PROYEK AKHIR

RANCANG BANGUN SISTEM PENGIRIMAN TEMPERATUR DENGAN MENGGUNAKAN SPREAD

SPECTRUM

Nidya Cory Pristining NRP. 7204 040 031

Dosen Pembimbing:

Ir. Anang Budikarso, MT NIP. 196305081988031003

Arifin. ST. MT NIP. 196005031988031004

JURUSAN TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2009

RANCANG BANGUN PENGIRIMAN TEMPERATUR

DENGAN MENGGUNAKAN SPREAD SPEKTRUM

Oleh:

NRP. 7204 030 031 NIDYA CORY PRISTINING

Dosen Pembimbing:

NIP. 196305081988031003 Ir. Anang Budikarso, MT

NIP. 196005031988031004 Arifin, ST, MT

JURUSAN TELEKOMUNIKASI

POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2009

RANCANG BANGUN SISTEM PENGIRIMAN TEMPERATUR DENGAN MENGGUNAKAN SPREAD

SPECTRUM

Oleh :

Nidya Cory Pristining NRP. 7204 040 031

Tugas Akhir ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Saint Terapan ( S.ST) di

Jurusan Telekomunikasi – Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Disetujui Oleh :

Tim Penguji : Dosen Pembimbing : 1. Miftahul Huda 1.

NIP.196310121993031002 NIP. 196305081988031003 Ir Anang Budikarso, MT

2. M Agus Zainuddin 2. NIP.197808182008011015 NIP. 196005031988031004

Arifin, ST, MT

3. M Hasbi A. S,Kom NIP.2000000018

Mengetahui:

Ketua Jurusan Telekomunikasi

NIP. 196005031988031004 Arifin, ST, MT

ABSTRACT

In the end of this project created a "Design Build Delivery System with Temperature Using Spread Spectrum" by using tools Dx-24 transceiver 2.4 GHz (AVR AT MEGA 8535) as its implementation. To view the performance of the system was testing the data and results of the process penganalisaan sending and receiving data from the 24-Dx 2.4 GHz transceiver after the spreading process occurs.

Spread spectrum technique is a modulation technique with

a new signal with the code independent information (Pseudonoise code) that will produce a signal-like noise and resistant to interference, resistant to roar (noise) is large and the level of S / N (Signal to Noise Ratio) of low. Adding the code using the EX-NOR operation on the transmitter which is then transmitted and the recipient of the information signal separated from the return code is independent (pseudonoise code). PN code that is used by Gold. This code will affect the system reliability and data length information that is used also determine where everything depends on the register is used.

Module equipment that is made can be used as a simulation of the hardware to help the spread spectrum practice, where to see the signals spreading, PN signals, and signals dispreding. Keywords: Dx-24 Tranceiver 2.4 GHz, spreading code, Gold, PN

code, spread spectrum, AT MEGA AVR 8535.

ABSTRAK

Dalam Proyek akhir ini dibuat suatu “Rancang Bangun

Sistem Pengiriman Temperatur dengan Menggunakan Spread Spectrum” dengan menggunakan piranti Dx-24 Transceiver 2.4 GHz (AVR AT MEGA 8535) sebagai implementasinya. Untuk melihat kinerja sistem tersebut dilakukan uji coba pengambilan data dan penganalisaan hasil terhadap proses pengiriman dan penerimaan data dari Dx-24 Transceiver 2.4 GHz setelah terjadi proses spreading.

Teknik spread spectrum adalah teknik modulasi dengan cara menambah sinyal informasi dengan kode independen (Pseudonoise code) yang akan menghasilkan suatu sinyal menyerupai noise dan tahan terhadap interferensi, tahan terhadap derau (noise) yang besar serta tingkat S/N (Signal to Noise Ratio) yang rendah. Penambahan kode tersebut menggunakan operasi EX-NOR disisi pemancar yang kemudian ditransmisikan dan disisi penerima sinyal informasi dipisahkan kembali dari kode independen tersebut (pseudonoise code). PN yang digunakan yaitu kode Gold. Kode ini akan mempengaruhi keandalan sistem dan panjang data informasi yang digunakan juga sangat menentukan dimana semuanya tergantung pada register yang digunakan. Modul peralatan yang dibuat dapat digunakan sebagai simulasi secara hardware untuk membantu praktikum spread spectrum, dimana untuk melihat sinyal-sinyal spreading, sinyal-sinyal PN, dan sinyal-sinyal dispreding. Kata Kunci : Dx-24 Tranceiver 2.4 GHz, spreading, kode Gold,

PN code, spread spectrum, AVR AT MEGA 8535.

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kepada Allah SWT karena hanya dengan rahmat, hidayah dan inayah-Nya kami dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini dengan judul:

“Rancang Bangun Sistem Pengiriman Temperatur dengan

Menggunakan Spread Spectrum ”

Dalam menyelesaikan Proyek Akhir ini kami berpegang pada teori yang pernah didapatkan, dan atas bimbingan dari dosen pembimbing Proyek Akhir, serta dari pihak-pihak lain yang sangat membantu hingga terselesaikannya Proyek Akhir ini.

Proyek Akhir ini digunakan sebagai salah satu syarat akademis untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST) di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam perancangan dan pembuatan buku Proyek Akhir ini. Oleh karena itu besar harapan kami untuk menerima saran dan kritik dari para pembaca. Dan semoga buku ini dapat memberikan manfaaat bagi para mahasiswa Politeknik Elektronika Negeri Surabaya pada umumnya dan dapat memberikan nilai lebih untuk para pembaca pada khususnya.

Surabaya, Juli 2009

Penyusun

vi

UCAPAN TERIMA KASIH

Dalam pelaksanaan dan pembuatan Proyek Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dari berbagai pihak. Penulis bersyukur yang sebesar-besarnya kepada Allah SWT atas semua karunia yang telah diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir dengan baik. Dan tanpa menghilangkan rasa hormat yang mendalam, penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis, antara lain :

1. Allah SWT atas semua rahmat dan hidayah-Nya yang telah dianugerahkan kepada penulis.

2. Ananda ucapkan banyak terima kasih kepada ayahanda beserta ibunda yang selalu berdoa kepada Allah SWT demi masa depan Ananda dan tak lupa juga ucapan terima kasih buat “My Lovely Son” yang selalu memberi semangat.

3. Bapak Ir. Anang Budikarso, MT dan Bapak Arifin, st, MT selaku dosen pembimbing. Terima kasih atas bimbingannya dan kesabaran atas semua yang telah Bapak berikan kepada penulis.

4. Bapak Ir. Dadet P, M. Eng, Ph.D, selaku Direktur Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.

5. Bapak Arifin ST, MT, selaku Kepala Jurusan Telekomunikasi Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Terima kasih atas perhatian Bapak yang sangat besar kepada penulis.

6. Seluruh temen-teman PENS-ITS yang sama-sama berjuang selama 3 tahun ini.

7. “Lil-Buncit” beserta keluarga yang begitu berarti bagiku. Terima kasih atas semua bantuan dan kebaikan yang diberikan kepadaku.

8. Seluruh saudara dimanapun kalian berada, saya ucapkan banyak terima kasih atas doa dan perhatian yang telah diberikan.

Dan semua pihak-pihak lain yang telah banyak membantu dalam Proyek Akhir ini, yang tidak mungkin disebutkan semuanya disini.

Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih yang tak terhingga, semoga Allah SWT membalas semua kebaikan dan bantuan dari kalian semua.

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL........................................................................ i LEMBAR PENGESAHAN.............................................................. ii ABSTRAK...................................................................................... iii ABSTRACT.................................................................................... iv KATA PENGANTAR..................................................................... v UCAPAN TERIMA KASIH........................................................... vi DAFTAR ISI.................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR........................................................................ ix DAFTAR TABEL............................................................................. xi BAB I PENDAHULUAN.............................................................. 1

1.1 Latar Belakang......................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................... 1 1.3 Batasan Masalah...................................................... 2 1.4 Tujuan ..................................................................... 2 1.5 Metodologi.............................................................. 2 1.6 Sistematika Penulisan.............................................. 3

BAB II TEORI PENUNJANG...................................................... 5

2.1 Spread Spectrum..................................................... 5 2.1.1 Prinsip Dasar DS-SS...........................…...... 6

2.2 Teknik Pembangkitan Kode Acak Semu...........….. 11 2.2.1 Konfigurasi Pembangkitan Kode Linier......... 12 2.2.2 Jenis-Jenis Kode Acak Semu......................... 13 2.3 Tranduser suhu........................................................ 16 2.4 Teori mikrokontroler AVR Atmega 8535................ 17 2.4.1 Arsitektur Atmega 8535................................. 17 2.4.2 Konfigurasi pin Atmega 8535...................... 18 2.5 Power AVR Atmega 8535....................................... 20 2.6 Teori ADC AVR....................................................... 20 2.6.1 Inisialisasi ADC............................................ 20 2.7 Antena TRW-2,4G.................................................... 22

BAB III PERANCANGAN SISTEM....................................... 27 3.1 Peralatan.............................................................. 27 3.2 Proses Pengujian................................................. 27 3.2.1 Langkah Pengujian Alat................................ 27

3.3 Perencanaan Rangkaian sensor suhu........................ 30 3.4 Perencanaan Mikrokontroler................................... 32 3.5 Perencanaan Rangkaian ADC.................................. 33 3.6 Perencanaan Pseudo Gold Code............................. 34 3.6.1 Perancangan Pseudo Gold Code..................... 34 3.7 Rangkaian Spreading-Despreading......................... 36 3.8 Perencanaan Sistem Spreading-Despreading........... 37 3.8.1 Perencanaan Rangkaian Clock....................... 37 3.8.2 Perencanaan Rangkaian Load......................... 37 3.8.3 Perancangan Data Informasi........................... 38 3.8.4 Pembangkitan Pseudonoise............................ 38 3.8.4.1 Perancangan Pseudonoise Gold Code....... 39 3.8.5 Perancangan Rangkaian Spreading................. 40 3.8.6 Binary Phase Shift Keying............................. 41 3.4.6.1 Modulasi FSK......................................... 42 3.4.6.2 Gaussian Filter......................................... 45 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA....................................... 47 4.1 Rangkaian Pembuatan Sistem.................................. 47 4.2 Pengujian Rangkaian................................................ 48 4.2.1 Pengukuran rangkaian suhu LM 35.............. 48 4.3 Pembuatan Software............................................... 50 4.3.1 Umum............................................................ 50 4.3.2 Input Data...................................................... 50 4.3.3 Pseudo Noise Code....................................... 56 4.3.4 Spreading...................................................... 65 4.3.5 Modulasi....................................................... 67 4.3.6 Demodulasi................................................... 68 4.3.7 Despreading................................................... 70 4.3.8 Output Data.................................................... 72 BAB V PENUTUP....................................................................... 73 5.1 Kesimpulan.............................................................. 74 DAFTAR PUSTAKA....................................................................... 75 LAMPIRAN..................................................................................... 76 RIWAYAT HIDUP PENULIS......................................................... 129

