteristik operasi sistem RFID. Secara umum tingginya frekuensi mengindikasikan jauhnya jarak baca. Frekuensi yang lebih tinggi mengindikasikan jarak baca yang lebih jauh. Pemilihan tipe frekuensi juga dapat ditentukan oleh tipe aplikasinya. Aplikasi tertentu lebih cocok untuk salah satu tipe frekuensi dibandingkan dengan tipe lainnya karena gelombang radio memiliki perilaku yang berbeda-beda menurut frekuensinya. Sebagai contoh, gelombang LF memiliki kemampuan penetrasi terhadap dinding tembok yang lebih baik dibandingkan dengan gelombang dengan frekuensi yang lebih tinggi, tetapi frekuensi yang lebih tinggi memiliki laju data (data rate) yang lebih cepat.

Sistem RFID menggunakan rentang frekuensi yang tak berlisensi dan diklasifikasikan sebagai peralatan industrialscientific-medical atau peralatan

berjarak pendek (short-range device) yang diizinkan oleh Federal ommunications Commission (FCC). Peralatan yang beroperasi pada bandwidth ini tidak menyebabkan interferensi yang membahayakan dan harus menerima interferensi yang diterima. FCC juga mengatur batas daya spesifik yang berasosiasi dengan masing-masing frekuensi.

Berikut ini adalah empat frekuensi utama yang digunakan oleh sistem RFID. a) Band LF berkisar dari 125 KHz hingga 134 KHz. Band ini paling sesuai untuk

penggunaan jarak pendek (short-range) seperti sistem antipencurian, identifikasi hewan dan sistem kunci mobil.

b) Band HF beroperasi pada 13.56 MHz. Frekuensi ini memungkinkan akurasi yang lebih baik dalam jarak tiga kaki dan karena itu dapat mereduksi risiko kesalahan pembacaan tag. Sebagai konsekuensinya band ini lebih cocok untuk pembacaan pada tingkat item (item-level reading). Tag pasif dengan frekuensi 13.56 MHz dapat dibaca dengan laju 10 to 100 tag perdetik pada jarak tiga kaki atau kurang. Tag RFID HF digunakan untuk pelacakan barang-barang di perpustakaan, toko buku, kontrol akses gedung, pelacakan bagasi pesawat terbang, pelacakan item pakaian.

c) Band UHF beroperasi di sekitar 900 MHz dan dapat dibaca dari jarak yang lebih jauh dari tag HF, berkisar dari 3 hingga 15 kaki. Tag ini lebih sensitif terhadap faktor-faktor lingkungan daripada tag-tag yang beroperasi pada frekuensi lainnya. Band 900 MHz muncul sebagai band yang lebih disukai untuk aplikasi rantai supply disebabkan laju dan rentang bacanya. Tag UHF pasif dapat dibaca dengan laju sekitar 100 hingga 1000 tag perdetik. Tag ini

umumnya digunakan pada pelacakan kontainer, truk, trailer, terminal peti kemas.

d) Tag yang beroperasi pada frekuensi gelombang mikro, biasanya 2.45 GHz dan 5.8 GHz, mengalami lebih banyak pantulan gelombang radio dari obyek-obyek didekatnya yang dapat mengganggu kemampuan reader untuk berkomunikasi dengan tag. Tag RFID gelombang mikro biasanya digunakan untuk manajemen rantai supply.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut.

Tabel 2.2 Frekuensi RFID Yang Umum Beroperasi Pada Tag Pasif Gelombang Frekuensi Rentang dan laju baca

LF 125 Khz ƒ Dapat mencapai jarak ± 30 cm ƒ Kecepatan baca rendah

HF 13,56 Mhz ƒ Dapat mencapai jarak ± 90 cm ƒ Kecepatan baca sedang

UHF 860-930 Mhz ƒ Dapat mencapai jarak ± 4 meter ƒ Kecepatan baca tinggi

Gelombang mikro 2,45/5,8 Ghz ƒ Dapat mencapai jarak diatas 5 meter ƒ Kecepatan baca tinggi

2.2 Mikrokontroler AT89S52

Mikrokontroller tipe Atmel AT89S52 termasuk dalam keluarga MCS51 merupakan suatu mikrokomputer CMOS 8-bit dengan daya rendah, kemampuan tinggi, memiliki 8K byte Flash Programable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Perangkat ini dibuat menggunakan teknologi memori non volatile artinya tidak kehilangan data apabila kehilangan daya listrik. Set instruksi dan kaki keluaran AT89S52 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52. Atmel

AT89S52 adalah mikrokomputer yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang rendah untuk banyak aplikasi sistem kendali. Spesifikasi penting AT89S52 :

• kompatibel dengan keluarga mikrokontroler MCS51 sebelumnya

• 8 K Bytes In system Programmable (ISP) flash memori dengan kemampuan 1000 kali baca/tulis

• tegangan kerja 4-5.0V

• bekerja dengan rentang 0 – 33MHz

• 256x8 bit RAM internal

• 32 jalur I/0 dapat diprogram

• 3 buah 16 bit Timer/Counter

• 8 sumber interrupt

• mode pemrograman ISP yang fleksibel (Byte dan Page Mode)

2.2.1 Konfigurasi Mikrokontroller AT89S52

Mikrokontroller keluarga MCS51 memiliki port-port yang lebih banyak (40 port I/O) dengan fungsi yang bisa saling menggantikan sehingga mikrokontroller jenis ini menjadi sangat digemari karena hanya dalam sebuah chip sudah bisa memenuhi banyak kebutuhan. Gambar 2.4 adalah gambar konfigurasi kaki-kaki mikrokontroler.

Gambar 2.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52

2.2.1.1Port 0

Port 0 adalah port dua arah masukan/keluaran 8-bit saluran terbuka. Sebagai port keluaran, tiap kaki dapat menerima masukan TTL. Ketika logika 1 dimasukkan ke kaki-kaki port 0, kaki-kaki dapat digunakan sebagai masukan impedansi tinggi. Port 0 juga dapat diatur sebagai bus alamat/data saat mengakses program dan data dari memori luar. Pada mode ini port 0 memiliki pull-up internal. Port 0 juga menerima byte-byte kode saat pemprograman Flash dan mengeluarkan byte kode saat verifikasi. Pull-up eksternal diperlukan saat memverifikasi program.

2.2.1.2Port 1

Port 1 adalah port dua arah masukan/keluaran 8-bit dengan pull-up internal. Sebagai tambahan, P1.0 dan P1.1 dapat diatur sebagai pewaktu/ pencacah-2 eksternal masukan pencacah (P1.0/T2) dan pewaktu/pencacah-2 masukan pemicu

(P1.1/T2EX). Port 1 juga menerima byte-byte alamat saat pemrograman dan verifikasi flash.

2.2.1.3Port 2

Port 2 adalah port masukan/keluaran dua arah 8-bit dengan internal pull-up. Port 2 juga menerima bit-bit alamat dan beberapa sinyal kendali saat pemrograman dan verifikasi flash.

2.2.1.4Port 3

Port 3 adalah port masukan/keluaran dua arah 8-bit dengan internal pull-up. Port 3 juga menyediakan fasilitas berbagai fungsi khusus dari AT89S52. Port 3 juga menerima beberapa sinyal kendali saat pemrograman dan verifikasi flash.

2.2.1.5RST (Reset)

Masukan tinggi pada kaki ini selama dua siklus instruksi mesin akan me-reset perangkat.

2.2.1.6ALE/ PROG (Address Latch Enable)

ALE adalah pulsa keluaran untuk mengunci bit rendah dari alamat saat mengakses memori eksternal. Kaki ini juga digunakan sebagai masukan pulsa ( PROG ) saat pemprograman Flash. Pada operasi biasa, ALE mengeluarkan rata-rata 1/6 kali frekuensi osilator dan mungkin digunakan sebagai pewaktu atau denyut.

2.2.1.7PSEN (Program Store Enable)

PSEN adalah strobe pembacaan program pada memori eksternal. Ketika AT89S52 melakukan eksekusi program dari memori eksternal, PSEN diaktifkan

dua kali setiap siklus instruksi mesin, kecuali bahwa dua aktifasi PSEN diabaikan setiap mengakses data memori eksternal.

2.2.1.8EA / Vpp (External Access Enable)

EA harus dihubungkan ke GND supaya memfungsikan perangkat untuk mengambil kode program dari lokasi memori eksternal dimulai dari 0000H hingga FFFFH.

