TUGAS AKHIR - Sinkronisasi jam digital nirkabel = Wireless synchronization on digital clock - USD Repository

  

TUGAS AKHIR

SINKRONISASI JAM DIGITAL NIRKABEL

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh:

NUGROHO BUDI WICAKSONO

  

NIM : 095114030

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2011

  

TUGAS AKHIR

SINKRONISASI JAM DIGITAL NIRKABEL

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh:

NUGROHO BUDI WICAKSONO

  

NIM : 095114030

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2011

  

FINAL PROJECT

WIRELESS SYNCHRONIZATION ON

DIGITAL CLOCK

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  

In Electrical Engineering Study Program

By:

NUGROHO BUDI WICAKSONO

  

NIM : 095114030

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2011

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTO HIDUP

  Moto Hidup: Tugas Akhir ini kupersembahkan untuk, Gusti Yesus Pangeran Dalem

  Ibu Catharina Elisabeth Sundari Bapak Athanasius Sunarno Kakakku Antonius Nugraha Widhi Pratama

  “You may delay , but the time will

  NOT ” ~Benjamin Franklin~

  “Kabeh kuwi wis tumata

  

, pasrahna uripmu mring

Gusti Pangeran

  ”

  

INTISARI

Sistem penunjukan waktu di universitas dan perusahaan masih banyak

menggunakan jam dinding. Pencocokan waktu di setiap ruangan masih menggunakan cara

manual, yakni dengan mencocokkan jarum jam dan menit pada setiap jam dinding. Dalam

beberapa bulan, jam dinding menunjukkan waktu yang berbeda. Ketepatan penunjukan

waktu dipengaruhi oleh daya tahan baterai. Dengan menggunakan metode sinkronisasi di

setiap ruangan, maka masalah perbedaan penunjukan waktu dapat diatasi.

  Sistem sinkronisasi jam digital nirkabel terdiri dari 2 subsistem, yakni master dan

slave . Sistem terdiri dari 1 subsistem master dan 2 subsistem slave. Subsistem master

berfungsi sebagai pusat kontrol yang terhubung dengan komputer pada saat sinkronisasi

waktu dengan server NTP, dan mengatur waktu alarm. Antarmuka yang digunakan

subsistem master pada saat sinkronisasi waktu dengan server NTP adalah Visual Basic.

Subsistem slave berfungsi sebagai penerima data waktu yang dikirimkan oleh master dan

penampil jam digital dan alarm.

  Prototipe jam digital dapat tersinkronisasi secara nirkabel pada jarak optimal 3

meter. Komunikasi GUI dengan server NTP dan komunikasi GUI dengan subsistem

berhasil diimplementasikan pada sistem. Jarak 45 meter sesuai dengan tujuan master penelitian belum terpenuhi.

  Kata kunci: Sinkronisasi Waktu, Jam Digital Nirkabel, Server NTP, nRF24L01.

  

ABSTRACT

Universities and companies still use wall clock. Each clock in different room is

manually synchronized. In recent months, the clock will show different minutes or hour.

The accuracy of the time is affected by the battery of the clock. Using the synchronization

method, the problem can be solved.

  Wireless synchronization on digital clock consists of 2 subsystems, master and

slave. The system consists of a master and 2 slaves. Master is used as a control center that

connected to the computer at the time synchronization with NTP server and set the alarm

time. Visual Basic is used to connecting master with the NTP server. Slave serves as time

receiver, clock display and alarm ringer.

  The prototype of wireless digital clock can be synchronized at 3 meters.

Communication between GUI with NTP server and communication between GUI with

master are successfully implemented on the system. The distance of 45 meters according to

the research objective is not achieved.

  Key words: Time Synchronization, Wireless Digital Clock, NTP Server, nRF24L01.