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Perbandingan Gelombang SS dan Narrow Band...... 6 Gambar 2.2 Direct Squence Coding............................................ 7 Gambar 2.3 Prinsip Dasar DS-SS................................................ 7 Gambar 2.4 Proses Spreading........................................................ 9 Gambar 2.5 Proses Despreading................................................... 9 Gambar 2.6 Proses Pembangkitan Kode Linier............................. 12 Gambar 2.7 Konfigurasi Register Geser........................................ 12 Gambar 2.8 Pembangkitan Kode Gold........................................... 15 Gambar 2.9 Koneksi pin pada LM 35.......................................... 16 Gambar 2.10 Contoh aplikasi LM 35............................................. 16 Gambar 2.11 Pin Atmega 8535...................................................... 18 Gambar 2.12 Blok Diagram AT-Mega 8535.................................... 19 Gambar 2.13 Register ADMUX....................................................... 20 Gambar 2.14 ADCSRA.................................................................... 22 Gambar 2.15 Modul TRW-2.4G ..................................................... 23 Gambar 2.16 Konfigurasi Pin pada TRW-2.4G............................... 24 Gambar 3.1 Tampilan BASCOM................................................... 28 Gambar 3.2 Membuat Program Baru............................................. 28 Gambar 3.3 Dialog Create New File.............................................. 28 Gambar 3.4 Tampilan Simulator pada Software BASCOM........... 29 Gambar 3.5 Rangkaian Sensor LM 35......................................... 29 Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Suhu dengan Mikrokontroler....... 30 Gambar 3.7 Konfigurasi Board AVR........................................... 32 Gambar 3.8 Blok Diagram ADC................................................... 33 Gambar 3.9 Blok Diagram Kode Maxlenght [5,3]........................ 35 Gambar 3.10 Sistem Rangkaian Spreading..................................... 36 Gambar 3.11 Sistem Rangkaian Despreading................................. 36 Gambar 3.12 Rangkaian Load......................................................... 37 Gambar 3.13 Blok Diagram Output Data Informasi....................... 38 Gambar 3.14 Blok Diagram Kode Maxleght [5,3].......................... 39 Gambar 3.15 Proses Pembuatan Gold Code.................................... 40 Gambar 3.16 Clock Devider............................................................. 40 Gambar 3.17 Sirkuit Modulasi GFSK.............................................. 41 Gambar 3.18 Analisa Modulasi GFSK............................................ 42 Gambar 3.19 Sistem Modulasi FSK Biner....................................... 43 Gambar 3.20 Rangkaian Modulator FSK dengan TCM 3105.......... 44 Gambar 3.21 Rangkaian Lengkap Demodulator FSK...................... 45 Gambar 4.1 Sistem Logger Suhu Berbasis 2.4G............................ 47

Gambar 4.2 Diagram Pengujian Suhu LM 35................................ 48 Gambar 4.3 Tampilan Nilai Suhu.................................................. 49 Gambar 4.4 Diagram Alir Input Data............................................. 51 Gambar 4.5 Grafik Suhu Terhadap Waktu..................................... 54 Gambar 4.6 Diagram Alir Pseudo Noise........................................ 56 Gambar 4.7 Bentuk Sinyal Kode Maxleght [5,2]............................ 58 Gambar 4.8 Bentuk Lain Sinyal Kode Maxleght [5,2]................... 58 Gambar 4.9 Bentuk Sinyal Kode Maxleght [5,4,3,2]..................... 59 Gambar 4.10 Bentuk Lain Sinyal Kode Maxleght [5,4,3,2].......... .. 59 Gambar 4.11 Diagram Alir Pembentukan Pseudo-noise.................. 62 Gambar 4.12 Bentuk Sinyal Proses Spreading-Despreading............ 64 Gambar 4.13 Diagram Alir Proses Spreading.................................. 65 Gambar 4.14 Diagram Alir Modulasi GFSK.................................... 67 Gambar 4.15 Diagram Alir Demodulator GFSK.............................. 68 Gambar 4.16 Diagram Alir Despreading.......................................... 70

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Preferred-Pair...................................................................... 14 Tabel 2.2 Mode Tegangan Referensi................................................... 21 Tabel 2.3 Single Ended Input.............................................................. 21 Tabel 2.4 Hubungan DT-AVR dengan TRW-2.4G............................. 23 Tabel 2.5 Fungsi-Fungsi PIN TRW-2.4G............................................ 25 Tabel 2.6 Mode Utama TRW-2.4G..................................................... 25 Tabel 2.7 Spesifikasi TRF-2.4G RT.................................................... 26 Tabel 3.1 Karakteristik Sensor Suhu LM 35........................................ 31 Tabel 3.2 Feedback Tap dari kode Maxleght........................................ 35 Tabel 3.3 Feedback Tap dari kode Maxleght....................................... 39 Tabel 3.4 Mode Operasi Demodulator FSK pada TCM 3105.............. 45 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Sensor Suhu LM 35................................. 49 Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Data Nilai Suhu Selama 24 Jam.............. 54

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Perkembangan teknologi IC terprogram yang semakin canggih dan modern seperti Dx-24 Tranceiver 2.4 GHz dan yang lainnya, maka pada proyek akhir kali ini dibuat suatu modul sistem spread-spectrum dengan Dx-24 Transceiver 2.4 GHz sebagai implementatornya.

Sistem telekomunikasi spread-spectrum berbasis Dx-24 Transceiver 2.4 GHz merupakan solusi yang dihadirkan untuk mengatasi masalah interferensi, dapat menjamin kerahasiaan informasi yang dikirim dan dapat beroperasi pada tingkat S/N (signal to noise ratio) yang rendah atau tahan terhadap derau yang besar. Pengertian lain dari teknik spread-spectrum adalah suatu teknik yang memungkinkan beberapa pengguna (user) untuk menggunakan bandwidth yang sama pada waktu yang sama tanpa terjadi interferensi satu sama lain. Pada proyek akhir ini dilakukan rancang bangun sistem spread-spectrum berbasis pada mikrokontroler AT-Mega 8535 dan sebagai pengirim data dan penerima data digunakan Dx-24 Transceiver 2.4 GHz. Sebagai kode acak semu dipilih jenis Gold Code. Untuk melihat kinerja sistem tersebut dilakukan uji coba dan pengukuran hasil terhadap proses pengiriman dan penerimaan data, apakah dapat diperoleh hasil input berupa data nilai temperatur yang sama dengan hasil output yang tentunya juga harus berupa data nilai temperatur. Modul peralatan yang dibuat dapat digunakan sebagai simulasi secara hardware untuk membantu praktikum spread-spectrum, dimana untuk melihat sinyal-sinyal spreading, sinyal-sinyal pseudonoise (PN), serta pengamatan sistem spread-spectrum jika diaplikasikan pada rancang bangun pengiriman temperatur.

2

1.2 RUMUSAN MASALAH Permasalahan pada proyek akhir tersebut diantaranya adalah sebagai berikut: • Permasalahan dari proyek akhir ini dibatasi pada proses

pengkodean data informasi melalui pseudonoise (PN) yang akan dibuat, yaitu PN jenis Gold Code.

• Sistem spread-spectrum yang digunakan adalah Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS).

• Mikrokontroler yang digunakan adalah AT-Mega 8535 dengan DX-24 Transmitter 2,4 GHz yang berfungsi sebagai modul utama yang digunakan untuk melakukan komunikasi data.

• Apakah sinyal informasi dapat tersebar dengan baik atau tidak, dengan membangkitkan kode pseudonoise berbasis pada mikrokontroler AT-Mega 8535.

1.3 BATASAN MASALAH 1 Pengujian alat dilakukan pada ruang bebas dalam

pengambilan data nilai temperatur yang diinginkan. 2 Data temperatur yang diambil antara range 250C sampai

380

3 Bagaimana cara mengkonversi sinyal analog menjadi bentuk biner.

C.

1.4 TUJUAN Tujuan dari proyek akhir ini adalah melakukan

implementasi sistem spread-spectrum dengan membangkitkan kode pseudonoise berbasis pada mikrokontroler AT-Mega 8535 dengan menggunakan Dx-24 Transceiver 2.4 GHz secara terstruktur, utamanya pada proses spreading, dan untuk mengetahui apakah sinyal informasi telah ter-sebar dengan baik.

1.5 METODOLOGI

Proyek Akhir ini dilakukan melalui beberapa tahap yaitu sebagai berikut:

3

1.5.1 Studi Pustaka Pemahaman studi pustaka tentang konsep dan

teori sistem komunikasi data, teori spreading dengan despreading dengan menggunakan kode pseudonoise Gold Code, pengkodean data analog menjadi data biner, kemudian hasilnya diterjemahkan melalui mikrokontroler AT-Mega 8535 dengan menggunakan Dx-24 Transceiver 2.4 GHz.