Mikrokontroler S-series (AT89S5x) maupun C-series (AT89C5x) memiliki konfigurasi pin yang tidak jauh berbeda. Yang membedakan adalah cara pengisian program (flash programming). Pada mikrokontroler AT89S5x terdapat fasilitas ISP (In System Programming), artinya mikrokontroler ini mampu diprogram meskipun dalam kondiasi bekerja. Letak perbedaan pada hardware adalah adanya MOSI, MOSI, dan SCK. Pin ini berguna saat flash programming. Adapun fungsi dari pin-pin yang lain, fungsinya sama seperti pada seri sebelumnya. Konfigurasi secara keseluruhan dapat dilihat pada Tabel 2.3 di bawah ini.

Tabel 2.3 Nama dan Fungsi Pin Mikrokontroler

Pin Nama Alternatif Keterangan

1…8 Port 1 (P1.0…P1.7)

Sebagai port I/0 biasa, mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Terdapat pin MISO, MOSI, SCK

9 RST Reset aktif dengan logika 1 minimal 2 siklus

10…17 Port 3 (P3.0…P3.7)

Sebagai I/O biasa, namun juga mempunyai fungsi khusus

10 P3.0 RXD Port serial input 11 P3.1 TXD Port serial output 12 P3.2 INT0 External Interupt 0 13 P3.3 INT1 External Interupt 1 14 P3.4 T0 External timer 0 input 15 P3.5 T1 External timer 1 input

16 P3.6 WR External data memory write strobe 17 P3.7 RD External data memory read strobe 18 XTAL2 Output Oscillator

19 XTAL1 Input Oscillator

20 GND Sebagai Kaki Suplay GND

21…28 Port 2 (P2.0…P2.7)

Port 0 sebagai I/0 biasa, atau sebagai high order address, pada saat mengakakses memori eksternal.

29 PSEN Pin ini berfungsi pada saat

mengeksekusi program yang terletak pada memori eksternal. PSEN akan aktif dua kali

setiap siklus.

30 ALE PROG Pin ini dapat berfungsi sebagai Address Latch Enable (ALE) yang me-latchlow byte address pada saat mengakses memori eksternal. Sedangkan pada saat Flash Programming (PROG) berfungsi sebagai pulsa masukan.

Pada operasi normal ALE akan mengeluarkan sinyal clock sebesar 1/16 frekwensi oscillator kecuali pada saat mengakses memori eksternal.

Sinyal clock pada pin ini dapat pula didisable dengan men-set bit 0 dari Special Function Register di alamat 8EH. ALE hanya akan aktif pada saat mengakses memori eksternal (MOVX & MOVC)

31 EA VPP Pada kondisi low maka pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Apabila berkondisi high maka pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal.

32…39 Port 0 (P0.0…P0.7)

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/0 biasa, juga bisa sebagai alamat rendah dan bus data untuk memori eksternal

2.2.2 Data Memori

AT89S51/52 mempunyai memori yang disebut sebagai memori data internal. Memori data internal terdiri dari RAM internal sebesar 128 byte dengan alamat 00H-7FH yang dapat diakses menggunakan RAM address register. RAM internal ini terdiri dari register banks dengan 8 buah register (R0-R7). Memori lain yaitu 21 buah special function register dimulai dari alamat 80H-FFH. Jika diperlukan, memori data eksternal untuk menyimpan variabel yang ditentukan oleh user dapat ditambah berupa IC RAM atau ROM maksimal sebesar 64KB.

AT89S52 menggunakan 256 bytes RAM dimana 128 bytes bagian atas menempati alamat parallel ke special function register (SFR). Artinya 128 bagian atas mempunyai alamat yang sama dengan SFR namun secara fisik terpisah dari SFR. Ketika instruksi mengakses lokasi internal diatas 7FH, mode alamat yang digunakan pada instruksi menentukan apakah CPU mengakses 128 btyes atas atau SFR. Instruksi yang menggunakan pengalamatan langsung akan mengakses ruang SFR.

Seperti terlihat dalam denah memori-data Gambar 2.5, memori-data dibagi menjadi dua bagian, memori nomor $00 sampai $7F merupakan memori seperti RAM selayaknya meskipun beberapa bagian mempunyai kegunaan khusus, sedangkan memori nomor $80 sampai $FF dipakai sangat khusus yang dinamakan sebagai Special Function Register (SFR). Memori-data nomor $00 sampai $7F bisa dipakai sebagai memori penyimpan data biasa, dibagi menjadi 3 bagian:

a. memori nomor $00 sampai $18 selain sebagai memori-data biasa, bisa pula dipakai sebagai Register Serba Guna (General Purpose Register) b. memori nomor $20 sampai $2F selain sebagai memori-data biasa, bisa

dipakai untuk menyimpan informasi dalam level bit

c. memori nomor $30 sampai $7F (sebanyak 80 byte) merupakan memori-data biasa, bisa dipakai untuk menyimpan memori-data maupun dipakai sebagai stack.

Sebagai perbandingan kapasitas memori, Tabel 2.4 menampilkan kapasitas memori dari mikrokontroler seri AT89X.

Tabel 2.4 Kapasitas Memory Mikrokontroller Seri AT89X

Tipe RAM Flash Memori EEPROM

AT89C51/ AT89S51 8 X 128 byte 4 Kbyte Tidak AT89C52/ AT89S52 8 X 256 byte 8 Kbyte Tidak AT89C55 8 X 256 byte 20 Kbyte Tidak AT89S53 8 X 256 byte 12 Kbyte Tidak AT89S8252 8 X 256 byte 8 Kbyte 2 Kbyte

2.2.3 Special Function Register (SFR)

Mikrokontroler mempunyai sebuah peta memori yang disebut sebagai Special Function Register (SFR) . Register khusus SFR adalah satu daerah RAM dalam IC

keluarga MCS51 yang dipakai untuk mengatur perilaku MCS51 dalam hal-hal khusus, misalnya tempat untuk berhubungan dengan port paralel P1 atau P3, dan sarana input/output lainnya, tapi tidak umum dipakai untuk menyimpan data seperti layaknya memori data. Register khusus SFR dalam port 0 berada di alamat 80h, port 1 di alamat 90h, port 2 di alamat A0h dan P3 di alamat B0h.

2.2.4 Register Serba Guna

Register Serba Guna (General Purpose Register) menempati memori-data nomor $00 sampai $18, memori sebanyak 32 byte ini dikelompokkan menjadi empat kelompok register (Register Bank), 8 byte memori dari masing-masing kelompok itu dikenali sebagai register 0, register 1 sampai register 7. Dalam penulisan program, memori-memori ini bisa langsung disebut sebagai R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6 dan R7, tidak lagi dengan nomor memori. Dengan cara ini instruksi yang terbentuk bisa lebih sederhana dan bekerja lebih cepat. Pengertian ini bisa diperjelas dengan contoh 2 instruksi berikut :

MOV A, #04H MOV A, R4

Instruksi pertama mempunyai makna isi memori data nomor 4 di-copy-kan ke akumulator A, sedangkan instruksi kedua artinya isi R4 di-copy-kan ke akumulator A. Khusus untuk register 0 dan register 1 (R0 dan R1) masih punya mempunyai kemampuan lain, kedua register ini bisa dipakai sebagai register penampung alamat yang dipakai dalam penyebutan memori secara tidak langsung (indirect memori addressing).

Empat kelompok register serba guna itu tidak dapat dipakai secara bersamaan, saat setelah reset yang aktif dipakai adalah kelompok register 0 (Register Bank 0). Kalau yang diaktifkan adalah kelompok register 1, maka yang dianggap sebagai R0 bukan lagi memori data nomor 0 melainkan memori data nomor 8, demikian pula kalau yang diaktifkan kelompok register 3 maka memori data nomor 18h yang menjadi R0. Kelompok register yang aktif dipilih dengan cara mengatur bit RS0 dan RS1 yang ada di dalam register PSW (Program Status Word).

2.2.5 Register Dasar MCS51

Untuk keperluan penulisan program, setiap mikroprosesor/mikrokontroler selalu dilengkapi dengan register dasar. Ada beberapa macam register yaitu register baku yang bisa dijumpai disemua jenis mikroprosesor/ mikrokontroler dan register yang spesifik pada masing-masing prosesor.

Yang termasuk register baku antara lain program counter, akumulator, stack pointer register, dan program status register. MCS51 mempunyai semua register baku ini. Kemudian sebagai register yang khas dari MCS51 antara lain adalah register B, Data Pointer High Byte dan Data Pointer Low Byte. Di samping itu, MCS51 masih mempunyai Register Serba Guna R0..R7 yang sudah disebut dibagian atas.

Dalam mikroprosesor/mikrokontroler yang lain, register-register dasar biasanya ditempatkan ditempat tersendiri dalam inti prosesor, tapi dalam MCS51 register-register itu ditempatkan secara terpisah.