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................................................. i

TITLE PAGE ......................................................................................................................... ii

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................................. iv

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .............................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTO HIDUP ....................................................... vi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................................................... vii

  

INTISARI ........................................................................................................................... viii

ABSTRACT ......................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ........................................................................................................... x

DAFTAR ISI ........................................................................................................................ xi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xvi

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1

  

1.1 Latar Belakang ................................................................................................................. 1

  

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................................................................ 2

  

1.3 Batasan Masalah .............................................................................................................. 2

  

1.4 Metodologi Penelitian ..................................................................................................... 3

  

1.5 Sistematika Penulisan ...................................................................................................... 4

  

BAB II DASAR TEORI ........................................................................................................ 5

  

2.1 Network Time Protokol ................................................................................................... 5

  

2.2 Arduino Duemilanove ..................................................................................................... 5

  2.2.1 Mikrokontroler ATmega328 ................................................................................... 7

  2.2.2 Serial Peripheral Interface ...................................................................................... 8

  2.2.3 Komunikasi Serial USART .................................................................................. 11

  2.2.4 Rangkaian Reset .................................................................................................... 13

  

2.3 Real-Time Clock DS1307 ............................................................................................. 13

  2.3.1 Konfigurasi Pin RTC DS1307 .............................................................................. 14

  2.3.2 Komunikasi Serial antar-IC (I2C/TWI) ................................................................ 14

  2.3.3 Definisi Kondisi Bus I2C ...................................................................................... 15

  3.2.1.5 Rangkaian Alarm.......................................................................................... 30

  

4.1 Implementasi Perancangan Perangkat Keras ................................................................. 42

  

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................. 42

  3.3.3.1 Subrutin Tampilkan Data Waktu RTC ke 7 Segment .................................. 40

  3.3.3 Diagram Alir Subsistem Slave .............................................................................. 40

  3.3.2 Diagram Alir Subsistem Master ........................................................................... 38

  3.3.1.3 Subrutin Kirim Data ke Arduino .................................................................. 38

  3.3.1.2 Subrutin Atur Alarm..................................................................................... 37

  3.3.1.1 Subrutin Atur Sinkronisasi dan Port Komunikasi........................................ 36

  3.3.1 Perancangan Program Visual Basic ...................................................................... 33

  

3.3 Perancangan Perangkat Lunak ...................................................................................... 33

  3.2.2.2 Rangkaian Penampil 7 Segment ................................................................... 32

  3.2.2.1 Sistem Minimum ATmega328 ..................................................................... 31

  3.2.2 Perancangan Subsistem Slave ............................................................................... 31

  3.2.1.4 Rangkaian Transceiver nRF24L01 .............................................................. 29

  2.3.4 Peta Alamat (Address Map) RTC DS1307 ........................................................... 16

  3.2.1.3 Rangkaian Penampil LCD ............................................................................ 29

  3.2.1.2 Rangkaian RTC DS1307 .............................................................................. 28

  3.2.1.1 Board Arduino Duemilanove ....................................................................... 27

  3.2.1 Perancangan Subsistem Master ............................................................................ 26

  

3.2 Perancangan Perangkat Keras ....................................................................................... 26

  

3.1 Diagram Blok Sistem .................................................................................................... 25

  

BAB III RANCANGAN PENELITIAN ............................................................................. 25

  

2.10 UNIX Timestamp ......................................................................................................... 24

  

2.9 Visual Basic ................................................................................................................... 23

  

2.8 Buzzer ............................................................................................................................ 22

  

2.7 IC 74HC595 ................................................................................................................... 21

  

2.6 Penampil 7 Segment ...................................................................................................... 20

  

2.5 Penampil Liquid Crystal Display (LCD) ....................................................................... 18

  

2.4 Transceiver Nordic nRF24L01 ...................................................................................... 16

  

4.2 Implementasi Perancangan Perangkat Lunak ................................................................ 45

  4.2.2 Implementasi Diagram Alir Subsistem Master .................................................... 48

  4.2.3 Implementasi Diagram Alir Subsistem Slave ....................................................... 51

  

4.3 Hasil Pengamatan dan Pembahasan .............................................................................. 52

  4.3.1 Komunikasi GUI dengan Server NTP .................................................................. 52

  4.3.2 Komunikasi GUI dengan Subsistem Master ........................................................ 53

  4.3.3 Hasil Pengamatan pada Sistem Sinkronisasi Jam Digital Nirkabel ...................... 54

  4.3.3.1 Metode Penskalaan Waktu Pengiriman Data ............................................... 55

  4.3.3.2 Metode Uji Coba Sistem .............................................................................. 68

  4.3.4 Hasil Pengamatan pada Subsistem Master dan Subsistem Slave ......................... 73

  4.3.4.1 Hasil Pengamatan pada Subsistem Master................................................... 73

  4.3.4.2 Hasil Pengamatan pada Subsistem Slave ..................................................... 74

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 76

  