1.5.2 Perancangan Dan Pembuatan Alat

a. Perancangan rangkaian suhu Sensor temperatur yang digunakan adalah IC

LM35DZ. IC ini dipilih karena sifatnya yang dapat menghasilkan sinyal output secara linier terhadap temperatur dengan kenaikan sebesar 10 mV/ºC.

b. Pengujian Rangkaian sensor Suhu LM 35 Sensor temperatur LM 35 diuji pada range

temperatur 25°C sampai dengan 38°C dalam suatu medium dengan temperatur yang dipanaskan dengan elemen pemanas. Adapun pengujian dengan menggunakan diagram pengujian dengan melihat tiap kenaikan temperatur dengan dengan menggunakan termometer terhadap kenaikan waktu.

c. Proses yang Terjadi pada Sisi Pemancar Sensor suhu LM35 mengkonversikan suhu atau

temperatur yang ada di sekitar kita menjadi tegangan analog dengan kenaikan 0.1 mV/0

d. Proses yang Terjadi pada Sisi Penerima

C. Tegangan ini masuk ke ADC internal DST-R8C dan dikonversikan menjadi data digital.

Modul Transceiver DX24 menerima data nilai suhu/temperatur melalui gelombang radio. Data ini akan dikonversikan oleh AT-Mega 8535 untuk ditampilkan di LCD. Proses konversi bertujuan untuk mengubah data yang diterima dalam bentuk analog kembali, sehingga data yang diterima dapat diamati melalui layar LCD pada sisi penerima.

4

e. Rangkaian Mikrokontroler Rangkaian ini digunakan untuk mengubah sinyal

analog menjadi sinyal digital dari sensor suhu. Karena di dalam mikrokontroler AT-Mega 8535 terdapat ADC internal dan juga terdapat counter untuk menghitung input dari rangkaian mikro kondensor.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika pembahasan yang akan diuraikan dalam buku laporan proyek akhir ini terbagi dalam bab-bab yang akan dibahas sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Menguraikan tentang latar belakang, tujuan, permasalahan, batasan masalah, dan sistematika pembahasan yang digunakan dalam pembuatan proyek akhir ini.

BAB II TEORI PENUNJANG

Teori-teori pembahasan secara garis besar tentang teori komunikasi data, teori tentang spread-spectrum, rangkaian pengirim dan penerima, sensor yang digunakan, mikrokontroler AVR AT-Mega 8535.

BAB III PERENCANAAN SISTEM

Membahas secara lengkap tentang perencanaan dan pembuatan sistem seperti perencanaan rangkaian suhu, rangkaian pengirim dan penerima data, rangkaian dan perencanaan mikrokontroler AVR.

BAB IV PEMBUATAN SISTEM

Bab ini memuat tentang pembuatan sistem / implementasi dari perencanaan pada bab sebelumnya serta hasil penelitian / hasil analisis data dan pembahasannya.

BAB V PENUTUP

Berisi tentang kesimpulan dan saran yang berdasarkan analisa hasil data yang diperoleh.

5

BAB II TEORI PENUNJANG

2.1 SPREAD SPRECTRUM

Prinsip utama dalam komunikasi Spread-Spectrum adalah pendudukan bandwidth yang jauh lebih tinggi dari yang lain. Karena dengan bandwidth yang lebih tinggi, akan menghasilkan Power Spectral Density (PSD) yang lebih kecil, sehingga sinyal di dalam sebuah kanal akan telihat seperti noise. Penyebaran sinyal dilakukan dengan menggabungkan sinyal data dan kode (Code Division Multiple Access), di mana kode ini tidak akan berpengaruh terhadap data yang dikirimkan.

Persyaratan yang harus dipenuhi oleh suatu sistem komunikasi spread-spectrum: • Sinyal transmisi harus menempati bandwidth yang jauh lebih lebar

dibandingkan dengan bandwidth minimum yang diperlukan untuk mengirimkan data informasi.

• Proses spreading (penyebaran) dilakukan dengan suatu model kode signal yang memiliki sifat independent terhadap sinyal informasi dan dapat dikenal oleh penerima.

• Proses despreading dengan mengkorelasikan sinyal input dengan suatu bentuk replikasi (perulangan) sinyal yang digunakan untuk penyebaran informasi.

Sistem spread-spectrum memiliki beberapa kelebihan yaitu: • Anti jamming • Anti interferensi • Kemampuan untuk multiple access • Tangguh terhadap fenomena multipath • Sulit untuk disadap

Kode yang digunakan pada sistem spread-spectrum memiliki sifat acak tetapi periodik sehingga disebut dengan sinyal acak semu (pseudo random). Kode tersebut bersifat sebagai noise tapi deterministik sehingga disebut juga noise semu (pseudo noise). Pembangkit sinyal kode ini disebut Pseudo Random Generator (PRG) atau Pseudo Noise Generator (PNG). PRG inilah yang akan melebarkan sekaligus mengacak sinyal data yang akan dikirimkan. Dalam komunikasi

6

spread-spectrum semakin lebar bandwidth yang digunakan maka data akan semakin tahan terhadap jamming dan akan semakin terjamin tingkat kerahasiaannya. Disamping itu akan semakin banyak kanal yang bisa dipakai.

Gambar 2.1 Perbandingan Gelombang Spread Spectrum dan

Gelombang Narrow Band

Ada beberapa teknik spread-spectrum yang telah dikembangkan yaitu: • Direct sequence spread spectrum (DS-SS) • Frequency hopping spread spectrum (FH-SS) • Time hopping spread spectrum (TH-SS) • Chirp • Hybrid

Di sini kami hanya akan membahas tentang Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS).

2.1.1 Prinsip Dasar Direct Sequence Spread Spectrum (DS-SS)

Direct Sequence adalah teknik spread-spectrum yang paling populer. Sinyal data dikalikan dengan kode Pseudo Random Noise (PN-code). PN-code adalah urutan chips bernilai -1 dan 1 (polar) atau 0 dan 1 (non-polar). Jumlah chip dalam satu kode disebut periode kode. PN-code adalah kode yang menyerupai noise (noise-like code) dengan properti-properti tertentu.

Ada beberapa macam binary (2-phase) PN-codes: M-sequences (base), Gold-codes dan Kasami-codes. PN-code dapat dibuat dengan satu atau lebih shift-registers. Jika panjang dari shift-register adalah n, secara umum periode N dapat dinyatakan sbb:

N = 2n

-1

7

Dalam contoh paling sederhana, PN-code dikalikan dengan satu bit data (lihat gambar, dalam contoh ini N = 7). Bandwidth sinyal data dikalikan dengan faktor N, faktor ini disebut sebagai processing gain.

Gambar 2.2 Direct Sequence Coding

Sinyal yang dibangkitkan dengan teknik ini nampak seperti noise yang dipancarkan ke daerah frekuensi.

Prinsip dasar dari DS-SS dapat digambarkan sebagai

berikut:

Gambar 2.3 Prinsip Dasar DS-SS

Input:

1. Data biner dt dengan simbol rate Rs = 1/ Ts. (= bit rate Rb

2. Kode acak semu (Pseudonoise Code) pnuntuk BPSK)

t dengan chip rate Rc = 1/ T

c.

8

Spreading:

Pada sisi pemancar, data biner dt secara langsung dikalikan dengan pseudonoise sequence (PN sequence) pnt untuk menghasilkan sinyal baseband txb

tx

:

b = dt . pnt

Operasi perkalian ini dilakukan dengan menggunakan gerbang Ex-NOR. Pengaruh dari perkalian d

……………………................. (2.1)

t dan pnt adalah untuk menyebarkan bandwidth sinyal input baseband (Rs) ke bandwidth PN sequence (Rc

).

Despreading:

Sinyal spread-spectrum tidak bisa dideteksi oleh penerima konvensional dengan bandwidth yang sempit. Pada penerima, sinyal baseband yang diterima rxb dikalikan dengan PN sequence pn

1. Jika pnr.

t = pnr dan rxb telah dicocokkan dengan PN sequence, maka perkalian akan menghasilkan output dr. Pengaruh perkalian antara sinyal spread-spectrum rxb dengan PN sequence pnr

2. Jika pn

adalah untuk mendapatkan sinyal input kembali.

t ≠ pnr maka tidak akan terjadi proses despreading. Sinyal dr

Berikut ini adalah gambaran dari spread-spectrum untuk komunikasi BPSK dengan menggunakan kanal yang ideal

tetap berupa sinyal acak. Penerima tidak dapat mengenali PN sequence dari pemancar yang tidak dapat mereproduksi data yang dipancarkannya.

9

Proses Spreading:

Gambar 2.4 Proses Spreading

Proses Despreading:

Gambar 2.5 Proses Despreading

10

Sistem spread-spectrum yang menyebarkan sinyal informasi dt dengan bandwidth BWinfo, memiliki bandwidth BWss

yang jauh lebih besar:

BWinfo ≅ Rs<<BWss ≅Rc

Sinyal spread-spectrum tampak seperti noise. Amplitudo dan juga daya di sinyal-SS tx

..…………… (2.2)

b sama dengan sinyal informasi asli dt. Karena bertambahnya bandwidth dari sinyal spread-spectrum kekuatan dayanya seharusnya mengecil. Faktor perluasan daya, yaitu rasio dari chip rate Rc dan simbol rate Rs,

selalu menjadi konstanta pada sistem spread-spectrum:

SF = Gp = BWss / BWinfo = Rc / Rs = Ts / Tc = Nc

Kemudian untuk mendespreadingkan sinyal yang diterima rx

…….. (2.3)

b dikalikan dengan Pnr, PN sequence ini sama dengan pnt. Sinyal rxb

Output perkalian pada receiver ini menjadi (Pn

juga disinkronkan dengan PN sequence tersebut. Proses despreading ini digunakan untuk menata kembali sinyal yang disebarkan oleh transmitter.

r = Pnt

):

dr = rxb.pnr = (dt . pnt ).pnt

Perkalian pn

…………………….(2.4)

t

dengan dirinya sendiri akan hilang (sinkronisasi sempurna), karena

pnt . pnt

Sehingga output yang dihasilkan dari perkalian adalah:

= +1……………………………….. (2.5)

dr = dt

Tetapi pada kondisi pn

..................................................... (2.6)

r ≠ pnt, jika sinyal yang diterima dikalikan dengan PN sequence pnr

maka outputnya menjadi:

dr = rxb . pnr = (dt . pnt ) . pnr

Pada penerima, pendeteksian sinyal yang diinginkan dicapai dengan adanya korelasi pada PN sequence yang ada. Untuk komunikasi yang aman pada peralatan multiguna, data yang

…………………….. (2.7)

11

ditransmisikan tidak dapat diterima oleh pengguna yang tidak mengetahui PN sequence pnt

Crosskorelasi Rc (τ) = rata – rata (pn

pada pemancar. Karena:

t . pnr

Dengan demikian dapat diartikan bahwa output yang dihasilkan akan bernilai nol seluruhnya.