• Register serba guna R0..R7 ditempatkan di salah satu bagian dari memori-data

• Register lainnya ditempatkan dalam Special Function Register (SFR).

Gambar 2.6 Susunan Register Dasar MCS51

2.2.5.1Program Counter

Program Counter (PC) dalam AT89S5x merupakan register dengan kapasitas 16 bit. Di dalam PC dicatat nomor memori-program yang menyimpan instruksi berikutnya yang akan diambil (fetch) sebagai instruksi untuk dikerjakan (execute). Saat setelah reset PC bernilai 0000h, berarti MCS51 akan segera mengambil isi memori-program nomor 0 sebagai instruksi. Nilai PC otomatis bertambah 1 setelah prosesor mengambil instruksi 1 byte. Ada instruksi yang hanya 1 byte, ada instruksi yang sampai 4 byte, dengan demikian pertambahan nilai PC setelah menjalankan instruksi, tergantung pada jumlah byte instruksi bersangkutan.

2.2.5.2Akumulator

Sesuai dengan namanya, akumulator adalah sebuah register yang berfungsi untuk menampung (accumulate) hasil-hasil pengolahan data dari banyak instruksi MCS51. Akumulator bisa menampung data 8 bit (1 byte) dan merupakan register

yang paling banyak kegunaannya, lebih dari setengah instruksi-instruksi MCS51 melibatkan Akumulator.

2.2.5.3Stack Pointer Register

Salah satu bagian dari memori data dipakai sebagai stack, yaitu tempat yang dipakai untuk menyimpan sementara nilai PC sebelum prosesor menjalankan sub-rutin, nilai tersebut akan diambil kembali dari stack dan dikembalikan ke PC saat prosesor selesai menjalankan sub-rutin. Stack Pointer Register adalah register yang berfungsi untuk mengatur kerja stack, dalam Stack Pointer Register disimpan nomor memori data yang dipakai untuk operasi stack berikutnya.

2.2.5.4Program Status Word

Program Status Word (PSW) berfungsi mencatat kondisi prosesor setelah melaksanakan instruksi.

2.2.5.5Register B

Register B merupakan register dengan kapasitas 8 bit, merupakan register pembantu akumulator saat menjalankan instruk perkalian dan pembagian.

2.2.5.6DPH dan DPL

Data Pointer High Byte (DPH) dan Data Pointer Low Byte (DPL) masing-masing merupakan register dengan kapasitas 8 bit, tapi dalam pemakaiannya kedua register ini digabungkan menjadi satu register 16 bit yang dinamakan sebagai Data Pointer Register (DPTR). Sesuai dengan namanya, register ini dipakai untuk mengalamati data dalam jangkauan yang luas.

2.2.6 Timer dan Counter

Pada dasarnya sarana input yang satu ini merupakan seperangkat pencacah biner (binary counter) yang terhubung langsung ke saluran data mikrokontroler, sehingga mikrokontroler bisa membaca kedudukan pancacah. Seperti layaknya pencacah biner, apabila sinyal denyut (clock) yang diumpankan sudah melebihi kapasitas pencacah, maka pada bagian akhir untaian pencacah akan timbul sinyal limpahan. Sinyal ini merupakan suatu hal yang penting sekali dalam pemakaian pencacah. Terjadinya limpahan pencacah ini dicatat dalam sebuah flip-flop tersendiri. Di samping itu, sinyal denyut yang diumpankan ke pencacah harus dapat dikendalikan dengan mudah.

Gambar 2.7 Konsep Dasar Timer/Counter Sebagai Sarana Input

Sinyal denyut yang diumpankan ke pencacah bisa dibedakan menjadi 2 macam, yang pertama adalah sinyal denyut dengan frekuensi tetap yang sudah diketahui besarnya dan yang kedua adalah sinyal denyut dengan frekuensi tidak tetap. Jika sebuah pencacah bekerja dengan frekuensi tetap yang sudah diketahui besarnya, maka pencacah tersebut bekerja sebagai timer, karena kedudukan pencacah tersebut setara dengan waktu yang bisa ditentukan dengan pasti. Sedangkan jika sebuah pencacah bekerja dengan frekuensi yang tidak tetap, maka pencacah

tersebut bekerja sebagai counter, karena kedudukan pencacah tersebut hanyalah menyatakan banyaknya pulsa yang sudah diterima pencacah.

2.2.6.1Sarana Timer dalam MCS51

Keluarga mikrokontroler MCS51, misalnya AT89S51 dan AT89x051, dilengkapi dengan dua perangkat timer, masing-masing dinamakan sebagai timer 0 dan timer 1. Sedangkan untuk jenis yang lebih besar, misalnya AT89S52, mempunyai tambahan satu perangkat timer/counter lagi yang dinamakan sebagai timer 2. Perangkat timer/counter tersebut merupakan perangkat keras yang menjadi satu dalam chip mikrokontroler MCS51. Bagi pemakai mikrokontroler MCS51 perangkat tersebut dikenal sebagai SFR (Special Function Register) yang berkedudukan sebagai memori data internal.

2.2.6.2Register Pengatur Timer

Register TMOD dan register TCON merupakan register pembantu untuk mengatur kerja timer 0 dan timer 1. Kedua register ini dipakai bersama oleh timer 0 dan timer 1.

Gambar 2.8 Denah Susunan Bit Pada Register TMOD

Register TMOD dibagi menjadi dua bagian secara simetris, bit 0 sampai 3 register TMOD (TMOD bit 0 .. TMOD bit 3) dipakai untuk mengatur timer 0, bit 4

sampai 7 register TMODE (TMOD bit 4 .. TMOD bit 7) dipakai untuk mengatur timer 1, pemakaiannya sebagai berikut :

• bit M0/M1 dipakai untuk menentukan mode timer seperti yang terlihat dalam Tabel 2.5 di bawah ini.

Tabel 2.5 Penentuan Mode Timer

M1 M0 Mode

0 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 3

Jika bit pada M1 = M0 = 0 maka, mode timer yang digunakan adalah mode 0. Sedangkan jika M1 dan M0 = 1, maka yang digunakan adalah mode 3. Begitu selanjutnya seperti yang terlihat pada Tabel 2.3 di atas

• bit C/T* dipakai untuk mengatur sumber sinyal denyut yang diumpankan ke pencacah biner. Jika C/T*=0 sinyal denyut diperoleh dari osilator kristal yang frekuensinya sudah dibagi 12, sedangkan jika C/T*=1 maka sinyal denyut diperoleh dari kaki T0 (untuk Timer 0) atau kaki T1 (untuk Timer 1)

• bit GATE merupakan bit pengatur saluran sinyal denyut. Bila bit GATE=0 saluran sinyal denyut hanya diatur oleh bit TRx (maksudnya adalah TR0 atau TR1 pada register TCON). Bila bit GATE=1 kaki INT0 untuk Timer 0 atau kaki INT1 untuk Timer 1 dipakai juga untuk mengatur saluran sinyal denyut, seperti terlihat pada gambar berikut.

Gambar 2.9 Denah Susunan Bit Pada Register TCON

Register TCON dibagi menjadi dua bagian, 4 bit pertama (bit 0 .. bit 3, bagian yang diarsir dalam Gambar 2.9) dipakai untuk keperluan mengatur kaki INT0 dan INT1. Sisa 4 bit dari register TCON (bit 4...bit 7) dibagi menjadi dua bagian secara simetris yang dipakai untuk mengatur timer 0 atau timer 1, yaitu sebagai berikut :

• bit TFx (maksudnya adalah TF0 atau TF1) merupakan bit penampung limpahan. TFx akan menjadi ‘1’ setiap kali pencacah biner yang terhubung padanya melimpah (kedudukan pencacah berubah dari $FFFF kembali menjadi $0000). Bit TFx di-nol-kan dengan istruksi CLR TF0 atau CLR TF1. Jika sarana interupsi dari Timer 0/Timer 1 dipakai, TRx di-nol-kan saat MCS51 menjalankan rutin layanan interupsi ISR (Interupt Service Routine)

• bit TRx (maksudnya adalah TR0 atau TR1) merupakan bit pengatur saluran sinyal denyut, bila bit ini sama dengan ‘0’, sinyal denyut tidak disalurkan ke pencacah biner sehingga pencacah berhenti mencacah. Bila bit GATE pada register TMOD = 1, maka saluran sinyal denyut ini diatur bersama oleh TRx dan sinyal pada kaki INT0/INT1

2.3 Bahasa Pemrograman C

Bahasa C merupakan salah satu bahasa pemrograman yang sangat populer di mata para pakar dunia komputer, terutama di kalangan pendidikan, karena bahasa C dianggap sebagai bahasa yang memiliki banyak keunnggulan dibanding bahasa yang lain. Dilihat dari sisi sintaksnya Bahasa C sangat mudah dipelajari baik bagi kalangan pelajar/mahasiswa maupun kalangan masyarakat umum, dan dari segi kecepatan Bahasa C sangat tangguh karena bisa berjalan secepat bahasa tingkat rendah (rakitan). Karena keunggulannya tersebut, bahasa C dipakai sebagai mata kuliah wajib hampir di seluruh perguruan tinggi di dunia.