5.1 Kesimpulan .................................................................................................................... 76

  

5.2 Saran .............................................................................................................................. 76

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 77

LAMPIRAN ........................................................................................................................ 78

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Blok model perancangan ................................................................................... 3Gambar 2.1 Modul mikrokontroler Arduino Duemilanove .................................................. 5Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATmega168/ATmega328 pada Arduino Duemilanove ......... 6Gambar 2.3 Perangkat lunak Arduino .................................................................................. 6Gambar 2.4 Komunikasi master-slave pada SPI ................................................................... 9Gambar 2.5 Diagram pewaktuan pemindahan data dengan Clock Phase (CPHA)=0 ........ 10Gambar 2.6 Diagram pewaktuan pemindahan data dengan CPHA=1 ................................ 10Gambar 2.7 Register UBRRn .............................................................................................. 12Gambar 2.8 Diagram waktu untuk reset eksternal .............................................................. 13Gambar 2.9 Konfigurasi pin RTC DS1307 ......................................................................... 14Gambar 2.10 Transfer data pada I2C................................................................................... 15 Gambar 2.11Konfigurasi pin nRF24L01 ............................................................................. 17Gambar 2.12 Bentuk fisik modul LCD Topway ................................................................. 19Gambar 2.13 Tampilan 7 segment ....................................................................................... 20Gambar 2.14 Konfigurasi 7 segment tipe common anode ................................................... 20Gambar 2.15 Konfigurasi 7 segment tipe common cathode ................................................ 21Gambar 2.16 Konfigurasi pin IC 74HC595 ........................................................................ 21Gambar 2.17 Diagram waktu IC 74HC595 ......................................................................... 22Gambar 2.18 Rangkaian buzzer ........................................................................................... 22Gambar 2.19 IDE Visual Basic ........................................................................................... 24Gambar 2.20 Ilustrasi object, property, method dan event .................................................. 24Gambar 3.1 Diagram blok sistem ........................................................................................ 25Gambar 3.2 Alokasi pin subsistem master .......................................................................... 28Gambar 3.3 Rangkaian RTC DS1307 ................................................................................. 28Gambar 3.4 Rangkaian penampil LCD ............................................................................... 29Gambar 3.5 Modul transceiver nRF24L01 ......................................................................... 29Gambar 3.6 Rangkaian penghubung modul transceiver nRF24L01 ................................... 30Gambar 3.7 Rangkaian Alarm ............................................................................................. 30Gambar 3.8 Sistem minimum dan alokasi pin subsistem slave ........................................... 31Gambar 3.9 Rangkaian penampil 7 segment ....................................................................... 32Gambar 3.10 GUI Visual Basic ........................................................................................... 34Gambar 3.11 Diagram alir utama GUI Visual Basic ........................................................... 34Gambar 3.12 Diagram alir subrutin atur sinkronisasi dan port komunikasi ....................... 36Gambar 3.13 Diagram alir subrutin atur alarm.................................................................... 37Gambar 3.14 Diagram alir subrutin kirim data ke Arduino ................................................ 38Gambar 3.15 Diagram alir subsistem master ...................................................................... 39Gambar 3.16 Diagram alir utama subsistem slave .............................................................. 40Gambar 3.17 Subrutin tampilkan data waktu RTC ke 7 segment ....................................... 41Gambar 4.1 Hasil implementasi subsistem master .............................................................. 42Gambar 4.2 Tampilan LCD subsistem master .................................................................... 43Gambar 4.3 Hasil implementasi subsistem slave 1 ............................................................. 44Gambar 4.4 Hasil implementasi subsistem slave 2 ............................................................. 44Gambar 4.5 Implementasi perancangan perangkat lunak .................................................... 45Gambar 4.6 Peringatan adanya kesalahan pengaturan data mode alarm jam tertentu ........ 47Gambar 4.7 Jumlah kesalahan dalam pengaturan data alarm .............................................. 47Gambar 4.8 Data yang dikirim GUI .................................................................................... 48Gambar 4.9 Isi data yang dikirim GUI ................................................................................ 48Gambar 4.10 Data dari GUI ................................................................................................ 53Gambar 4.11 Data dari Terminal ......................................................................................... 54Gambar 4.12 Denah lokasi metode penskalaan pengamatan pertama................................. 60Gambar 4.13 Denah lokasi metode penskalaan pengamatan ke-2 ...................................... 61Gambar 4.14 Denah lokasi metode penskalaan pengamatan ke-3 ...................................... 64Gambar 4.15 Denah lokasi metode uji coba sistem............................................................. 69Gambar 4.16 Selisih waktu yang ditampilkan LCD ............................................................ 72Gambar 4.17 Data yang dikirim subsistem slave 1 ............................................................. 72Gambar 4.18 Pembacaan osiloskop fungsi loop subsistem master ..................................... 74Gambar 4.19 Pembacaan osiloskop fungsi loop subsistem slave 1 ..................................... 74Gambar 4.20 Pembacaan osiloskop fungsi loop subsistem slave 2 ..................................... 75