) <<1……… (2.8)

2.2 TEKNIK PEMBANGKITAN KODE ACAK SEMU

Pada sistem Direct Sequence Spread Spectrum, sinyal informasi digabungkan dengan sinyal yang mempunyai bandwidth lebih lebar dari bandwidth sinyal informasi dan biasa disebut sinyal penebar (Pseudonoise). Sinyal penebar ini adalah kode – kode acak semu atau juga disebut deretan kode linier maksimal.

Kode yang digunakan dalam sistem spread-spectrum memiliki karakteristik, yaitu:

1. Melindungi dari interferensi. Pengkodean dapat memperbesar lebar pita sehingga processing-gain-nya dapat mengatasi interferensi.

2. Meningkatkan kerahasian. Pengkodeaan melindungi informasi dari para penerima yang tidak diinginkan.

3. Mengurangi pengaruh dari noise. Pendekatan dan pembenaran kode dapat mengurangi pengaruh noise dan interferensi.

4. Panjang PN code yang direncanakan. Setiap PN code yang akan dibangkitkan harus memiliki panjang periode kode tertentu karena hal ini dapat menghindari ketidaksinkronan pada bagian penerimanya.

5. Polynomial umpan balik. Menunjukkan tingkat tahapan mana yang merupakan umpan balik dari sistem pembangkitan PN code.

6. Banyak PN code yang dapat dibangkitkan. Menunjukkan jumlah kode yang dapat dibangkitkan suatu PN code.

7. Status inisial register geser. Menunjukkan status awal dari suatu deretan yang sangat berpengaruh dari suatu pembangkitan PN code.

Pada dasarnya setiap PN code didapatkan dari pembangkitan kode linear. Untuk mengetahui prinsipnya maka perlu diketahui proses pembangkitannya seperti gambar berikut:

12

Gambar 2.6 Proses Pembangkitan Kode Linier

Gambar di atas menunjukkan pembangkit kode linear untuk register geser dengan tahap P. Masing-masing tahap mempunyai P kemungkinan dalam keadaan yang berbeda. Dimana P adalah integer dan n adalah jumlah register geser.

2.2.1 Konfigurasi Pembangkitan Kode Linear

Teknik penerapan pembangkitan deretan PN code masa kini yang paling umum menggunakan konfigurasi register geser.

Gambar 2.7 Konfigurasi Register Geser

Gambar di atas menunjukkan bentuk umum dari sebuah pembangkit linear umpan balik register geser. Keluaran dari tahap tunda terakhir Dn (dalam hal ini n = 3) dan tahap tengah D2 ditambah secara modulo-2 dan hasilnya diumpanbalikkan ke input dari elemen tunda yang pertama D1. Kode biner apapun dapat dinyatakan dengan polynomial, yang nilai pangkatnya sama dengan jumlah tahapan dalam register yang terbangkit. Bentuk polynomial, misalnya x,x2,x4,…,xn, menunjukkan tahapan dalam register, sedangkan koefisien 0 atau 1 menentukan tahapan mana yang termasuk dalam jaringan umpan balik (1 termasuk dalam deretan sebagai tahap x0, dengan koefisien 1). Sebagai contoh, 1 + x + x2 + x4 + x7

adalah pembangkit kode 7 tahap dengan umpan balik dari tahap 1,2,4, dan 7.

D

D

D Output

ModuloP

1 n Kode linear Panjang = Pn -1

13

2.2.2 Jenis – Jenis Kode Acak Semu

Pada proses penebaran suatu sistem spread-spectrum dibutuhkan suatu jenis kode acak semu yang dapat digunakan untuk mengalikan data informasi yang diterima sehingga dapat diperoleh kode hasil proses penebaran yang memiliki lebar pita yang semakin lebar, sedangkan pada bagian ini akan diuraikan tentang jenis kode acak semu yang akan digunakan dalam proyek akhir ini yaitu:

a. Gold Code

Teori Gold Code telah membuktikan bahwa pasangan yang cocok dari kode Maksimal dengan periode, N = 2n

t (n)

– 1 memiliki tiga nilai fungsi crosskorelasi {-1, -t (n), t (n) –2}, dimana :

[5] = 2(n+1)/2

2 +1 (n ganjil)

(n+2)/2

Kode ini memiliki tahap umpan balik yang relatif lebih sedikit. Gold Code dibentuk dari penambahan chip demi chip dengan clock yang disinkronkan. Kode-kode yang disinkronkan ini memiliki panjang yang sama, sehingga kedua pembangkitan kode panjang maksimal dapat terjaga agar phase-nya sama. Kode yang dibangkitkan memiliki panjang sama dengan kode dasarnya, namun tidak maksimal.

+1 (n genap) ……………… (2.22)

Dengan konfigurasi Gold Code, dapat dihasilkan 33 kombinasi kode panjang maksimal dengan lima shift register. Sehingga dengan n register, kita dapat membangkitkan 2n

Untuk mendapatkan pasangan yang cocok dari kode panjang maksimal yang memiliki nilai crosskorelasi rendah. Kita membutuhkan preferred pair. Berikut ini adalah tabel yang mendaftarkan seluruh preferred pairs yang paling umum digunakan untuk derajat 5 sampai 13

-1 deretan panjang maksimal ditambah dua deretan maksimal dasarnya.

14

Tabel 2.1 Preferred-Pair

Derajat Preferred pairs

5

6

7

8

9

10

11

12

[ 5,2] [ 5,4,3,2 ]

tidak ada

[7,3] [7,3,2,1]

[7,3,2,1] [7,5,4,3,2,1]

[8,7,6,5,2,1] [8,7,6,1]

[9,6] [9,6,4,3] [9,6,4,3] [9,8,4,1]

[10,9,8,7,6,5,4,3] [10,9,7,6,4,1] [10,8,5,1] [10,7,6,4,2,1] [10,8,7,6,5,1] [10,5,3,2] [10,8,4,3] [10,9,6,5,4,3] [10,8,7,6,2,1] [10,9,4,2] [10,5,2,1] [10,9,7,6,4,3,2,1]

[11,2] [11,8,5,2] [11,8,5,2] [11,10,3,2] [11,7,3,2] [11,10,9,7,6,4,3,2,]

[12,11,9,8,7,5,2,1] [12,10,9,8,7,5,2,1] [12,9,3,2] [12,11,8,7,6,3,2,1] [12,11,6,4,2,1,] [12,11,8,7,5,4,3,2] [12,11,9,7,6,4] [12,6,5,3] [12,9,8,3,2,1] [12,11,8,7,3,1] [12,9,8,5,4,3] [12,7,6,4] [12,10,7,5,3,2] [12,11,8,4,3,1] [12,10,6,5,4,2,1] [12,10,9,8,4,3] [12,10,6,5,2,1] [12,11,10,4] [12,11,10,9,8,7,5,4,3,2] [12,11,7,4] [12,9,7,6,3,1] [12,10,7,6,5,4,1]

[12,11,10,9,4,2] [12,8,4,3,2,1] [12,9,8,5,4,3,2,1] [12,11,7,5,4,3]

Preferred pairs

15

Di bawah ini akan ditunjukkan contoh pembangkitan Gold Code dengan nilai N=5 sehingga panjang periode L= 25

g

– 1 = 31. Selanjutnya berdasarkan teori Peterson dan Weldon pasangan preffered yang dapat terbentuk adalah:

1 (D) =1+D2+D g

5 2(D)=1+D2+D3+D4+D5

Bentuk blok diagram dari persamaan di atas adalah seperti gambar di bawah ini:

……………..(2.23)

Gambar 2.8 Pembangkit Gold Code dengan Konfigurasi [5,2]-[5,4,3,2]

Beberapa keuntungan yang diperoleh dari penggunaan

kode ini antara lain adalah: 1. Sedikitnya tahap umpan balik yang akan dipakai. 2. Kode-kode yang ditambahkan melalui proses penambahan

chip per chip dengan clock yang disinkronkan mempunyai panjang periode yang sama, sehingga kedua pembangkitan kode panjang maksimal tersebut dapat menjaga agar fase-nya selalu sama.

13

[12,10,8,7,6,2] [12,10,2,1]

[13,4,3,1] [1 3,12,8,7,6,5] [13,10,9,7,5,4] [13,12,8,7,6,5] [13,11,8,7,4,1] [13,11,10,5,4,3,2,1]

g1(D)=1+D2+D5

g2(D)=1+D2+D3+D4+D5

Gold Output

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

16

3. Dengan konfigurasi Gold Code akan dihasilkan konfigurasi yang panjangnya ditambahkan dua deretan dari maksimal dasarnya L=2n

4. Crosskorelasi dari kode-kode panjang maksimalnya yang rendah dan terbatas.

-1.

5. Untuk teknologi CDMA yang menginginkan kerja simultan banyak digunakan Gold Code ini untuk membawa banyak sinyal pada frekuensi pembawa yang sama.

2.3 Tranduser Suhu

Sensor ini digunakan untuk merubah bentuk sinyal dasar suatu parameter yang dapat dibaca oleh rangkaian pemroses sinyal. Semua temperatur ada berbagai macam bentuk, diantaranya adalah Resistance Temperatur Detector (RTD).

Gambar 2.9 Koneksi Pin pada LM35

Salah satu sensor suhu adalah jenis LM35 DZ yang

dikembangkan dengan sangat kompak. LM35 DZ tidak memerlukan kalibrasi eksternal ataupun timing khusus, dengan range pengukuran antara 0ºC sampai 100ºC. Sensor ini mempunyai karakteristik yang linier yaitu pada tiap kenaikan 1ºC tegangan output naik 10 mv .

Gambar 2.10 Contoh Aplikasi LM35

17

2.4 Teori Mikrokontroler AVR AT-Mega 8535

Mikrokontroler adalah suatu chip yang dapat digunakan sebagai pengontrol utama sistem elektronika, misalnya sistem pengukur suhu digital (termometer digital), sistem keamanan rumah, dan lain-lain.