Bahasa pemrograman tingkat tinggi lebih berorientasi kepada manusia yaitu bagaimana agar pernyataan-pernyataan yang ada dalam program mudah ditulis dan dimengerti oleh manusia. Sedangkan bahasa tingkat rendah lebih berorientasi ke mesin, yaitu bagaimana agar mesin dapat langsung mengintepretasikan pernyataan-pernyataan program.

2.3.1 Struktur Dasar Bahasa C 2.3.1.1 Tipe Data

Tipe data merupakan bagian program yang paling penting karena tipe data mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan oleh computer. Misalnya saja 5 dibagi 2 bisa saja menghasilkan hasil yang berbeda tergantung tipe datanya. Jika 5 dan 2 bertipe integer maka akan menghasilkan nilai 2, namun jika keduanya bertipe float maka akan menghasilkan nilai 2.5000000. Pemilihan tipe data yang tepat akan membuat proses operasi data menjadi lebih efisien dan efektif.

Dalam bahasa C terdapat lima tipe data dasar seperti yang terlihat pada Tabel 2.6 berikut ini.

Tabel 2.6 Tipe Data Dasar Pada Bahasa C

No. Tipe data Ukuran Range (jangkauan) Format Keterangan 1. Char 1 byte -128 s/d 127 %c Karakter 2. Int 2 byte - 32768 s/d 32767 %i, %d Bilangan bulat 3. Float 4 byte - 3,4E-38 s/d 3,4E+38 %f Bilangan

pecahan

4. Double 8 byte - 1,7E-308 s/d 1,7E+308 %fl Pecahan presisi berganda

5. Void 0 byte Tidak bertipe

2.3.1.2 Konstanta

Konstanta merupakan suatu nilai yang tidak dapat diubah selama proses program berlangsung. Konstanta nilainya selalu tetap. Konstanta harus didefinisikan terlebih dahulu di awal program. Konstanta dapat bernilai integer, pecahan, karakter dan string.

2.3.1.3 Variabel

Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk mewakili suatu nilai tertentu di dalam proses program. Berbeda dengan konstanta yang nilainya selalu tetap, nilai dari suatu variable bisa diubah-ubah sesuai kebutuhan. Nama dari suatu variable dapat ditentukan sendiri oleh pemrogram dengan aturan sebagai berikut.

• Terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama harus berupa huruf. Bahasa C bersifat case-sensitive artinya huruf besar dan kecil dianggap berbeda. Jadi antara nim, NIM dan Nim dianggap berbeda.

• Tidak boleh mengandung symbol-simbol khusus, kecuali garis bawah (underscore). Yang termasuk symbol khusus yang tidak diperbolehkan antara lain : $, ?, %, #, !, &, *, (, ), -, +, =, dsb

• Panjangnya bebas, tetapi hanya 32 karakter pertama yang terpakai.

2.3.1.4 Deklarasi

Deklarasi diperlukan bila kita akan menggunakan pengenal (identifier) dalam program. Identifier dapat berupa variable, konstanta dan fungsi.

a. Deklarasi Variabel

Bentuk umum pendeklarasian suatu variable adalah : Nama_tipe nama_variabel;

Contoh :

int x; // Deklarasi x bertipe integer char y, huruf, nim[10]; // Deklarasi variable bertipe char float nilai; // Deklarasi variable bertipe float double beta; // Deklarasi variable bertipe double int array[5][4]; // Deklarasi array bertipe integer char *p; // Deklarasi pointer p bertipe char b. Deklarasi Konstanta

Dalam bahasa C konstanta dideklarasikan menggunakan preprocessor #define. Contohnya :

#define PHI 3.14

#define nim “0111500382” #define nama “Sri Widhiyanti”

c. Deklarasi Fungsi

Fungsi merupakan bagian yang terpisah dari program dan dapat diaktifkan atau dipanggil di manapun di dalam program. Fungsi dalam bahasa C ada yang sudah disediakan sebagai fungsi pustaka seperti printf(), scanf(), getch() dan untuk menggunakannya tidak perlu dideklarasikan. Fungsi yang perlu dideklarasikan terlebih dahulu adalah fungsi yang dibuat oleh programmer. Bentuk umum deklarasi sebuah fungsi adalah :

Tipe_fungsi nama_fungsi (parameter_fungsi); Contohnya :

float luas_lingkaran(int jari); void tampil();

int tambah(int x, int y);

2.3.1.5 Komentar Program

Komentar program hanya diperlukan untuk memudahkan pembacaan dan pemahaman suatu program (untuk keperluan dokumentasi program). Dengan kata lain, komentar program hanya merupakan keterangan atau penjelasan program. Untuk memberikan komentar atau penjelasan dalam bahasa C digunakan pembatas /* dan */ atau menggunakan tanda // untuk komentar yang hanya terdiri dari satu baris. Komentar program tidak akan ikut diproses dalam program (akan diabaikan).

Contoh penulisan komentar : #include “stdio.h”  #include “conio.h”  void main() 

clrscr();     /* Ini untuk membersihkan layar tampilan */  printf(“Contoh”);   //komentar tidak ikut diproses 

getch();     /* Dan ini untuk menahan tampilan di layer */  }

2.3.1.6 Operator a. Operator Penugasan

Operator Penugasan (Assignment operator) dalam bahasa C berupa tanda sama dengan (“=”). Contoh :

nilai = 80; A = x * y;

Artinya : variable “nilai” diisi dengan 80 dan variable “A” diisi dengan hasil perkalian antara x dan y.

b. Operator Aritmatika

Bahasa C menyediakan lima operator aritmatika, yaitu :

• Bintang ( * ) : untuk perkalian

• Garis Miring ( / ) : untuk pembagian

• Persen ( % ) : untuk sisa pembagian (modulus)

• Tambah ( + ) : untuk pertambahan

• Kurang ( - ) : untuk pengurangan

Catatan : operator % digunakan untuk mencari sisa pembagian antara dua bilangan.

Misalnya :

9 % 2 = 1 // sembilan dibagi dengan dua memiliki sisa satu 9 % 3 = 0 // sembilan dibagi dengan tiga tidak memiliki sisa

c. Operator Hubungan (Perbandingan)

Operator Hubungan digunakan untuk membandingkan hubungan antara dua buah operand, sebuah nilai atau variable. Operator hubungan dalam bahasa C dapat dilihat pada Tabel 2.7 berikut ini.

Tabel 2.7 Operator Hubungan Yang Terdapat Pada Bahasa C Operator Arti

< Kurang dari

<= Kurang dari sama dengan

> Lebih dari

>= Lebih dari sama dengan

== Sama dengan

!= Tidak sama dengan

d. Operator Logika

Jika operator hubungan membandingkan hubungan antara dua buah operand, maka operator logika digunakan untuk membandingkan logika hasil dari operator operator hubungan. Operator logika ada tiga macam, yaitu :

• && : Logika AND (dan)

• || : Logika OR (atau)

• ! : Logika NOT (ingkaran) e. Operator Bitwise

Operator bitwise digunakan untuk memanipulasi bit-bit dari nilai data yang ada di memori. Operator bitwise dalam bahasa C :

• << : Pergeseran bit ke kiri

• >> : Pergeseran bit ke kanan

• & : Bitwise AND

• | : Bitwise OR

• ~ : Bitwise NOT

2.3.2 Kelebihan dan Kelemahan Pemrograman Dengan Bahasa C 2.3.2.1 Kelebihan Pemrograman Dengan Bahasa C

Dibandingkan dengan bahasa pemrograman lain, pemrograman dengan bahasa C memiliki beberapa kelebihan. Kelebihan tersebut diantaranya adalah.

• Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer.

• Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis computer.

• Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci, hanya terdapat 32 kata kunci.

• Proses executable program bahasa C lebih cepat.

• Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah.

2.3.2.2 Kelemahan Pemrograman Dengan Bahasa C

Namun selain memiliki kelebihan, pemrograman dengan bahasa C juga memiliki kekurangan/kelemahan. Kelemahan tersebut diantaranya adalah.

• Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang membingungkan pemakai.

• Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer.