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konfigurasi dan deskripsi pin ATmega328 .......................................................... 7Tabel 2.2 Konfigurasi alternatif port D ................................................................................ 8Tabel 2.3 Pin ATmega328 yang digunakan sebagai SPI .................................................... 11Tabel 2.4 Perhitungan register UBRRn .............................................................................. 12Tabel 2.5 Keterangan konfigurasi pin DS1307 .................................................................. 14Tabel 2.6 Register RTC dan RAM ..................................................................................... 16Tabel 2.7 Keterangan konfigurasi pin nRF24L01 .............................................................. 17Tabel 2.8 Keterangan konfigurasi pin LCD Topway ......................................................... 19Tabel 2.9 Keterangan konfigurasi pin IC 74HC595 ........................................................... 21Tabel 3.1 Alokasi pin ATmega328 dengan RTC DS1307 .................................................. 26Tabel 3.2 Alokasi pin ATmega328 dengan LCD ................................................................ 27Tabel 3.3 Alokasi pin ATmega328 dengan nRF24L01 ....................................................... 27Tabel 3.4 Alokasi pin ATmega328 dengan buzzer ............................................................. 27Tabel 3.5 Alokasi pin ATmega328 dengan 7 Segment (74HC595), dan LED .................... 32Tabel 3.6 Susunan biner pin-pin 7 segment ......................................................................... 33Tabel 3.7 Obyek pada GUI Visual Basic ............................................................................ 35Tabel 4.1 Perubahan pada GUI............................................................................................ 46Tabel 4.2 Header data GUI ................................................................................................. 47Tabel 4.3 Alamat dan Fungsi EEPROM ............................................................................. 49Tabel 4.4 Identitas alarm pada subsistem master ................................................................ 50Tabel 4.5 Format data dan header data subsistem master ................................................... 51Tabel 4.6 Format data dan header data subsistem slave 1 dan subsistem slave 2 .............. 51Tabel 4.7 Identitas alarm pada subsistem slave ................................................................... 52Tabel 4.8 Komunikasi GUI dengan server NTP ................................................................. 52Tabel 4.9 Perbandingan data yang dikirim dan diterima ..................................................... 53Tabel 4.10 Perbandingan waktu komputer dengan subsistem master ................................. 54Tabel 4.11 Format pewaktuan metode penskalaan .............................................................. 55Tabel 4.12 Metode penskalaan pengamatan pertama jarak 1 m

• – 3 m ................................ 57

Tabel 4.13 Metode penskalaan pengamatan pertama jarak 4m, 5m, 10m, dan 15m ........... 58Tabel 4.14 Metode penskalaan pengamatan pertama jarak 20 m - 45 m ............................ 59Tabel 4.15 Persentase keberhasilan metode penskalaan pengamatan pertama ................... 60Tabel 4.16 Metode penskalaan pengamatan ke-2 jarak 5 m & 10 m .................................. 61Tabel 4.17 Persentase keberhasilan metode penskalaan pengamatan ke-2 ......................... 61Tabel 4.18 Metode penskalaan pengamatan ke-3 jarak 1 m & 2 m .................................... 62Tabel 4.19 Metode penskalaan pengamatan ke-3 jarak 3 m

