T1 622009003 BAB III

BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Bab ini menguraikan tentang gambaran sistem, perancangan perangkat keras dan
perangkat lunak yang digunakan dalam skripsi ini. Perancangan perangkat keras menjelaskan
hubungan antara mikrokontroler dengan modul Wifi USR-WIFI232-G, Infra merah dan
PWM, sedangkan perancangan perangkat lunak menjelaskan garis besar perangkat lunak,
baik yang ditanamkan ke dalam mikrokontroler ataupun yang terdapat pada kendali komputer
atau mobile smart phone.
I.1.

Gambaran Sistem

Gambar 3.1. Gambaran Umum Rancangan Sistem Kendali Robot
Gambar 3.1 menunjukkan blok diagram keseluruhan sistem yang dirancang,
secara umum sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitu, perangkat lunak yang
digunakan sebagai media pengontrol atau pemberi instruksi, dan perangkat keras
sistem repeater yang berfungsi sebagai pengubah data atau instruksi dari modul Wifi
menjadi sinyal – sinyal infra merah. Penjelasan sistem ini adalah sebagai berikut :

15


1. Pengguna memberikan instruksi melalui perangkat lunak pada mobile smartphone
atau komputer.
2.

Komunikasi antar komputer kendali atau mobile smart phone dengan modul
USR-WIFI232-G menggunakan media transmisi wifi menggunakan metode
socket TCP/IP.

3. Modul USR-WIFI232-G menerima data dari pengirim yang selanjutnya
dikirimkan ke mikrokontroler secara serial.
4. Mikrokontroler menampung data dari serial yang selanjutnya dicocokan dengan
library perintah yang disimpan pada mikrokontroler. Data tersebut diubah menjadi
sekelompok bit yang selanjutnya dikirimkan per bit dari most significant bit.
Mikrokontroler memiliki fitur PWM yang digunakan sebagai pembangkit
frekuensi yang digunakan sebagai frekuensi pembawa data untuk dikirimkan
kepada robot WowWee Robosapien melalui inframerah.
I.2.

Perancangan Perangkat Keras
Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan hingga perealisasian perangkat

keras kendali jarak jauh robot WowWee Robosapien. Perangkat keras terdiri dari
mikrokontroler ATmega8 sebagai pengkonversi data menjadi sinyal, yang
menggunakan fitur PWM. Mikrokontroler tersebut terhubung dengan modul yang
digunakan yaitu USR-WIFI232-G dan berkomunikasi dengan modul menggunakan
fitur USART. Gambar 3.2 menunjukkan blok diagram perangkat keras kendali robot
yang dirancang.

Gambar 3.2. Blok Diagram Perangkat Keras Kendali Jarak Jauh Robot

16

I.2.1. Modul USR- WIFI232-G
Perancangan kendali jarak jauh ini menggunakan modul USR-WIFI232-G
untuk menjalin komunikasi dengan pengendali dari komputer atau mobile smart
phone. Modul USR-WIFI232-G digabungkan bersama mikrokontroler dengan
memanfaatkan fitur USART untuk berkomunikasi. Gambar 3.3 menunjukkan
konfigurasi pin map USR-WIFI232-G.

Gambar 3.3. USR-WIFI232-G Pins Map [8, h.9].


Pada Gambar 3.4 menunjukkan skematik hubungan antara modul USRWIFI232-G

dengan

mikrokontroler.

Komunikasi

antara

modul

dengan

mikrokontroler menggunakan fitur USART sehingga data yang diterima pada
modul wifi dikirimkan langsung ke mirkokontroler yang ditampung oleh buffer
penerima USART pada mikrokontroler.

17


Gambar 3.4. Skematik USR-WIFI232-G dengan ATmega8
Komunikasi antara USR-WIFI232-G dengan mikrokontroler menggunakan
komunikasi serial dengan level tegangan TTL. Tabel 3.1 menunjukkan koneksi
antara pin USR-WIFI232-G dengan pin mikrokontroler.
Tabel 3.1. Konfigurasi sinyal pin USR-WIFI232-G dengan Mikrokontroler.

GND

PIN
Modul
1

0

GND

ALARM1

7


Pull up 100k ohm

-

DVDD

9

+3.3V

-

GND

17

0

GND


DVDD

31

+3.3V

-

GND

32

0

GND

DVDD

34


+3.3V

-

UART_TX

39

UART Communication Pin

PIN.D0 RXD

UART_RTS

40

UART Communication Pin

-


UART_RX

41

UART Communication Pin

PIN.D1 TXD

UART_CTS

42

UART Communication Pin

-

nLink

43


Led Blue

-

nReady

44

Led Green

-

nReload

45

Pull up 57k ohm

-


EXT_RESET

47

Reset Button

GND

48

0

GND

Nama Net

Deskripsi

Mikrokontroler


18

I.3.

Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak pada skripsi ini dibagi menjadi tiga bagian, yaitu
perangkat lunak pada komputer kendali, perangkat lunak pada mobile smart phone,
dan perangkat lunak yang ditanamkan pada mikrokontroler.
I.3.1. Perangkat Lunak pada Kendali Komputer
Perangkat lunak yang dipasang pada komputer kendali meggunakan Visual
Studio 2010, aplikasi kendali bertugas sebagai client dari modul USR-WIFI232G. Secara umum sistem kerja perangkat lunak pada komputer kendali dapat
digambarkan seperti pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Gambaran umum perangakat lunak kendali komputer.
Penjelasan dari Gambar 3.5 adalah sebagai berikut :
1. Aplikasi kendali menghubungkan diri dengan modul USR-WIFI232-G
dengan komunikasi socket.
2. Pengguna memberikan instruksi melalui tombol – tombol gerakan yang
telah disediakan pada antar muka aplikasi kendali.
3. Data instruksi di encoding memiliki sebuah header dan penutup.
4. Aplikasi menerima umpan balik dari mikrokontroler setelah mikrokontroler
meneruskan data dalam bentuk biner.

Gambar 3.6 menjelaskan proses pengiriman data yang dilakukan oleh aplikasi
pada komputer kendali. Proses encoding dilakukan pada perintah asli robot
WowWee Robosapien yang disimpan pada “Variables.KirimPerintah”, setelah
data selesai di encoding data tersebut dikirimkan kepada server yaitu modul
USR-WIFI232-G, dan kendali komputer yang bertindak sebagai client siap
menunggu acknowledge bahwa perintah telah dilakukan.

19

Gambar 3.6. Koding Pengiriman Data pada kendali komputer.
Fungsi “SentData()” pada Gambar 3.6 digunakan untuk melakukan proses
pengiriman data dari komputer sebagai client ke modul yang bertindak sebagai
server. Instruksi asli robot disimpan pada variabel “Variables.KirimPerintah”,
selanjutnya instruksi dilakukan proses encoding data dengan memberikan header
“$” dan penutup “#” pada akhir perintah. Setelah instruksi di encoding menjadi
paket baru dan kemudian disimpan pada variabel “data”. “Data” di encoding
menjadi tipe data baru yaitu byte. Data dalam bentuk byte dikirimkan dengan
fungsi “Stream.Write”, dan komputer kendali menunggu acknowledge dari server
melalui fungsi ”Stream.ReadByte”.
I.3.2. Perangkat Lunak pada Kendali Smart Phone
Perangkat lunak yang dipasang pada mobile smart phone dibuat menggunakan
aplikasi Eclipse Kepler, aplikasi ini bertugas sebagai client dari modul USRWIFI232-G. Secara umum sistem kerja perangkat lunak pada komputer kendali
dapat digambarkan seperti pada Gambar 3.7.

20

Gambar 3.7. Gambaran umum perangkat lunak kendali smart phone.
Penjelasan dari Gambar 3.7 adalah sebagai berikut :
1. Aplikasi kendali menghubungkan diri dengan modul USR-WIFI232-G
dengan komunikasi socket.
2. Pengguna memberikan instruksi melalui tombol – tombol gerakan yang
telah disediakan pada antar muka aplikasi kendali.
3. Data instruksi di encoding memiliki sebuah header dan penutup.
4. Aplikasi menerima umpan balik dari mikrokontroler setelah mikrokontroler
meneruskan data dalam bentuk biner.

Gambar 3.8. Proses koneksi kendali smart phone dengan modul Wifi.
Gambar 3.8 menjelaskan proses koneksi antara mobile smart phone dengan
modul USR-WIFI232-G. Komunikasi dilakukan menggunaan komunikasi socket
dengan mendeklarasi alamat dan port yang dituju. Pengiriman dilakukan

21

menggunakan perintah DataOutputStream dan penerimaan data dilakukan
dengan perintah DataInputStream.