2.4 Motor Stepper

Motor stepper adalah perangkat kendali yang mengkonversi bit-bit inputnya menjadi posisi rotor atau gerakan motor discret (berlainan) yang disebut step

(langkah). Satu putaran motor memerlukan 360 derajat dengan jumlah langkah yang tertentu perderajatnya. Ukuran kerja dari motor stepper biasanya diberikan dalam jumlah langkah perputaran perdetik. Motor stepper mempunyai kecepatan dan torsi yang rendah namun memiliki kontrol gerakan posisi yang cermat, hal ini dikarenakan motor stepper memiliki beberapa segment kutub kumparan.

Sistem kerja motor stepper adalah motor ini memiliki beberapa pin masukan yang menjadi kutub-kutub magnet didalam motor. Bila salah satu pin lebih tinggi dari pin seberang, pin itu akan mengaktifkan kutub didalam motor sebagai kutub utara, dan kutub seberang sebagai kutub selatan. Dengan adanya dua kutub ini, rotor didalam motor stepper yang memiliki kutub pemanen akan mengarah sesuai masukan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.10 berikut.

Gambar 2.10 Penampang Motor Stepper

Gambar 2.10 diatas menampilkan penampang motor stepper dengan empat koil. Setiap koil memiliki empat kondisi kutub. Bila kondisi satu yang aktif, posisi rotor akan tampak seperti gambar diatas, dan bila kondisi bergeser kedua, rotor akan bergerak kekiri dengan sudut putar sesuai jarak kondisi satu dan dua. Ketelitian sudut putar pada motor stepper sebanding dengan banyaknya koil dan kondisi masukannya.

2.4.1 Motor Stepper Unipolar

Motor stepper dengan tipe unipolar adalah motor stepper yang mempunyai 2 buah lilitan yang masing-masing lilitan ditengah-tengahnya diberikan sebuah tap seperti tampak pada Gambar 2.11 berikut.

Gambar 2.11 Penampang Motor Stepper Unipolar

Motor ini mempunyai step tiap 30° dan mempunyai dua buah liliatan yang didistribusikan berseberangan 180° di antara kutub pada stator. Sedangkan pada rotonya menggunakan magnet permanen yang berbentuk silinder dengan mempunyai 6 buah kutub, 3 kutub selatan dan 3 buah kutub utara. Sehingga dengan konstrusi seperti ini maka jika dibutuhkan ke presisian dari motor stepper yang lebih tinggi dibutuhkan pula kutub-kutub pada stator dan rotor yang semakin banyak pula.

Ketelitian dari magnet permanen di rotor dapat sampai 1.8° untuk tiap stepnya. Ketika arus mengalir melalui tap tengah pada lilitan pertama akan menyebabkan kutub pada stator bagian atas menjadi kutub utara sedangkan kutub stator pada bagian bawah menjadi kutub selatan. Kondisi akan menyebabkan rotor mendapat gaya tarik menuju kutub-kutub ini dan ketika arus yang melalui lilitan satu

dihentikan dan lilitan dua diberi arus maka rotor akan mengerak lagi menuju kutub-kutub ini. Sampai di sini rotor sudah berputar sampai 30° atau 1 step.

2.4.2 Motor Stepper Bipolar

Motor dengan tipe bipolar ini mempunyai konstruksi yang hampir sama dengan motor stepper tipe unipolar namun tidak terdapat tap pada lilitannya, seperti tampak pada Gambar 2.12 berikut.

Gambar 2.12 Penampang Motor Stepper Bipolar

Penggunaan motor dengan tipe bipolar ini membutuhkan rangkaian yang sedikit lebih rumit untuk mengatur agar motor ini dapat berputar dalam dua arah. Biasanya untuk menggerakkan motor stepper jenis ini membutuhkan sebuah driver motor yang sering dikenal sebagai H Bridge. Rangkaian ini akan menontrol tiap-tiap lilitan secara independen termasuk dengan polaritasnya untuk tiap-tiap lilitan.

Pengaturan kutub-kutub motor dan proses gerak motor stepper dapat dipahami melalui Tabel 2.8, Tabel 2.9, dan Tabel 2.10 berikut ini.

Tabel 2.8 Mode Full Step Motor Stepper (a)

Fasa Kutub Proses

A B C D

1 ON OFF OFF OFF

2 OFF ON OFF OFF

3 OFF OFF ON OFF

4 OFF OFF OFF ON

Tabel 2.9 Mode Full Step Motor Stepper (b)

Fasa Kutub Proses

A B C D

1 ON ON OFF OFF

2 OFF ON ON OFF

3 OFF OFF ON ON

Tabel 2.10 Mode Half Step Motor Stepper

Fasa Kutub Proses

A B C D

1 ON OFF OFF OFF

2 ON ON OFF OFF

3 OFF ON OFF OFF

4 OFF ON ON ON

5 OFF OFF ON OFF

6 OFF OFF ON ON

7 OFF OFF OFF ON

2.5 Borland Delphi 7.0

Delphi adalah sebuah bahasa pemrograman visual di lingkungan windows (under windows) yang menggunakan bahasa Pascal sebagai compiler. Delphi pertama kali diperkenalkan kepada pengguna komputer pada tahun 1995. Dengan menggunakan Delphi kita dapat mempersingkat waktu pemrograman, karena tidak perlu lagi menuliskan kode program yang rumit dan panjang untuk menggambar, meletakkan dan mengatur komponen. Selain itu kita juga dapat menyusun aplikasi yang lebih interaktif karena Delphi menyediakan cukup banyak pilihan komponen interface aplikasi, antara lain berupa tombol menu, drop down, menu pop up, kotak text, radio button, check box, dan sebagainya.

Delphi 7.0, versi terbaru yang dikeluarkan oleh Borland, memiliki support yang sangat tinggi terhadap database-database yang sudah terkenal (seperti MS Accsses, Paradox, Foxpro, Dbase, Oracce, dan lain sebagainya), dan dilengkapi dengan objek-objek yang baru sehingga memudahkan pembuatan database maupun program lainnya (Game, Utility dan lainnya).

2.5.1 Tampilan Borland Delphi

Program Delphi dikenal dengan nama IDE (Integrated Development Environment), yaitu lingkungan pengembangan aplikasi yang terpadu. Melalui IDE ini dibangun aplikasi-aplikasi dari merancang tampilan untuk pemakai (antarmuka pemakai), menuliskan kode sampai mencari penyebab kesalahan (debugging). Tampilan utama dari Delphi dapat dilihat pada gambar 2.13 berikut ini.

2

4

5

6

Gambar 2.13 Tampilan Utama Dari Delphi

Dari gambar diatas dapat dilihat tampilan utama Delphi memiliki beberapa bagian yang dapat digunakan dalam pembuatan aplikasi. Berikut ini adalah penjelasan tentang bagian-bagian tersebut.

a. Menu Bar (pada gambar ditunjukkan oleh nomor 1)

Berisi tentang perintah-perintah yang dikelompokkan menjadi satu bagian (seperti File, Edit, dsb.). Perintah-perintah seperti New, Open, Save, dan lain sebagainya juga terdapat pada menu bar ini.

b. Tool Bar (pada gambar ditunjukkan oleh nomor 2)

Berisi perintah-perintah eksekusi seperti compile dan run. Pada tool bar juga terdapat perintah-perintah seperti New, Open, dan Save. Semua perintah-perintah pada tool bar ini juga terdapat pada menu bar. Jadi pada dasarnya tool

bar ini hanya sebuah shortcut yang memudahkan kita dalam pembuatan aplikasi.

c. Component Palette (pada gambar ditunjukkan oleh nomor 3)

Component Palette berisi kumpulan objek yang siap untuk digunakan. Kita hanya perlu memilih objek apa yang akan digunakan kemudia meletakkannya pada Form Designer.

d. Form Designer (pada gambar ditunjukkan oleh nomor 4)

Form designer merupakan tempat meletakkan objek yang telah dipilih pada component palette. Disini kita dapat mendesain tampilan aplikasi yang akan kita buat.

e. Code Editor (pada gambar ditunjukkan oleh nomor 5)

Merupakan tempat untuk menuliskan perintah-perintah program. f. Object Inspentor (pada gambar ditunjukkan oleh nomor 6)

Berisikan tab properti dan tab even dari objek yang terdapat pada component palette. Tab properti berisikan properti dari objek seperti nama objek, ukuran objek, dan lain sebagainya. Sedangkan tab even berisikan perintah yang harus dijalankan oleh objek tersebut.

2.5.2 Kelebihan Dan Kelemahan Delphi 2.5.2.1Kelebihan Delphi

a. Berbasis objek orientid programming, bagian yang ada pada program dipandang sebagai suatu objek yang mempunyai sifat-sifat yang dapat diubah dan diatur, sehingga kita dapat membuat tampilan sebuah program dengan desain kita sendiri tanpa harus membuat codding yang panjang.

b. Dapat mengkompilasi menjadi single executable (file ber-extension *.exe) sehingga program yang dibuat dapat langsung didistribusikan dan dijalankan pada komputer lain tanpa perlu menyertakan file lain.