• – 6 m ..................................... 63

Tabel 4.20 Persentase keberhasilan metode penskalaan pengamatan ke-3 ......................... 64Tabel 4.21 Metode penskalaan pengamatan ke-4 jarak 1 m

• – 4 m ..................................... 65

Tabel 4.22 Persentase keberhasilan metode penskalaan pengamatan ke-4 ......................... 66Tabel 4.23 Metode penskalaan pengamatan ke-5 ................................................................ 66Tabel 4.24 Uji coba sistem pengamatan pertama mode alarm interval ............................... 69Tabel 4.25 Uji coba sistem pengamatan ke-2 mode alarm jam tertentu .............................. 70Tabel 4.26 Uji coba sistem pengamatan ke-3 mode alarm mati .......................................... 71Tabel 4.27 Persentase keberhasilan metode uji coba sistem ............................................... 72Tabel 4.28 Waktu loop subsistem master ............................................................................ 73Tabel 4.29 Waktu loop subsistem slave 1 ........................................................................... 74Tabel 4.30 Waktu loop subsistem slave 2 ........................................................................... 75

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Jam adalah alat untuk mengukur waktu [1]. Sistem penunjukan waktu di universitas

dan perusahaan masih banyak menggunakan jam dinding. Pencocokan waktu di setiap

ruangan masih menggunakan cara manual, yakni dengan mencocokkan setiap jam dinding.

Dalam beberapa bulan, jam dinding menunjukkan waktu yang berbeda. Ketepatan

penunjukan waktu dipengaruhi oleh daya tahan baterai [2, 3].

  Dengan menggunakan metode sinkronisasi di setiap ruangan, maka masalah

perbedaan penunjukan waktu dapat diatasi. Salah satu mekanisme sinkronisasi waktu yang

digunakan pada jaringan komputer adalah sinkronisasi berbasis Network Time Protocol

(NTP). Mekanisme ini memungkinkan setiap komputer dalam satu jaringan dapat

tersinkronisasi dengan server NTP, sehingga setiap komputer menunjukkan informasi

waktu yang sama. Adanya informasi waktu yang standar dari NTP bisa dibuat sistem jam

digital yang disinkronisasikan secara terpusat [4].

  Berdasarkan latar belakang ini, penulis ingin membuat sebuah sistem sinkronisasi

jam digital nirkabel. Sistem menggunakan jaringan internet, kontroler Arduino, dan modul

nRF24L01 frekuensi radio (RF) dengan modulasi Gaussian Frequency Shift- transceiver

Keying (GFSK) [5]. Daya jangkau transceiver nRF24L01 mencapai 45-55 meter di tempat

yang dikelilingi banyak gedung [6].

  Sistem ini dikembangkan dari sistem yang sudah ada sebelumnya, yaitu

sinkronisasi jam digital [4], perencanaan dan pembuatan sistem penunjuk waktu

tersinkronisasi secara digital [7], penampil jamak jam digital berbasis mikrokontroler

AT89C2051 menggunakan komunikasi serial [8], dan jam dan alarm sekolah berbasis

mikrokontroler ATmega16 [9]. Penelitian-penelitian tersebut menggunakan teknologi

inframerah yang jarak maksimal transmisinya 7,5 meter [7], dan menggunakan kabel

(wired) [8, 9]. Sistem yang akan dibuat dapat mengatasi permasalahan jarak transmisi dan

kerumitan instalasi jam digital menggunakan kabel.