Gambar 3.9. Diagram Alir Perangkat Lunak Kendali Smart Phone.
Pada Gambar 3.9 membahas garis besar program pada perangkat lunak
kendali smart phone yang dipresentasikan melalui diagram alir. Program ini
bekerja pada dua thread berbeda, satu untuk melakukan proses pengiriman, dan
lainnya untuk melakukan proses penerimaan data dalam waktu bersamaan.
Fungsi dari program tersebut adalah sebagai berikut :
1. Menginisialisasi Socket, DataInputStream dan DataOutputStream.
2. Menunggu instruksi dari antar muka
3. Melakukan encoding terhadap data yang akan dikirim.

22

4. Menunggu

data

masukan

atau

respon

dari

mikrokontroler,

dan

menampilkannya pada antar muka.

I.3.3. Perangkat Lunak pada Mikrokontroler
Perangkat lunak yang dipasang pada mikrokontroler dibuat menggunakan
aplikasi CodeVisionAVR. Mikrokontroler sebagai pengendali sistem repeater
dari seluruh sistem kendali. Perangkat lunak yang tersebut ditanamkan pada
mikrokontroler untuk melakukan tugas – tugas konversi dari data yang diterima
modul USR-WIFI232-G menjadi bit – bit yang diteruskan dalam bentuk
inframerah.
Data yang diterima, pertama dilakukan proses decoding data untuk
memeriksa apakah data tersebut benar merupakan data instruksi robot WowWee
Robosapien, selanjutnya data tersebut diubah menjadi sekumpulan bit untuk
dikirimkan dalam bentuk infra merah.

23

Gambar 3.10. Diagram Alir Sistem Repeater oleh Mikrokontroler.
Pada Gambar 3.10 membahas garis besar program yang dipresentasikan
melalui diagram alir. Fungsi dari program mikrokontroler sebagai repeater
adalah sebagai berikut :
1. Menerima data dari modul USR-WIFI232-G dan di simpan dalam variabel
buffer.
2. Melakukan decoding data yang telah diterima.
3. Mengkonversi data menjadi kumpulan bit.
4. Mengirim data dalam bentuk inframerah.
5. Mengirim acknowledge kepada client bahwa instruksi telah dilakukan.

24

Gambar 3.11. Decoding data yang diterima dari kendali.
Gambar 3.11 menjelaskan proses decoding data, dari data yang diterima per
karakter pada variabel “data”, ditampung pada variabel ”buffer”. Nilai masukan
diperiksa, jika jumlahnya sebanyak tiga karakter, dan memiliki header “$” dan
penutup “#” maka nilai tersebut dinyatakan benar merupakan instruksi gerakan
robot WowWee Robosapien. Satu karakter bernilai 1 byte yang dikirimkan per
bit satu per satu dari Least Significant Bit (LSB) terlebih dahulu.
Gambar 3.12 menunjukkan format data yang diterima oleh USART
mikrokontroler setiap byte dengan 1 buah start bit dan stop bit.

Gambar 3.12. Format paket data USART [5, h.130].
Keterangan Gambar 3.12 :
St

: Start Bit, selalu low.

(n)

: Data Bit ( 0 sampai 8 ).

P

: Parity Bit ( bisa ganjil atau genap ).

SP

: Stop Bit, selalu high.

25

Instruksi yang telah melewati proses decoding akan diperiksa untuk
mendapatkan nilai integer yang akan dikonversi menjadi nilai biner yang
selanjutnya dikirim dalam bentuk infra merah pada fungsi “sentdata( )”. Nilai
integer pertama dikonversi menjadi nilai biner dan mulai dilakukan pengiriman
start bit adalah sinyal low selama 8/1200 detik, selanjutnya di periksa per bit, jika
nilai biner adalah 1, maka keluaran adalah sinyal high selama 4/1200 detik dan
sinyal low selama 1/1200 detik, dan jika nilai biner adalah 0, maka keluaran
sinyal high selama 1/1200 detik dan sinyal low selama 1/1200 detik. Sinyal di
high kembali setelah pengiriman selesai. Gambar 3.13 adalah program untuk
merealisasikan pengiriman dalam bentuk sinyal infra merah.

Gambar 3.13. Proses pengiriman data per bit dalam bentuk infra merah.
Data dikirimkan satu per satu tiap bit dari Most Significant Bit (MSB)
dikirimkan pertama. Gambar 3.14 menunjukkan format data yang dikirimkan
dalam bentuk infra merah.

Gambar 3.14. Format Paket data peniriman sinyal infra merah.

26

Keterangan Gambar 3.14 :
St : Start Bit, selalu low.
(n)

: Data Bit ( 0 sampai 7 ).

SP

: Stop Bit, selalu high.