2.5.2.2Kelemahan Delphi

a. Borland menetapkan standar bahasa pada produknya sehingga software-software yang kompatibilitas harus mengikutinya.

b. Tidak tersedianya tool untuk komunikasi serial atau komunikasi paralel sehingga kita harus menambahkannya terlebih dahulu.

PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dibahas tentang fungsi komponen alat yang akan digunakan yang didalamnya memuat prinsip dan cara kerja alat, juga akan membahas tentang perancangan sistem. Perancangan sistem adalah tahap untuk merancang suatu sistem dengan mengkonfigurasikan komponen-komponen perangkat lunak dan perangkat keras sehingga menghasilkan suatu sistem yang baik.

3.1 Blok Diagram Sistem

Secara keseluruhan, blok diagram sistem RFID untuk aplikasi pinti tol otomatis dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut ini.

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Aplikasi RFID Untuk Pintu Tol Otomatis

3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Perancangan perangkat keras ini terdiri dari perancangan rangkaian RFID, rangkaian mikrokontroler, rangkaian sumber tegangan, dan rangkaian motor stepper.

3.2.1 Rangkaian RFID

Rangkaian RFID berfungsi sebagai pemancar sinyal untuk tag RFID dan menerima data yang dikirimkan oleh tag RFID tersebut. Rangkaian ini tersusun atas sebuah IC reader, tiga buah resistor 1k ohm, sebuah transistor, dan sebuah LED atau beeper sebagai indikator. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut.

Gambar 3.2 Rangkaian Reader RFID

Dalam rangkaian ini IC reader yang dipergunakan adalah IC reader ID-12 yang diproduksi oleh Innovations. Keluaran dari rangkaian ini akan dihubungkan dengan rangkaian mikrokontroler dengan memanfaatkan pin 9 (D0) sebagai keluaran dari rangkaian RFID.

3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler

Rangkaian mikrokontroler merupakan pusat pengolahan data dan pusat pengendali. Didalam rangkaian mikrokontroler terdapat empat buah port yang digunakan untuk menampung masukan ataupun keluaran data serta terhubung

langsung dengan rangkaian alat lainnya. Rangkaian ini tersusun atas osilator kristal 11,0592 MHz yang berfungsi untuk membangkitkan pulsa internal dan dua buah kapasitor yang berfungsi untuk menstabilkan frekuensi seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 3.3 berikut ini.

Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Mikrokontroler

Pada IC mikrokontroler AT89S52 terdapat reset yang berfungsi untuk me-reset sistem sehingga proses bisa dijalankan mulai dari awal program lagi (alamat ROM 00H). Rangkaian reset dapat disusun dengan menggunakan sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang dihubungkan dengan Vcc. Reset terjadi dengan memberikan logika satu selama minimal dua machine cycle pada kaki reset.

3.2.3 Rangkaian Catu Daya

Rangkaian catu daya adalah rangkaian yang memberikan suplai tegangan untuk rangkaian-rangkaian lainnya. Rangkaian ini terdiri dari sebuah transformator

stepdown, dioda bridge, IC regulator 7805, dan dua buah kapasitor 1000uF seperti yang terlihat pada Gambar 3.4 berikut.

Gambar 3.4 Rangkaian Catu Daya

Transformator stepdown berfungsi sebagai penurun tegangan AC dari jala-jala listrik PLN (220v/50Hz) menjadi tegangan yang lebih kecil seperti 5 volt, 9 volt, 12 volt atau 15 volt. Lilitan sekunder transformator dihubungkan dengan dioda bridge yang berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh yang mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Keluaran dari dioda bridge kemudian dihubungkan dengan IC regulator 7812 yang berfungsi sebagai penurun tegangan DC yang merubah tegangan keluarannya menjadi 12 volt DC. Setelah itu keluaran dari IC regulator 7812 dihubungkan lagi dengan IC regulator 7805 yang berfungsi untuk menurunkan tegangan menjadi 5 volt DC. Sedangkan kapasitor yang terletak diantara dioda bridge dengan IC regulator 7812 dan IC regulator 7805 berfungsi untuk mengurangi ripple agar tegangan keluaran yang dihasilkan nilainya lebih stabil. Semakin besar nilai kapasitor yang digunakan, maka akan semakin stabil tegangan yang dihasilkan.

3.2.4 Rangkaian Motor Stepper

Rangkaian motor stepper merupakan rangkaian penggerak yang akan menggerakkan pintu tol otomatis. Rangkaian ini tersusun atas sebuah motor

stepper unipolar dan sebuah driver seperti yang terlihat pada Gambar 3.5 berikut ini.

Gambar 3.5 Rangkaian Motor Stepper dan Driver

Driver yang digunakan dalam rangkaian ini adalah IC ULN2003A yang didalamnya terdapat tujuh buah rangkaian Darlington. Rangkaian Darlington ini tersusun atas dua buah transistor dan berfungsi sebagai penguat arus. Arus maksimal yang dapat dihasilkan oleh IC ULN2003A adalah sebesar 500mA. Pin-pin masukan driver ini dihubungkan dengan rangkaian mikrokontroler.

3.2.5 Rangkaian RS232 Converter

Rangkaian RS232 converter ini digunakan sebagai penghubung antara rangkaian mikrokontroler dengan komputer. Rangkaian ini berfungsi untuk merubah level tegangan dari level TTL menjadi level RS232. Untuk lebih jelasnya rangkain RS232 converter dapat dilihat pada Gambar 3.6 berikut ini.

Gambar 3.6 Rangkaian RS232 Converter

Rangkaian RS232 converter ini memanfaatkan sebuah IC MAX232. Komunikasi MAX232 dengan mikrokontroler dilakukan dengan menghubungkan kaki RxD mikrokontroler (pin 10) dengan kaki R1out MAX232 (pin 12) dan dengan menghubungkan kaki TxD mikrokontroler (pin 11) dengan kaki T1in MAX232 (pin 11). Sedangkan komunikasi antara komputer dengan MAX232 dilakukan dengan menghubungkan pin 14 MAX232 dengan pin TxD dari DB9 (pin 2) dan menghubungkan ground DB9 (pin 5) dengan ground rangkaian.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Perancangan software dilakukan dengan membuat suatu bahasa pemrograman yang akan disimpan kedalam mikrokontroler. Bahasa pemrograman ini berisi instruksi-instruksi yang digunakan untuk mengolah data dan memberikan keluaran untuk rangkaian lainnya.

3.3.1 Flowchart Program

Flowchart program menjelaskan tentang program utama yang akan dijalankan oleh mikrokontroler. Flowchart program ditunjukkan oleh Gambar 3.7 berikut ini.

Ketika program pertama kali dijalankan, mikrokontroler akan menginisialisai port serial yang akan digunakan untuk menerima data yang terkirim oleh RFID reader. Kemudian apabila port tersebut mendapat masukan dari reader, maka program akan mengambil data yang masuk dan menyimpannya pada SBUF (Serial Buffer). Setelah itu progam akan mengirim data ke komputer dan mencocokkan data tersebut. Apabila data cocok, maka program akan memberikan masukan untuk motor stepper sehingga motor stepper tersebut aktif dalam beberapa saat.