  Pengaturan sinkronisasi sistem ini diperoleh dari server NTP yang terhubung

dengan komputer. Sinkronisasi antara komputer dengan server NTP menggunakan

  

mikrokontroler. Subsistem master digunakan untuk mengirimkan dan menerima data

sinkronisasi. Data sinkronisasi diterima oleh subsistem slave dan diolah mikrokontroler

untuk ditampilkan pada jam digital. Data hasil sinkronisasi pada subsistem slave

dikirimkan kembali ke subsistem master. Komunikasi data antara subsistem master dan

subsistem slave menggunakan modul nRF24L01. Masing-masing subsistem memiliki IC

RTC (Real Time Clock) yang digunakan sebagai pewaktu. Sistem dikondisikan hanya

bekerja jika terdapat arus listrik dari PLN. Kondisi tidak terdapat arus listrik PLN di luar

perancangan sistem. Fasilitas alarm ditambahkan pada sistem ini dapat digunakan sebagai

penanda waktu tertentu. Fasilitas alarm sistem ini dapat diaplikasikan pada perusahaan

yang memiliki waktu kerja yang berbeda, yaitu area produksi dengan waktu kerja shift

(contoh: 3 shift dalam 1 hari, @ shift 8 jam) dan administrasi dengan waktu kerja tertentu

(contoh: pukul 08.00

• – 16.00).

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian

  Tujuan penelitian ini adalah: 1.

  Menghasilkan prototipe jam digital yang tersinkronisasi nirkabel dan tersinkronisasi dengan server NTP,

2. Menghasilkan prototipe jam digital yang dapat tersinkronisasi dengan jarak 45 meter pada lokasi yang dikelilingi banyak gedung.

  Manfaat penelitian ini adalah: 1.

  Dapat digunakan sebagai penunjuk waktu pada ruang kuliah dan laboratorium, 2. Dapat digunakan sebagai acuan, rujukan, dan bahan pertimbangan untuk memperbanyak prototipe jam digital.

1.3 Batasan Masalah

  Penelitian ini dibatasi pada sinkronisasi antara 1 subsistem master dengan penampil

LCD dan 2 subsistem slave dengan tampilan 4 digit 7 segment. Masing-masing subsistem

mempunyai identitas atau alamat yang berbeda. Pengujian subsistem master dan slave

subsistem slave dalam gedung dengan ketinggian yang sama pada ruang terbuka dan ruang

tertutup. Spesifikasi sistem sebagai berikut:

  1. Modul mikrokontroler menggunakan Arduino Duemilanove pada subsistem master.

  2. Modul transceiver yang digunakan adalah nRF24L01.

  4. Sistem sinkronisasi bersifat close loop.

  5. Topologi jaringan yang digunakan adalah topologi star.

1.4 Metodologi Penelitian

  Metodologi yang digunakan penelitian ini adalah 1.

  Studi pustaka mengumpulkan bahan-bahan referensi berupa buku-buku, dan jurnal- jurnal penelitian.

  2. Perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan faktor permasalahan, dan ketersediaan komponen.

  Network LCD

  Time Komputer Kontroler Subsistem

  Alarm Protokol

  Master nRF24L01 nRF24L01 nRF24L01

  Subsistem Slave

  Jam Digital Jam Digital Kontroler Kontroler Alarm Alarm

Gambar 1.1 Blok model perancangan 3.

  Pembuatan perangkat keras dan lunak yang digambarkan pada Gambar 1.1. Sistem memulai proses sinkronisasi saat user menjalankan program Visual Basic dan menyetel waktu sinkronisasi dan alarm. Data waktu sinkronisasi dan alarm diolah oleh mikrokontroler dan subsistem master untuk dikirimkan ke subsistem slave. Data tampilan jam digital pada subsistem slave dikirimkan kembali ke subsistem master untuk mengamati tampilan jam digital pada subsistem slave.

  4. Proses pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan membandingkan data tampilan waktu subsistem slave dengan subsistem master dalam jeda waktu sinkronisasi tertentu, dan mengetahui jarak maksimal antarsubsistem. Pengambilan data dilakukan pada ruang terbuka dan tertutup. Kondisi ruang terbuka adalah tidak adanya penghalang (tembok, sekat, dll) antar-transceiver atau LOS (Line Of Sight), kondisi ruang tertutup adalah lokasi kondisi pengambilan data dilakukan pada ruangan yang terpisah.

5. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisis data dilakukan dengan

  master . Penyimpulan hasil percobaan dilakukan dengan melihat persentase keberhasilan sistem. Indikator keberhasilan sistem adalah subsistem slave menunjukkan waktu yang sama dengan subsistem master.