Hal ini dikarenakan di dalam chip tersebut sudah ada unit pemroses, memori ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), input-output dan fasilitas pendukung lainnya. Pada alat ini menggunakan AVR dikarenakan memiliki beberapa kelebihan antaranya sudah ada pengubah Analog ke Digital (ADC internal) di dalam chip tersebut.

2.4.1 Arsitektur AT-Mega 8535

Di dalam Mikrokontroler AT-Mega 8535, sudah terdiri dari: 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C,

dan Port D. 2. ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit sebanyak 8

channel. 3. Tiga buah Timer/counter dengan kemampuan

pembandingan. 4. CPU yang terdiri dari 32 buah register. 5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte. 7. Memori flash sebesar 8 Kb dengan kemampuan Read While

Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI. 10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat

operasi. 11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART untuk komunikasi serial.

18

2.4.2 Konfigurasi Pin AT-Mega 8535

Gambar 2.11 Pin AT-Mega 8535

Berikut adalah susunan pin/kaki dari AT-Mega 8535 : 1. VCC merupakan pin masukan positif catu daya. Setiap

peralatan elektronika tentunya membutuhkan sumber catu daya.

2. GND sebagai pin Ground. 3. Port A (Pa0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat

diprogram sebagai pin masukan ADC. 4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin

fungsi khusus, yaitu timer/counter, komparator analog, dan SPI.

5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog dan timer osilator.

6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.

7. Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

8. XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal. Suatu mikrokontroler membutuhkan sumber detak (clock) agar dapat mengeksekusi instruksi yang ada di memori. Semakin tinggi nilai kristalnya, maka semakin cepat mikrokontroler tersebut.

9. AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.

19

Gambar 2.12 Blok diagram AT-Mega 8535

20

2.5 Power AVR AT-Mega 8535

Mikrokontroler ini dilengkapi dengan rangkaian penyearah dan regulator sehingga untuk keperluan power supply hanya diperlukan sebuah trafo penurun tegangan dari 220V ke 9 V atau 12 V saja. Walau demikian, input power supply 9-12 Volt AC tersebut juga dapat digunakan sebagai input power supply DC sebesar 9-12 Volt pula di mana power supply (adaptor) tersebut juga banyak tersedia di pasaran dengan harga yang relatif murah.

2.6 Teori ADC AVR

Suatu sensor umumnya mengeluarkan tegangan analog. Tegangan analog ini harus diubah menjadi digital oleh mikrokontroler. Hal ini dikarenakan peranti penampil data adalah dalam format digital, misalnya LCD dan 7 segmen. AT-Mega 8535 memiliki fitur ADC dengan resolusi 10-bit, yang terhubung dengan delapan saluran Analog Multiplexer, sehingga memungkinkan untuk membangun sistem elektronika yang kompak.

Pada pin ADC mikrokontroler tersebut terdapat rangkaian Sample and Hold, dimana tegangan input ADC ditahan dalam tingkat yang konstan pada saat konversi berlangsung. Kecepatan konversinya sekitar 65-260 us. 2.6.1 Inisialisasi ADC

Proses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock, tegangan referensi, format output data, dan mode pembacaan. Register yang perlu diset nilainya adalah ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register), ADCSRA (ADC Control and Status Register), dan SFIOR (Special Function IO Register). ADMUX merupakan register 8 bit yang berfungsi menentukan tegangan referensi ADC, format data output, dan saluran ADC yang digunakan.

Gambar 2.13 Register ADMUX

21

• RFS[1..0] merupakan bit pengatur tegangan referensi ADC AT-Mega8535. Memiliki nilai awal 00 sehingga referensi tegangan berasal dari pin AREF.

Tabel 2.2 Mode Tegangan Referensi

• ADLAR merupakan bit pemilih mode data keluaran ADC.

Bernilai awal 0 sehingga 2 bit terkini data hasil konversinya berada di register ADCH dan 8 bit sisanya berada di register ADCL.

• MUX[4..0] merupakan bit pemilih saluran pembacaan ADC. Bernilai awal 00000. Untuk single ended input, MUX[4..0] bernilai dari 00000 – 11111.

Tabel 2.3 Single Ended Input

22

• ADCSRA merupakan register 8 bit yang berfungsi melakukan manajemen signal control dan status dari ADC. Proses konversi dimulai dengan cara memberikan logika 1 pada bit ADC start conversion (ADAC). Bit ini terus berlogika 1 selagi proses konversi masih berlangsung dan akan di-clear-kan oleh hardware ketika konversi selesai.

0 0 0

Gambar 2.14 ADCSRA

Oleh karena dipakai 8 bit ADC, maka rentang output yang mungkin dihasilkan adalah dari 0 sampai 255 (8 bit = 28

= 256). Jika masukan analog adalah 0 V, maka keluaran hasil konversi adalah 0. Jika masukan analog ADC sama besarnya dengan tegangan referensi, maka hasil keluaran konversi adalah 255.

2.7 Antena Tranceiver-Receiver 2.4 GHz (TRW-2.4G)

TRW-2.4G merupakan modul RF dengan modulasi GFSK dan memiliki 2 mode transmisi data yaitu direct dan shock burst, menurut vendor-nya daya jangkau modul ini mencapai 280 meter pada kondisi open area. Dalam aplikasi ini, TRW-2.4G digunakan dalam mode shock burst agar dapat menggunakan mikrokontoler yang murah yaitu DT-AVR Low Cost Nano System.

23

Aplikasi ini membutuhkan modul / komponen berikut: - 2 bh DT-AVR Low Cost Nano System, - 2 bh TRW-2.4G, - 2 bh 74HC125, - 4 bh transistor 2N3904, - 6 bh resistor 10K ohm ¼ W. TRW-2.4G memiliki spesifikasi berikut: • Frekuensi kerja : 2,4 – 2,524 GHz ISM band. • Tipe modulasi : GFSK. • Catu daya : 1,9 – 3,6 V. • RF data rate : 1 Mbps atau 250 Kbps. • Multi channel, hingga 125 channel. • Dual receiver. • Jangkauan : 280m @ 250Kbps, 150m @ 1Mbps. • Built-in antenna.

Gambar 2.15 Modul TRW-2.4G

Hubungan antara modul-modul tersebut adalah sebagai berikut:

* Pin ini tidak mutlak dan dapat diganti pin lain tetapi harus mengubah

program ** Hubungan ini melalui rangkaian level converter

Tabel 2.4 Hubungan DT-AVR Low Cost Nano System dengan TRW-2.4G

24

TRW-2.4G menggunakan catu daya +3 VDC dan memiliki I/O yang bekerja pada level tegangan 3 V sehingga beberapa hubungan dalam Tabel 1 harus melalui rangkaian level converter seperti pada Gambar 2. Setelah itu hubungkan modul DT-AVR Low Cost Nano System ke COM port komputer dengan menggunakan kabel serial DT-AVR Low Cost Nano System. Setelah semua rangkaian dan catu daya terhubung dengan benar, programlah TRANSMITTER3.HEX atau RECEIVER3.HEX ke dalam DT-AVR Low Cost Nano System menggunakan DT-HiQ AVR In System Programmer atau peralatan in-system programmer lain dengan konektor 10 pin standar ATMEL. Program TRANSMITTER3.HEX akan bertindak sebagai transmitter saat pertama kali dijalankan, sedangkan program RECEIVER.HEX akan bertindak sebagai receiver saat pertama kali dijalankan. Setelah rangkaian transmitter dan receiver siap, jalankan program TRW1.EXE pada kedua komputer dengan konfigurasi baudrate 9600bps, 8 bit data, 1 bit stop, tanpa bit parity, dan tanpa flow control.

Gambar 2.16 Konfigurasi Pin pada TRW-2.4 Ghz

25

Tabel 2.5 Fungsi – Fungsi Pin TRW-2.4 G

Tabel 2.6 Mode Utama TRW-2.4 G

Modul Laipac TRF-2.4G merupakan modul yang mudah untuk digunakan pada radio transceiver dengan standart yang berlaku di seluruh dunia 2,4 - 2,5 GHz ISM band. Transceiver yang terdiri dari antena, frekuensi yang menggunakan integrasi synthesizer, power amplifier, suatu Kristal osilator dan perangkat modulasi. Output power dan channel - channel frekuensi merupakan pemrograman yang mudah dengan menggunakan 3-wire serial interface. Arus yang dibutuhkan sangat rendah, hanya 10.5 mA pada power output yaitu sebesar 5 dBm dan menerima 18 mA pada sisi penerima. Cara Built-in Power Down membuat daya yang akan disimpan dapat dicapai dengan mudah.

26

Tabel 2.7 Spesifikasi TRF-2.4G RF

27

BAB III PERENCANAAN SISTEM

Berdasarkan pada bab sebelumnya, maka pada bab ini kami akan menjelaskan tentang proses perancangan seluruh bagian pada sistem pada mokrokontroler dengan menggunakan teknik spreading – despreading meliputi:

1. Perancangan rangkaian sensor suhu. 2. Perancangan rangkaian mikrokontroler AT-Mega 8535. 3. Perencangan rangkaian ADC (Analog to Digital Converter). 4. Perancangan data informasi. 5. Perancangan pseudonoise Gold Code. 6. Perancangan rangkaian spreading. 7. Perancangan rangkaian despreding.

3.1 PERALATAN Peralatan – peralatan yang digunakan dalam pengujian ini antara

lain adalah: 1. Oscilloscope National VP-5231A-30 2. Logic Analyzer National VP-3621A 3. Probe Logic Analyzer National VQ 059A22 4. Function Generator 5. Power Supply 6. Kabel LPT

3.2 PROSES PENGUJIAN

3.2.1 Langkah Pengujian Alat Dalam proses pengujian ini dilakukan beberapa langkah

antara lain adalah:

1. Merangkai seluruh peralatan yang hendak digunakan seperti gambar rangkaian pada perencanaan sistem.

2. Pengerjaan program hardware akan dijalankan menggunakan software BASCOM. Untuk menjalankan BASCOM, klik double icon BASCOM kemudian akan keluar tampilan seperti berikut

28

Gambar 3.1 Tampilan BASCOM

3. Buat program baru dengan cara :pilih File a New, kemudian akan keluar tampilan seperti berikut :

Gambar 3.2 Membuat Program Baru

4. Sebelum menjalankan program, pastikan pada software BASCOM tidak terdapat file atau projek yang terbuka. Jika masih ada yang terbuka, tutup dahulu (klik menu, pilih Close).