3.3.2 Program Inisialisasi Serial

Sebelum mikrokontroler dapat menerima data dari RFID reader, maka harus dilakukan penginisialisasian port terlebih dahulu. Berikut ini adalah program utuk melakukan penginisialisasian port mikrokontroler.

void InisialisasiSerial() { 

    SCON = 0x50;    //serial control 

    TMOD = 0x20;   //timer mode 

    TH1  = 0xFD; 

    TR1  = 1; 

    TI   = 1;     //eksternal timer 

    RI   = 0;     //pointer 

} 

 

3.3.3 Program Terima Data

Setelah dilakukan inisialisasi serial, maka komunikasi antara RFID reader dengan mikrokontroler dapat dilakukan. Berikut ini adalah program untuk menerima data serial dari RFID reader.

char TerimaData() { 

 

    while (RI !=1) {;}//!= ==>not equal to 

    RI = 0; 

    if(isalnum(SBUF)) 

    x = SBUF; 

    return x; 

  }   

 

3.3.4 Program Kirim Data

Setelah dilakukan penginisialisasian port mikrokontroler dan data telah diterima, maka instruksi selanjutnya adalah mengirimkan data tersebut ke komputer untuk dicocokkan. Berikut adalah perintah untuk mengirimkan data ke komputer.

void KirimData(unsigned char x) { 

    while (TI !=1) {;} 

    TI = 0; 

    SBUF = x;  //serial data buffer 

}

3.3.5 Program Untuk Menggerakkan Motor Stepper

menggerakkan motor stepper. Program untuk menggerakkan motor stepper adalah sebagai berikut.

int stepper(int loop){ 

int a,b,dt; 

   

for (b=0;b<loop;b++){ 

dt = 0x10; 

for (a=0;a<4;a++){ 

P1 = dt; 

dt<<=1; 

delay(2); 

} 

} 

3.3.6 Program Waktu Tunda (Delay)

Program waktu tunda atau delay digunakan untuk melakukan penundaan waktu sebelum instruksi selanjutnya dijalankan. Berikut ini adalah program untuk melakukan penundaan waktu selama 1 detik.

void delay(int m){

int i,j;

for (i=1;i<m;i++){

for (j=1;j<1000;j++){;} }

}

3.4 Perancangan Tampilan Pada Delphi

Setelah data berhasil diterima oleh mikrokontroler, mikrokontroler kemudian mengirimkan data tersebut ke komputer untuk dicocokan dan ditampilkan. Berikut ini adalah gambar tampilan program pada komputer dengan menggunakan software Delphi 7.

Gambar 3.8 di atas merupakan tampilan utama program pada komputer. Tampilan tersebut digunakan untuk menampilkan informasi dari pemilik kendaraan. Penjelasan dari tampilan di atas dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut ini.

Tabel 3.1 Penjelasan Dari Tampilan Program

Nama Keterangan Nomor Id Menampilkan nomor seri dari tag RFID

Nama Menampilkan nama pemilik kendaraan Alamat Menampilkan alamat pemilik kendaraan

No. Rekening Menampilkan nomor rekening pemilik kendaraan yang akan dikirimkan tagihan pembayaran jasa penggunaan jalan tol

Bank Menampilkan nama bank yang digunakan pemilik kendaraan

Tanggal Menampilkan tanggal ketika pemilik kendaraan melewati reader RFID

Waktu Menampilkan waktu ketika pemilik kendaraan meleati reader RFID

Port Memilih port mana yang akan digunakan dalam komunikasi serial dengan mikrokontroler

Tombol Connect Mengkoneksikan komputer dengan mikrokontroler dengan memilih port terlebih dahulu

Tombol disconnect Memutus koneksi antara komputer dengan mikrokontroler

Tombol exit Keluar dari aplikasi

Agar program dapat berjalan dengan baik dan benar, maka harus dimasukkan suatu perintah-perintah program pada Delphi. Berikut ini adalah perintah-perintah program yang digunakan.

a. Perintah untuk melakukan koneksi dengan mikrokontroler dan menampilkan datanya pada textbox Nomor Id.

procedure TForm1.ComPort1RxChar(Sender: TObject; Count: Integer); 

var 

  str : string; 

  comport1.ReadStr(str, count); 

  no_id.Text := no_id.Text + str; 

end; 

 

b. Perintah untuk menampilkan data pemilik kendaraan

procedure TForm1.no_idChange(Sender: TObject); 

begin 

if no_id.Text = '15005B61C5EA' then 

  begin 

    nama.Text := 'Ongko Widjoyo'; 

    alamat.Text := 'Taman Tridaya Indah Jl. Anyelir Raya blok E1 no. 2'; 

    no_rek.Text := '12345678'; 

    bank.text := 'Bank Sejahtera'; 

 

dan seterusnya. 

c. Perintah untuk menampilkan tanggal

tgl.Text:=formatdatetime ('dd mmmm yyyy', now); 

d. Perintah untuk menampilkan waktu

waktu.Text:=formatdatetime ('hh:nn:ss', now); 

e. Perintah untuk mengkoneksikan komputer dengan rangkaian mikrokontroler

 comport1.Port:=pil_port.Text; 

 comport1.Connected:=true; 

   

f. Perintah untuk memutuskan koneksi komputer dengan mikrokontroler

  comport1.Connected:=false; 

g. Perintah untuk keluar dari aplikasi

PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

Bab ini berisi tentang pengujian dan analisa sistem. Pengujian sistem dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian-rangkaian yang terdapat pada sistem berfungsi dengan baik atau tidak sehingga dapat nantinya sistem dapat berjalan dengan baik. Sedangkan analisa sistem dilakukan untuk mengetahui apakah sistem sudah berjalan sesuai dengan yang diharapkan atau tidak.

4.1 Pengujian Sistem

Pengujian sistem terdiri dari pengujian rangkaian catu daya, rangkaian RFID, rangkaian mikrokontroler, dan rangkaian motor stepper.

4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya

Pengujian rangkaian catu daya dilakukan dengan menggunakan voltmeter. Pemasangan voltmeter dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut.

Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya

Setelah dilakukan pengujian, rangkaian catu daya ini dikatakan baik karena keluaran dari IC LM7812 memiliki tegangan sebesar 12 volt DC dan keluaran dari

IC LM7805 memiliki tegangan sebesar 5 volt seperti yang terlihat pada Gambar 4.2 berikut.

Gambar 4.2 Hasil Pengukuran Keluaran Rangkaian Catu Daya

Pin keluaran dari rangkaian catu daya ini kemudian dihubungkan dengan rangkaian lainnya, setelah itu diukur apakah rangkaian-rangkaian tersebut sudah mendapatkan suplai tegangan sebesar 12 volt dan 5 volt DC atau belum. Jika sudah, maka rangkaian-rangkaian tersebut telah siap untuk dipergunakan.

4.1.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler

Pengujian rangkaian mikrokontroler dilakukan dengan membuat suatu program sederhana yang akan memberikan logika high dan logika low pada pin-pin IC mikrokontroler. Berikut ini adalah listing programnya.

Org 00h 

 

Loop: 

Mov P0,#0F0h 

Mov P1,#0F0h 

Mov P2,#0F0h 

Mov P3,#0F0h 

Sjmp Loop 

 

Setelah pin pada IC mikrokontroler diberikan logika high, tegangan pada pin-pin tersebut diukur menggunakan voltmeter dan hasilnya pin-pin-pin-pin tersebut memiliki tegangan sebesar 4,98 volt DC seperti yang terlihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Hasil Pengukuran Pin Mikrokontroler Yang Diberikan Logika High

Pin-pin mikrokontroler yang diberikan logika low juga diukur menggunakan voltmeter dan hasilnya pin-pin tersebut memiliki tegangan sebesar 0 volt. Pengujian juga dilakukan dengan membuat suatu program running LED sederhana. Setelah program dimasukkan kedalam IC mikrokontroler, mikrokontroler dapat menjalankan program tersebut dengan benar. Dengan demikian, maka rangkaian mikrokontroler ini dapat baik dan dapat dipergunakan dengan semestinya.

4.1.3 Pengujian Rangkaian RFID

Pengujian rangkaian RFID dilakukan dalam berbagai tahap. Setelah dipastikan

rangkaian reader RFID telah mendapatkan suplai tegangan sebesar 5 volt DC,

maka pengujian pertama dilakukan dengan melihat nomor seri yang terdapat

dalam tag RFID. Pengujian ini dilakukan dengan memanfaatkan hyper terminal

yang terdapat pada komputer. Nomor seri yang terdapat dalam tag RFID ini dapat dilihat pada Gambar 4.4 di bawah ini.

Gambar 4.4 Nomor Seri Yang Terdapat Dalam Tag RFID

Pengujian kedua dilakukan dengan mengukur keluaran pin 4 reader RFID yang merupakan pin antena. Pengukuran pin 4 reader RFID ini menggunakan oscilloscope karena keluaran dari pin 4 tersebut berupa frekuensi seperti yang terlihat pada Gambar 4.4 dibawah ini.

Gambar 4.5 Hasil Pengukuran Pin 4 Reader RFID

Dari Gambar 4.4 diatas dapat diketahui bahwa keluaran dari pin 4 memiliki frekuensi sebesar 125 kHz. Hal tersebut dapat dibuktikan oleh persamaan berikut.

F = 1/T F = 1/_8μs F = 125 kHz

Besarnya nilai perioda (T) diperoleh dari Gambar 4.4 dimana time/div pada oscilloscope diset pada nilai 2μs dan pada Gambar 4.4 dapat dilihat panjang gelombangnya sebanyak 4 kotak. Jadi, besarnya nilai perioda dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

T = 4 x 2μs

T = 8μs

Kemudian pengujian ketiga dilakukan dengan mengukur keluaran dari pin 8 reader RFID. Pengukuran pin 8 ini juga menggunakan oscilloscope. Pin 8 reader RFID merupakan pin keluaran sehingga pin tersebut akan bernilai high ketika reader menerima masukan yaitu ketika ada tag RFID yang didekatkan. Hasil pengukuran pin 8 reader RFID dapat dilihat pada Gambar 4.5 berikut ini.