1.5 Sistematika Penulisan

BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI Bab ini berisi studi pustaka mengenai teori-teori yang mendasari penelitian ini. BAB III : RANCANGAN PENELITIAN Bab ini berisi blok diagram sistem, diagram alir perancangan, dan rancangan tampilan pada software. BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi hasil perancangan, data pengujian, analisis data, dan pembahasan data. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan akhir dan saran-saran penulis mengenai sistem yang dibuat.

2 BAB II DASAR TEORI

  

[1-9]

  Bab ini menjelaskan tentang teori komponen-komponen utama dan protokol- protokol yang mendasari sistem “Sinkronisasi Jam Digital Nirkabel”. Komponen-

komponen yang digunakan adalah Network Time Protokol , Arduino Duemilanove,

  

Mikrokontroler ATmega328, Real-Time Clock DS1307, Transceiver Nordic nRF24L01,

Penampil Liquid Crystal Display (LCD), Penampil 7 Segment, IC 74HC595, Buzzer, dan

Visual Basic. Pemaparan dasar teori diurutkan sesuai dengan blok model perancangan pada

Gambar 1.1.

  2.1 Network Time Protokol Network Time Protocol (NTP) merupakan protokol yang digunakan untuk

melakukan time-synchronization antara satu host dengan host lainnya. NTP menggunakan

port User Datagram Protocol (UDP) 123 pada layer transpor. NTP pertama kali didesain

oleh Dave Mills dari University of Delaware [10]. Host yang dimaksud adalah komputer

yang terhubung dengan jaringan internet [11]. Salah satu contoh dibutuhkannya penunjuk

waktu yang sama pada komputer adalah kebutuhan ketepatan penjadwalan dalam proses

kontrol industri [12].

  2.2 Arduino Duemilanove Arduino Duemilanove adalah sebuah perangkat keras dari Arduino berupa sistem minimum dengan mikrokontroler ATmega168/ATmega328 [13].

Gambar 2.1 Modul mikrokontroler Arduino Duemilanove [13] Arduino Duemilanove memiliki 14 pin input/output digital (6 pin diantaranya dapat

digunakan sebagai output Pulse Width Modulation/PWM), 6 pin input analog, osilator 16

MHz, dan koneksi USB dengan cip Future Technology Devices International (FTDI).

Modul mikrokontroler Arduino Duemilanove ditunjukkan pada Gambar 2.1, sedangkan

Gambar 2.2 menunjukkan konfigurasi pin ATmega168/ATmega328 pada Arduino Duemilanove.

  Pemrograman Arduino Duemilanove menggunakan perangkat lunak Arduino

(Gambar 2.3). ATmega168/ATmega328 pada Arduino sudah terpasang bootloader yang

memungkinkan pengguna untuk mengunggah kode tanpa menggunakan perangkat keras

tambahan.

Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATmega168/ATmega328 pada Arduino Duemilanove [13]Gambar 2.3 Perangkat lunak Arduino [13] Fasilitas komunikasi Arduino Duemilanove meliputi komunikasi antara Arduino

  

Duemilanove dengan komputer, Arduino Duemilanove dengan Arduino yang lain, dan

  

menyediakan fasilitas Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and

Transmitter (USART) pada pin D0 (RX) dan pin D1 (TX). Cip FTDI FT232RL digunakan

untuk komunikasi serial lewat USB dan driver FTDI yang terdapat pada perangkat lunak

digunakan untuk mengkonfigurasikan virtual COM port.

2.2.1 Mikrokontroler ATmega328

  Mikrokontroler sering dipakai sebagai komponen pengendali pada suatu peralatan

karena memiliki kelengkapan-kelengkapan yang diperlukan untuk bekerja dalam sistem

cip tunggal dan juga pertimbangan ekonomis [14]. Dalam penelitian ini digunakan

mikrokontroler ATmega328 karena kompatibilitasnya dengan Arduino dan fiturnya cukup

lengkap. ATmega328 memiliki fitur 32 kByte downloadable flash memory, 1 kByte

Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), 2 kByte internal

Static Random-Access Memory (SRAM), 2 Timer/Counter 8 bit dan 1 Timer/Counter 16

bit, 6 kanal PWM, Serial USART yang dapat diprogram, dan frekuensi kerja sampai

dengan 20 MHz [15].