5. Ketik atau masukkan program yang akan anda jalankan, kemudian simpan program dengan cara : pilih File a Save

Gambar 3.3 Dialog Create New File

29

6. Compiler Program anda dengan cara : pilih : Program a Compiler.

7. Jika masih ada error, maka dapat diperbaiki dengan melihat error pada docked window atau cek ulang hardware.

8. Jika tidak ada error, maka hardware yang terhubung pada PC akan dapat dijalankan sesuai dengan program yang telah di inputkan dan disimpan pada software BASCOM yang sebelumnya telah di program terlebih dahulu.

9. Sebelum program di koneksikan ke hardware, program yang telah di Compile dapat disimulasikan untuk memastikan apakah program dapat dijalankan pada rangkaian (hardware yang akan digunakan).

Gambar 3.4 Tampilan Simulator pada Software BASCOM

10. Kemudian hubungkan kabel – kabel dari logic analyzer pada pin-pin yang terdapat pada mikrokontroler untuk mengamati keluaran sinyal spektrum.

11. Nyalakan supply dari mikrokontroller AT-Mega 8535, hingga lampu led pada mikro menyala lau hubungkan juga kabel LTP yang menghubungkan PC dengan mikrokontoler Board.

12. Kemudian buka software BASCOM masukkan file (nama project anda). Lakukan perintah LOAD atau COMPILE program. Jika tidak ada kesalahan maka akan dapat dilanjutkan pada proses download.

13. Dan seluruh sinyal pada data input, kode spread, sinyal spread, sinyal despread, dan data output dapat diamati pada layar Logic Analyzer.

14. Dan jika program benar dan hardware dapat berjalan, maka dapat diketahui nilai data input akan sama dengan nilai data output.

30

3.3 PERENCANAAN RANGKAIAN SENSOR SUHU Sensor temperatur yang digunakan adalah sensor LM 35 DZ

buatan National Semikonduktor. Karakteristik sensor ini menghasilkan sinyal keluaran secara linier terhadap temperatur dengan kenaikan sebesar 10 mV/ºC.

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Suhu LM 35 Komponen LM35 DZ merupakan sensor suhu dengan

tegangan output yang linier sebesar 10 mV/0C. Tegangan yang dibutuhkan oleh LM 35DZ antara 4 V sampai 30 V dengan pengukuran suhu antara 00C sampai +1000C. Misalnya suhu yang di inginkan sebesar 260

Vout = 26

C, maka tegangan output sensor yang diperoleh adalah :

0C x 10 mV/0

C = 260 mV = 0.26 V

Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Suhu LM35 dengan

ADC Mikrokontroler 8535

LM 35

Vs = +5V

Vout = 10 mV/ºC

GND

31

Tabel 3.1 Karakteristik Sensor Suhu LM 35

32

3.4 PERENCANAAN MIKROKONTROLER AT-MEGA 8535 Mikrokontroler yang digunakan disini adalah jenis AVR AT-

Mega 8535 yang memiliki banyak kelebihan diantaranya mempunyai saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu port A, port B, port C, port D, kemudian juga terdapat ADC (Analog to Digital Converter) internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel.

Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AVR AT-Mega

8535, adapun port yang digunakan adalah: • Port A :

Sebagai inisialisasi ADC, port yang digunakan adalah port A.0 dan port A.7 masing- masing pada port A.0 sebagai masukan sensor suhu dan pada port A.7 sebagai masukan sensor tekanan darah.

• Port D : Sebagai penghitung counter (0-1), port yang digunakan adalah port D.2 sebagai masukan dari mik kondesor.

• SW1 : Digunakan sebagai tombol reset

Gambar 3.7 Konfigurasi Target Board untuk AVR dengan Internal ADC

33

3.5 PERENCANAAN RANGKAIAN ADC (ANALOG TO DIGITAL CONVERTER)

Di dalam mikrokontroler AVR AT-Mega 8535, masukan ADC dihubungkan ke sebuah channel analog multiplexer yang digunakan untuk single ended input channels. Artinya masukan ADC diukur dengan referensi pada ground (GND). Masing-masing channel dari analog multiplexer terhubung dengan port A. jadi masukan ADC pada saat tertentu hanya terhubung dengan satu tegangan input saja (dengan memilih channel pada analog multiplexer).

Gambar 3.7 Blok Diagram ADC

34

Cara kerja ADC sebagai berikut: 1. Untuk memilih channel ADC mana yang digunakan yaitu dengan

mengatur nilai MUX 4:0 (dalam I/O register ADMUX). Jadi channel ADC 0 (pin A.0) sebagai masukan ADC (referensi terhadap ground) maka MUX 4:0 diberi nilai 00000B.

2. Pada ADC mikrokontroler ini mempunyai tegangan referensi yang dapat dipilih. Tegangan referensi ini menentukan tegangan masukan maksimum ADC dan hasil konversi ADC. Untuk memilih tegangan referensi mana yang digunakan yaitu dengan mengatur nilai REFS 1:0 (dalam I/O register ADMUX).

3. Agar ADC dapat digunakan, ADEN (ADC enable, dalam I/O register ADCSRA) harus diberi nilai ‘1’.

4. Untuk memulai konversi tegangan masukan analog menjadi nilai digital yaitu dengan memberi nilai ‘1’pada ADSC (ADC Start Conversion, dalam I/O register ADCSRA). Nilai ADSC akan tetap bernilai ‘1’ selama proses konversi berlangsung dan akan bernilai ‘0’ (otomatis, secara hardware) pada saat proses konversi sudah selesai.

5. Pada ADC diperlukan frekuensi clock untuk proses konversi tegangan analog menjadi nilai digital. Untuk mndapatkan hasil konversi dengan ketelitian tinggi, diperlukan frekuensi clock ADC antara 50 kHz sampai 200 kHz.

3.6 PERENCANAAN PSEUDONOISE GOLD CODE

Dalam sistem ini teknik yang digunakan untuk pembangkitan kode acak semu adalah dengan menggunakan konfigurasi shift-register yang dibentuk dari D-Flip flop. Shift register yang digunakan sama dengan yang digunakan pada data informasi. Dengan menggunakan tipe ini, secara paralel dimasukkan kemudian digeser dan output pada Ex-OR diumpanbalikkan. Kode-kode yang dibangkitkan dalam sistem dijelaskan pada sub bab - sub bab berikut ini.

3.6.1 Perancangan Pseudonoise Kode Gold Kode acak semu yang dipilih untuk tugas akhir ini adalah

jenis Gold Code. Kode-kode Gold merupakan kode yang dibangkitkan dengan penambahan modulo-2 dari pasangan deretan kode linier maksimal. Kode maksimal adalah kode terpanjang yang dapat dibangkitkan oleh kode linier register geser atau unsur tunda. Pada proyek akhir ini kode maxlength yang akan kami buat memiliki panjang register 5 bit. Tapping

35

feedback kode maxlength harus memenuhi aturan tapping dari kode maxlength, berikut table feedback dari maxlength code:

Tabel 3.2 Tabel Feedback Tap dari Kode Maxlength

Contoh salah satu konfigurasi tap pada maxlength code adalah maxlength [5, 3] yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar 3.9 Blok Diagram Kode Maxleght [5,3]

Berdasarkan gambar blok diagram di atas maka setiap

output dari shift-register ke-5 akan di-XOR-kan dengan output dari shift-register ke-3 dan hasilnya akan menjadi masukkan baru dari shift-register ke-1. Setelah itu nilai tersebut akan terus bergeser sampai kembali lagi ke nilai awal dan berulang setelah data ke - 2N

-1. Sedangkan yang mengalami proses X-NOR dengan data informasi dalam proses spreading adalah output dari shift-register ke-5.

36

3.7 RANGKAIAN SPREADING - DESPREADING

Gambar 3.10 Sistem Rangkaian Spreading

Gambar 3.11 Sistem Rangkaian Despreading

Keterangan Gambar : Pada pembuatan rancangan sistem spreading, rangkaian

master clock, clock divider, data informasi, PN generator dan gerbang logika EX-NOR akan dibuat dengan bantuan software Bahasa Computer (BASCOM). Sedangkan untuk rangkaian load akan dibuat secara hardware. Tetapi dalam pengerjaan proyek akhir ini, untuk clock devider akan menggunakan clock intern yang terdapat pada rangkaian mikrokontroler AT-Mega 8535, begitu juga dengan rangkaian loadnya.

CLOC

Clock Devider DATA

LOAD

EX-NOR

PN Generator

37

3.8 PERANCANGAN SISTEM SPREADING – DESPREADING 3.8.1 PERENCANAAN RANGKAIAN CLOCK

Dalam sistem ini diperlukan suatu clock generator dari master clock yang berada pada board mikrokontroler. Clock ini digunakan untuk men-supply generator acak semu dan informasi. Karena frekuensi yang men-supply generator acak semu dan informasi berbeda, maka diperlukan suatu pembagi clock. Output dari clock generator langsung men-supply generator acak semu dan output dari pembagi clock men-supply informasi. Generator acak semu ini membutuhkan clock dengan frekuensi tinggi dan stabil. Maka dalam realisasi sistem spreading ini digunakan master clock. Master clock memiliki sinyal yang lebih baik dan stabil dibandingkan dengan clock eksternal, frekuensi tertinggi yang mampu dihasilkan adalah 50 MHz.