Gambar 4.6 Hasil Pengukuran Pin 8 Reader RFID

Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menguji jarak baca dari reader RFID. Ketika melakukan pengujian, tag diletakkan pada sisi depan, belakang, dan samping dari reader dan tag berada dalam keadaan diam. Sedangkan penghalang diletakkan dekat dengan tag. Setelah pengujian dilakukan, maka diperoleh data seperti yang terlihat pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 berikut ini.

Gambar 4.8 Pesan Peringatan Yang Muncul Ketika Tombol Connect Ditekan Tetapi Port Belum Dipilih

4.2 Analisa Sistem

Setelah dilakukan pengujian maka dapat diketahui apakah sistem sudah berjalan dengan baik atau belum. Dari data hasil pengujian reader RFID yang menggunakan ID12 dapat diketahui jarak maksimum antara reader dengan tag RFID adalah ± 6 cm. Jarak tersebut berlaku jika tag terletak pada sisi depan dan sisi belakang reader. Jika tag berada pada sisi samping reader, maka jarak baca maksimumnya adalah ± 3 cm. Akan tetapi jarak baca tersebut dapat mengalami penurunan jika terdapat suatu benda penghalang diantara reader dengan tag seperti yang telihat pada tabel-tabel di atas.

Reader RFID masih dapat berkomunikasi dengan tag RFID selama benda yang menjadi penghalang tersebut tidak terbuat dari logam. Jika penghalang terbuat dari logam, reader sama sekali tidak dapat berkomunikasi dengan tag sedekat apapun jaraknya. Hal ini disebabkan karena logam mengurangi fluks dari medan magnet yang dihasilkan oleh reader sehingga daya pancar reader menjadi kecil.

65  

Selain itu, jarak baca RFID juga terpengaruh oleh letak dari penghalang tersebut. Jika penghalang terletak dekat dengan reader, maka jarak baca RFID akan menjadi dekat. Jika penghalang terletak dekat dengan tag, maka jarak baca RFID juga akan menjadi dekat tetapi tidak sedekat jika penghalang terletak dekat dengan reader. Jarak baca RFID juga akan menjadi lebih dekat jika tag terbungkus oleh suatu benda.

Pada Tabel 4.1 ketika penghalang terbuat dari bahan kayu, jarak maksimum pembacaan RFID adalah 6 cm untuk tag yang diletakkan pada sisi muka dan sisi belakang reader. Akan tetapi ketika dilakukan percobaan, jarak maksimum pembacaannya berkisar antara ± 4 cm hingga ± 6 cm. Jarak maksimum 6 cm ini diambil karena dalam beberapa kali percobaan, pada jarak 6 cm reader masih dapat berkomunikasi baik dengan tag.

Dari data yang diperoleh pada Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa kecepatan tag saat melewati reader juga mempengaruhi pembacaan RFID. Semakin tinggi kecepatan tag ketika melewati reader, maka reader akan semakin tidak mampu berkomunikasi dengan tag. Terlebih jika jarak antara tag dengan reader cukup jauh dan terdapat penghalang diantara keduanya. Kecepatan maksimum tag ketika melewati reader RFID yang menggunakan ID12 sangat rendah sekali, yaitu sekitar ± 2 km/jam. Hal ini menyebabkan ID12 tidak cocok dipergunakan pada aplikasi pintu tol otomatis jika latar belakang penggunaannya untuk mengurangi tingkat kemacetan di gerbang tol.

Dari hasil pengujian motor stepper dapat diketahui jarak minimum antara reader dengan pintu, yaitu sekitar 2,7 meter. Hal ini diperoleh dari perhitungan berikut

ini. Jika kecepatan maksimum kendaraan adalah 2 km/jam, maka setiap detiknya jarak yang dapat ditempuh adalah 0,56 meter. Sedangkan waktu yang dibutuhkan untuk membuka pintu adalah 4,786 detik sehingga dalam waktu 4,786 detik itu kendaraan dapat menempuh jarak sekitar 2,68 meter. Jadi jarak minimum antara reader dengan pintu adalah ± 2,7 meter.

4.3 Permasalahan RFID Yang Diaplikasikan Untuk Pintu Tol Otomatis Selain pengaruh jarak dan kecepatan, RFID yang dipergunakan untuk aplikasi pintu tol otomatis ini masih memiliki beberapa permasalahan yang harus dicarikan jalan keluarnya. Beberapa permasalahan itu adalah.

a. Jika menggunakan tag pasif, jarak yang baca RFID yang dihasilkan rendah karena keterbatasan daya yang diperoleh dari medan elektromagnetik. Selain itu kecepatan tag ketika melewati reader juga rendah yaitu hanya sekitar 2 km

/jam. Hal ini dapat teratasi dengan memberikan daya tambahan untuk tag atau menambahkan antena eksternal dan suatu rangkaian penguat daya pada pin antena (pin 4 pada ID12) sehingga daya yang dipancarkan oleh reader menjadi lebih kuat.

b. Jika terdapat dua buah reader yang membaca satu buah tag, maka akan terjadi kekacauan informasi karena terjadi tabrakan antara dua medan elektromagnetik. Hal ini dapat diatasi dengan mengatur tata letak dari masing-masing reader sehingga medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh masing-masing reader tidak saling bertabrakan lagi.

c. Akan terjadi kekacauan informasi juga jika sebuah reader membaca labih dari satu tag dalam waktu yang bersamaan (tag bertumpuk). Hal ini sering terjadi pada reader yang berfrekuensi rendah. Pada reader yang berfrekuensi tinggi,

67  

kendala ini dapat terselesaikan oleh kemampuan akan kecepatan penerimaan data sehingga tag RFID yang masuk belakangan akan dianggap sebagai data yang berikutnya.

d. Komunikasi antara reader dengan tag juga akan terganggu jika terdapat frekuensi lain yang dipancarkan oleh peralatan lainnya yang bukan diperuntukkan untuk RFID, sehingga tag akan merespon frekuensi tersebut misalnya frekuensi Wifi, handphone, radio pemancar, dan lain-lain. Akan tetapi karena tag yang dipergunakan adalah tag dengan frekuensi 125 kHz, maka tag tidak akan merespon frekuensi-frekuensi yang dihasilkan oleh peralatan yang disebutkan di atas. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.3 berikut ini.

Tabel 4.4 Frekuensi Yang Dipancarkan Oleh Beberapa Alat Peralatan Frekuensi yang dipancarkan Handphone 800 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz Radio pemancar 80 MHz sampai 108 MHz

Wi-Fi 2.4 GHz dan 5 GHz

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan pengujian dan analisa sistem maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu.

a. Jarak maksimum pembacaan ID12 adalah ± 6 cm yang berlaku di sisi depan

dan sisi belakang dari reader tanpa adanya sebuah penghalang antara reader

dengan tag. Sedangkan untuk sisi samping, jarak maksimun pembacaan RFID

adalah ± 3 cm.

b. Kecepatan maksimum tag ketika melewati reader adalah ± 2 km/jam tanpa

adanya penghalang antara reader dengan tag.

c. Jarak minimum antara reader dan pintu adalah ± 2,7 meter.

5.2 Saran

Pengujian yang dilakukan dalam laporan tugas akhir ini memang belum sempurna. Beberapa saran yang mungkin dapat menyempurnakan penelitian ini adalah.

a. Menambahkan sebuah rangkaian penguat daya dan sebuah pemancar eksternal

pada reader RFID agar daya yang dipancarkan lebih kuat dan jarak pembacaan

RFID dapat lebih jauh.

b. Sebagai penggerak pintu tol otomatisnya dapat menggunakan motor DC yang

memiliki kecepatan putaran lebih cepat dibandingkan dengan motor stepper.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Patrick J. Sweeney II. RFID For DUMMIES. Indiana: Wley Publishing,

Inc. 2005

[2] Goldburg, Joseph. Adilam EVAL – RFID. Adilam Electronics

[3] Christanto Danny, Kris Pusporini. Panduan Dasar ikrokontroler Keluarga

MCS-51. Innovative Elektronik. Surabaya. 2005

[4] http://andrisfaesal.blogspot.com/2009/02/mengenal-borland-delphi-70.html pada 13 Agustus 2009

[5] http://ilmukomputer.org/2006/09/27/pemrograman-bahasa-c-dengan-turbo-c/ pada 15 Agustus 2009

[6] http://atmel.com [7] http://datasheet4u.com [8] http://wikipedia.org