  Fungsi masing-masing pin pada Gambar 2.2 dijelaskan pada Tabel 2.1. Fungsi khusus port D dijelaskan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.1 Konfigurasi dan deskripsi pin ATmega328 [15]

  No Pin Nama Pin Keterangan

  7 VCC Sumber tegangan 8,22 GND Ground 14,15,16,17, 18,19,9,10

  Port B (PB7:0) Masing-masing pin pada port B memiliki resistor pull- up internal dan dapat digunakan sebagai 8 bit I/O digital. pin PB6 dan pin PB7 terhubung dengan kristal 16 MHz, tidak digunakan sebagai I/O. Pin PB1 - pin PB3 dapat digunakan sebagai output PWM.

  23,24,25,26, 27,28,1 Port C (PC6:0)

  Masing-masing pin pada port C memiliki resistor pull- up internal dan dapat digunakan sebagai 7 bit I/O analog. Pin PC6 digunakan sebagai input reset , tidak digunakan sebagai I/O.

  2,3,4,5,6,11, 12,13 Port D (PD7:0)

  Masing-masing pin pada port D memiliki resistor pull- up internal dan dapat digunakan sebagai 8 bit I/O digital. Pin PD3 dapat digunakan sebagai output PWM. Konfigurasi alternatif port D dapat dilihat pada Tabel 2.2

  20 AVcc Sumber tegangan untuk konversi analog ke digital

  

21 Aref Tegangan referensi untuk konversi analog ke digital

Tabel 2.2 Konfigurasi alternatif port D [15]

  No Pin Nama Pin Keterangan AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

  13 PD7 PCINT23 (Pin Change Interrupt 23)

AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

  

12 PD6 OC0A (Timer/Counter0 Output Compare Match A Output)

PCINT22 (Pin Change Interrupt 22) T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)

  

11 PD5 OC0B (Timer/Counter0 Output Compare Match B Output)

PCINT21 (Pin Change Interrupt 21)

  XCK (USART External Clock Input/Output)

  10 PD4 T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input) PCINT20 (Pin Change Interrupt 20)

  INT1 (External Interrupt 1 Input)

  

9 PD3 OC2B (Timer/Counter2 Output Compare Match B Output)

PCINT19 (Pin Change Interrupt 19)

  INT0 (External Interrupt 0 Input)

  8 PD2 PCINT18 (Pin Change Interrupt 18) TXD (USART Output Pin)

  7 PD1 PCINT17 (Pin Change Interrupt 17) RXD (USART Input Pin)

  6 PD0 PCINT16 (Pin Change Interrupt 16)

2.2.2 Serial Peripheral Interface

  Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu metode pengiriman data

dari suatu perangkat ke perangkat lainnya [16]. Metode ini merupakan metode yang

bekerja pada metode full duplex dan merupakan standar sinkronisasi serial data link yang

dikembangkan oleh Motorola. Pada SPI, perangkat dibagi menjadi dua bagian yaitu master

dan slave, dengan master sebagai perangkat yang menginisiasi pengiriman data. Sebuah

master dalam aplikasinya dapat digunakan untuk mengatur pengiriman data dari atau ke

beberapa slave sekaligus. Komunikasi serial data antara master dan slave pada SPI diatur

melalui 4 buah pin yang terdiri dari SCLK, MOSI, MISO, dan SS. Keempat pin tersebut

dijelaskan sebagai berikut: a.

  Serial Clock (SCLK) merupakan data biner yang keluar dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock dengan frekuensi tertentu. Clock merupakan salah satu komponen prosedur komunikasi data SPI. Dalam beberapa perangkat, istilah yang digunakan untuk pin ini adalah SCK.

  b.

  Master Output Slave Input (MOSI) merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur data pada saat data keluar dari master dan masuk ke dalam slave. Istilah lain untuk pin ini antara lain Slave Input Master Output (SIMO), Serial Data In (SDI), Data In (DI), dan Serial In (SI).

  c.

  Master Input Slave Output (MISO) merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur data yang keluar dari slave dan masuk ke dalam master. Istilah lain untuk pin ini adalah Slave Output Master Input (SOMI), Serial Data Out (SDO), Data Out (DO), dan Serial Out (SO).

  d.