3.8.2 Perancangan Rangkaian Load

Dalam sistem spread-spectrum, diperlukan suatu pen- trigger pulsa clock (load) untuk men-trigger sistem agar deretan sinyal data dan sinyal acak semu dapat masuk ke dalam sistem. Setelah sinyal data dan sinyal acak semu diperoleh, maka sistem telah siap untuk melakukan proses. Penggunaan load ini dilakukan pada awal dimulainya sistem, setelah sistem bekerja load masih dapat digunakan lagi untuk proses sinkronisasi antara spreading dan despreading. Dalam realisasi rangkaian load ini digunakan sebuah monostable yang didesain agar menghasilkan pulsa ‘1’ dalam beberapa saat saja. Rangkaian load ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 3.12 Rangkaian Load

38

20 22 23 2

Bus Bus Bus Bus

Data Informa

Pemberian

Konstanta atau

24

Bus

3.8.3 Perancangan Data Informasi Data informasi yang diberikan menggunakan suatu

shift-register yang di bentuk dari D-Flip flop. Dalam sistem ini digunakan shift-register empat bus, parallel input parallel output. Proses pembentukan data adalah dengan cara memasukkan konstanta ke bus input dari shift-register. Kemudian nilai-nilai yang masuk ke shift-register ini digeser. Output pada bus tertinggi diumpanbalikkan ke input pada bus terendah. Output dari bus tertinggi setelah diumpanbalikkan merupakan data informasi. Seperti ditunjukkan pada blok diagram berikut :

Gambar 3.12 Blok Diagram Output Data Informasi

3.8.4 Pembangkitan Kode Acak Semu (Pseudonoise Code)

Dalam sistem ini teknik yang digunakan untuk pembangkitan kode acak semu adalah dengan menggunakan konfigurasi shift-register yang dibentuk dari D-Flip flop. Shift- register yang digunakan sama dengan yang digunakan pada data informasi. Dengan menggunakan tipe ini, secara paralel dimasukkan kemudian digeser dan output pada Ex-OR diu mpanbalikkan. Kode-kode yang dibangkitkan dalam sistem dijelaskan pada sub bab - sub bab berikut ini.

39

3.8.4.1 Perancangan Pseudonoise Gold Code Kode acak semu yang dipilih untuk tugas akhir ini

adalah jenis Gold Code. Kode-kode Gold merupakan kode yang dibangkitkan dengan penambahan modulo-2 dari pasangan deretan kode linier maksimal. Kode maksimal adalah kode terpanjang yang dapat dibangkitkan oleh kode linier register geser atau unsur tunda. Pada proyek akhir ini maxlength code yang akan kami buat memiliki panjang register 5 bit. Tapping feedback maxlength code harus memenuhi aturan tapping dari maxlength code, berikut table feedback dari maxlength code:

Tabel 3.2 Tabel Feedback Tap dari Kode Maxlength

Jumlah Shift

Register Panjang Kode feedback Tap

5 31 [5,3];[5,4,3,2];[5,4,2,1]

Contoh salah satu konfigurasi tap pada maxlength code adalah maxlength [5, 3] yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.14 Blok Diagram Kode Maxlength [5, 3]

Berdasarkan gambar blok diagram di atas maka setiap output dari shift-register ke-5 akan di-XOR-kan dengan output dari shift-register ke-3 dan hasilnya akan menjadi masukkan baru dari shift-register ke-1. Setelah itu nilai tersebut akan terus bergeser sampai kembali lagi ke nilai awal dan berulang setelah data ke - 2N

-1. Sedangkan yang mengalami proses X-NOR dengan data informasi dalam proses spreading adalah output dari shift-register ke-5.

40

Gambar 3.15 Proses Pembuatan Gold Code Dengan

Penggabungan 2 buah Kode Maxlength

3.8.5 Perancangan Rangkaian Spreading - Despreading Dari rancangan rangkaian clock, clock divider, data

informasi , load dan Gold Code, maka dapat dibuat rangkaian transmitter spread spektrum yang dapat ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar 3.16 Clock divider

Pada sistem spreading ini dilakukan penggabungan dari bagian – bagian yang telah dibuat tadi. Clock untuk info dan gold code harus berbeda dimana clock untuk Gold Code harus lebih besar dari pada clock info. Untuk membedakan clock info dan clock maka diperlukan suatu pembagi clock yaitu clock devider. Pada clock divider ini clock input dibagi sebanyak 25

, sehingga hasilnya untuk tiap 32 clock input akan menjadi 1 clock. Dan outputnya akan memiliki lebar clock yang lebih besar daripada clock awal. Pada sistem despreading merupakan kebalikan dari sistem spreading, dimana clock untuk gold code harus lebih kecil dari pada clock info. Konsep dasar spread-spectrum yaitu merubah suatu sinyal narrowband menjadi wideband yaitu suatu sinyal seperti noise yang memiliki lebar pita frekuensi lebih lebar daripada lebar sinyal pita informasi.

41

3.8.6 GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) Gaussian Frequency-Shift Keying (GFSK) adalah jenis

modulasi Frequency Shift Keying (FSK) yang menggunakan Gaussian filter untuk melancarkan penyimpangan frekuensi positif / negatif, yang diwakili dengan biner 1 atau 0. Digunakan pada DECT, Bluetooth, Cypress WirelessUSB, Nordic Semiconductor, Texas Instruments LPRF dan perangkat z-gelombang. Bluetooth untuk deviasi minimum adalah 115 kHz.

Dalam perangkat modulasi GFSK, semuanya sama seperti yang ada pada perangkat modulasi FSK kecuali proses sinyal pulsa baseband (-1, 1) sebelum masuk ke dalam perangkat modulasi FSK. Sinyal pulsa baseband harus melalui Gaussian Filter untuk membuat sinyal pulsa menjadi lebih baik sehingga lebar sinyal spectral dapat terbatasi. Gaussian Filtering merupakan salah satu cara yang sangat standar untuk mengurangi lebar spectral yang disebut dengan "pulse shaping". Jika kita menggunakan -1 untuk nilai fc-fd dan 1 untuk nilai fc + fd, ketika kita melompat dari -1 ke 1 atau 1 ke -1 bentuk gelombang termodulasi akan mengalami perubahan secara pesat dimana besar out-of-band spectrum akan dapat terlihat. Jika kita mengubah sinyal pulsa yang sedang berlangsung dari -1 ke 1 sebagai -1, -. 98, -. 93 ..... ,96, ,99, 1 dan sinyal pulsa ini digunakan sebagai sinyal pulsa halus yang memodulasi carrier, maka sinyal spektrum out-of-band akan berkurang.

GFSK juga merupakan sistem modulasi FSK (Frequency Shift Keying) secara sederhana dengan menggunakan Gaussian Filter. Rangkaian secara umum dari perangkat modulasi pada FSK adalah sama, tetapi sinyal bit yang melewati Gaussian Filter hanya sedikit.

Gambar 3.17 Sirkuit Modulasi GFSK

42

Hal ini untuk menghindari adanya pembatasan shift minimum dari teknik modulasi FSK yang paling sederhana. Parameter Gaussian Filter memiliki pengaruh pada jumlah lateral spectrum dasar akan dipersempit, dan berapa banyak kemungkinan manipulasi shift frekuensi. Dalam prakteknya (sebenarnya dalam teori juga) ukuran nilai X selalu lebih dari Br / 2, karena pengurangan lateral yang dicapai oleh kuat landaian / miring pada bagian depan dari manipulasi tegangan / kekuatan, yang mengarah ke salah satu serangan lain pada sinyal impuls, dan sebagai akibat dari ke ketidakmungkinan demodulation.

Jarak pengurangan yang digunakan untuk modulasi GFSK sekitar 30-40% dari klasik Shift = Br, yaitu Shift = (0.7-0.6) * Br. Sangat sulit, dalam kasus umum, modulasi GFSK dapat digunakan dsebagai bahan analisa, karena adanya pengaruh yang sama atau mirip dengan filter yang lainnya.

Gambar 3.18 Analisa Modulasi GFSK

3.8.6.1 Modulasi Frequency Shift Keying (FSK) Ekpresi yang umum untuk sebuah sinyal FSK biner

adalah diperlihatkan pada persamaan berikut. dengan : v(t) = adalah bentuk gelombang FSK biner VC = puncak amplitudo carrier tanpa termodulasi ù C = carrier frekuensi (dalam radian) fm(t) = frekuensi sinyal digital biner pemodulasi Äù = beda sinyal pemodulasi (dalam radian)

43

Pada sebuah modulator FSK biner, center dari frekuensi carrier tergeser (terdeviasi) oleh masukan data biner. Sebagai konsekuensinya, keluaran pada suatu modulator FSK biner adalah suatu fungsi step pada domain frekuensi. Sesuai perubahan sinyal masukan biner dari suatu logic 0 ke logic 1, dan sebaliknya, keluaran FSK bergeser diantara dua frekuensi: suatu mark frekuensi atau logic 1 dan suatu space frekuensi atau logic 0. Modulator FSK biner, ada suatu perubahan frekuensi keluaran setiap adanya perubahan kondisi logic pada sinyal masukan. Sebagai konsekuensinya, laju perubahan keluaran adalah sebanding dengan laju perubahan masukan. Suatu FSK biner secara sederhana diberikan seperti Gambar 2.4.

Gambar 3.19 Sistem Modulasi FSK Biner

Modulator FSK (Frequency Shift Keying) Untuk mengirimkan bit-bit digital maka diperlukan

suatu sistem modulasi digital yang dapat mengkonversi bit -bit tersebut ke dalam bentuk sinyal analog. Modulasi digital yang dipakai ialah sistem FSK dengan menggunakan rangkaian terintegrasi tipe TCM3105.

44

Gambar 3.20 Rangkaian Modulator FSK dengan TCM 3105

Demodulator FSK (Frequency Shift Keying) Menurut standar CCITT untuk mengatur mode operasi penerimaan pada demodulator FSK yang menggunakan IC TCM3105 dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.4 Mode operasi demodulator FSK pada TCM3105

Mode operasi tersebut digunakan untuk mengatur baudrate pada demodulatornya. Dalam penerimaan data menggunakan baudrate sebesar 1200 bps sehingga TRS‚ TXR1‚ dan TXR2 diberi masukan logika rendah (L). Atau TRS diberi masukan logika rendah (L), TXR1 diberi masukan logika tinggi (H) dan TXR2 diberi masukan logika rendah (L).

45

Gambar 3.21 Rangkaian Lengkap Demodulator FSK dengan IC TCM3105

3.8.6.2 Gaussian Filter

Dalam elektronik dan pemrosesan sinyal, sebuah Gaussian filter merupakan sebuah filter dimana respon impuls sebagai fungsi Gaussian. Gaussian filter dirancang untuk memberikan batasan yang tidak overshoot ke langkah fungsi input sehingga dapat meminimalkan rise time dan fall time. Hal ini sangat berkaitan dengan kenyataan bahwa Gaussian Filter memiliki kemungkinan delay (waktu tunda) minimum. Secara matematis, sebuah Gaussian Filter memodifikasi sinyal input melalui konvolusi dengan menggunakan fungsi Gaussian. Transformasi ini juga dikenal sebagai Weierstrass Transform.

Satu dimensi Gaussian Filter memiliki respon impuls yang diberikan oleh

atau dengan standar deviasi sebagai parameter

46

Dalam dua dimensi, Gaussian Filter merupakan hasil dari dua Gaussian : di mana x adalah jarak awal dalam sumbu horizontal, y adalah jarak awal dalam sumbu vertikal, dan σ adalah standard deviasi dari pembagian Gaussian.

Bila diterapkan dalam dua dimensi, formula ini menghasilkan permukaan dengan kontur menggunakan konsentris lingkaran dengan pembagian Gaussian dari titik pusat. Pembagian dari nilai-nilai ini digunakan untuk membangun sebuah konvolusi matrik-matrik yang diterapkan pada gambar asli. Masing-masing nilai piksel baru diatur ke dalam nilai rata-rata dari nilai piksel sekitarnya. Nilai asli piksel penerima berat terbesar (yang memiliki nilai Gaussian tertinggi) dan piksel sekitarnya menerima bobot yang lebih kecil karena mereka tidak jauh dari piksel asli yang semakin meningkat.

47

BAB IV PEMBUATAN SISTEM

4.1 RANGKAIAN PEMBUATAN SISTEM

Gambar 4.1 Sistem Logger suhu berbasis 2.4 GHz

PRINSIP KERJA SISTEM Rangkaian sensor LM35 akan menditeksi nilai suhu yang ada disekitarnya, kemudian nilai suhu tersebut akan diolah dalam bentuk biner. Nilai awal suhu yang diperoleh dari lingkungan sekitar masih berupa nilai dalam bentuk analog, sedangkan nilai data yang dapat diolah pada mikrokontroler harus berupa nilai biner. Sehingga di dalam mikrokontroler data yang diterima akan di ubah dari bentuk analog menjadi bentuk biner dengan menggunakan ADC yang sudah tersedia pada rangkaian mikrokontroler. Nilai data input dan nilai data output dapat diamati secara langsung pada layar LCD yang telah terhubung pada rangkaian Mikrokontroler AT-Mega 8535. Data di dalam rangkaian mikrokontroler akan mengalami proses spreading dengan melakukan penambahan nilai pseudonoise code dengan metode Gold Code sehingga data diharapkan akan lebih aman dan terlindungi serta tahan terhadap jamming pada saat data dikirimkan. Penambahan nilai pseudonoise code merupakan bagian dari proses modulasi dengan metode penambahan M-sequence. Pada saat data diterima oleh sisi penerima, maka proses awal yang akan terjadi pada sisi penerima adalah proses demodulasi. Kemudian di dalam rangkaian mikrokontoler pada sisi penerima akan terjadi

48

proses DAC untuk mengembalikan data biner menjadi data analog kembali sehingga nilai data dapat teramati melalui LCD yang terpasang pada sisi penerima. Tentunya data juga akan mengalami proses despreading untuk mengembalikan data ke dalam bentuk semula (seperti data input). Data output yang diinginkan harus sama seperti data input. Jika data input berbeda dengan data output, maka proses pengiriman bisa dikatakan gagal. Kegagalan pada saat melakukan proses pengiriman data informasi bias dikarenakan pemasangan hardware yang kurang tepat, terjadi kesalahan saat melakukan konfigurasi pemrograman pada mikrokontoler, atau Human Error.

4.2 Pengujian Rangkaian

Pada pengujian alat ini, setiap rangkaian pendukung akan diuji menggunakan peralatan AVO meter dan untuk mengetahui apakah rangkaian dapat dijalankan sebelum dilakukan pengujian secara nyata, pengujian dapat dilakukan secara simulasi dengan menggunakan pemrograman Bahasa Basic Computer (BASCOM).

4.2.1 Pengukuran Rangkaian Suhu LM 35

Gambar 4.2 Diagram Pengujian Rangkaian LM 35

49

Hasil yang diperoleh :

Gambar 4.3 Tampilan Hasil Nilai Suhu yang Terukur pada Sisi Transceiver dan Receiver

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Sensor Suhu LM 35

Analisa dari hasil pengukuran dengan 2 piranti yang berbeda : Dari gambar di atas dapat terlihat bahwa nilai suhu pada sisi Tranceiver sama dengan nilai suhu pada sisi Receiver yaitu sebesar 300

Pada Tabel 4.1 yang menunjukkan hasil pengukuran sensor suhu LM 35, dapat teramati adanya perbedaan hasil pengukuran berdasarkan 2 jenis piranti yang digunakan pada saat pengambilan data, yaitu berdasarkan pada hasil pengukuran dengan menggunakan termometer dan dengan menggunakan sensor suhu LM 35. Perbedaan pengambilan data dari 2 piranti yang berbeda,

C. Jika nilai data pada sisi input sama dengan nilai data pada sisi output, maka dapat dikatakan bahwa pengiriman data suhu telah berhasil. Tetapi jika data tidak sama, maka pengiriman tersebut gagal.

50

menimbulkan terjadinya nilai error diantara kedua data yang diperoleh. Perbedaan nilai yang diperoleh juga dapat menunjukkan seberapa bagus tingkat keakuratan sensor suhu LM 35 dalam menditeksi suhu lingkungan yang telah berhasil diterima oleh sensor suhu tersebut. Berikut merupakan perhitungan secara teoritis untuk mengetahui nilai error yang terjadi karena adanya perbedaan nilai data yang diperoleh pada saat pengukuran :

Masing-masing %Error didapat dari keluaran termometer terhadap keluaran LM 35 : Saat waktu 5 detik = (34,9 – 35,111 )/ 34,867 x 100% = 0,59% Saat waktu 10 detik = (35,2 – 34,877 )/ 34,877 x 100% = 0,92% Saat waktu 15 detik = (34,8 – 34,525 )/ 34,525 x 100% = 0,79% Saat waktu 20 detik = (35,6 – 35,435 )/ 35,435 x 100% = 0,47% Saat waktu 25 detik = (35,8 – 35,435 )/ 35,435 x 100% = 1,03% Saat waktu 30 detik = (35,8 – 35,435 )/ 35,435 x 100% = 1,03% Nilai error yang diperoleh secara teoritis berdasarkan hasil perolehan nilai data yang diambil pada saat melakukan pengukuran dengan menggunakan 2 piranti yang berbeda, menunjukkan bahwa nilai error yang di peroleh tidak lebih dari 2% atau dapat dikatakan bahwa nilai error yang diperoleh tidak besar. Perolehan nilai error yang kecil dapat menunjukkan bahwa tingkat keakuratan sensor suhu dapat dikatakan baik, karena hasil yang diperoleh pada saat melakukan pengukuran dengan menggunakan sensor suhu LM 35 sebesar kurang lebih 98%.

4.3 PEMBUATAN SOFTWARE 4.3.1 Umum

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai pembuatan software untuk pengiriman dan penerimaan data informasi yang berupa data nilai temperatur dengan menggunakan teknik Direct Sequence Spread Spektrum meliputi : input data, kode pseudo-noise, spreading, modulasi, demodulasi, despreding, output data informasi.

4.3.2 Input Data

Pada umumnya input data yang bisa diberikan oleh seorang user bisa berupa : suara, data gambar, video dan sebagainya. Tapi pada proyek akhir ini, kita asumsikan input data yang dimasukkan berupa data nilai temperatur yang sudah dikonversikan dalam bentuk

51

biner, sebab semua data yang diterima melalui sensor suhu masih dalam bentuk analog sehingga perlu diadakan konversi ke dalam bentuk biner seperti voice. Sebelum data informasi kita spreading dengan menggunakan pseudo-noise, maka terlebih dahulu data kita konversikan kedalam bentuk biner melalui ADC (Analog to Digital Converter) sehingga pada saat mengalami proses spreading, input data sudah dalam keadaan biner.

Gambar 4.4 Diagram Alir Input Data

Dari gambar diagram alir di atas, menunjukkan bahwa input data yang dihasilkan dari bilangan biner disimpan pada suatu variabel tertentu. Kemudian variabel yang akan dipanggil pada perhitungan X-OR dengan Pseudo Random Generator (PRG). Input data yang dimasukkan oleh user akan diinisialisasikan dalam variabel yang bisa dikenali mikrokontroler. Kemudian kita konversikan dalam bentuk biner yang sesuai dengan yang diinginkan oleh mikrokontroler. Input data yang dimasukkan sangat sensitive, jadi hanya input data biner saja yang dapat diproses pada software ini. Jika data yang diinputkan selain berupa data biner “0” dan “1”, maka saat program dijalankan user akan menerima pesan error. Data input berupa nilai suhu / temperatur (dalam bentuk karakter) yang akan dikonversikan dalam bentuk biner. Nilai suhu diperoleh dari penerimaan sensor suhu LM 35 DZ. Nilai suhu yang dapat ditangkap oleh sensor antara 250 C sampai 380

C, hal ini dikarenakan pada program telah dilakukan pengaturan range untuk penerimaan nilai input yang dapat diditeksi oleh sensor suhu LM 35. Program yang digunakan untuk mendapatkan nilai input yang diinginkan adalah :

start

Menginput data biner dari sensor

end

52

Cls Lcd "NILAI INPUT" Waitms 500 Mulai: Stop Adc Call Config_fullmode Waitms 10 ''''''''''''''''''''''''''''''' 'Dat0 = Waitkey() 'If Dat0 = &HFA Then ' Print Chr(&Hfd) 'Else ' Print Chr(&Hfc); 'End If Goto Kirim ''''''''''''''''''''''''''''' Kirim: Rx_en = 0 Call Config_tr Kirim2: Do Start Adc Dat0 = Getadc(0) Dat0 = Dat0 - 27 If Dat0 < 25 Then Dat0 = Dat0 Elseif Dat0 >= 39 Then Dat0 = 0 End If Cls Lcd "INPUT Tx..." Lowerline Lcd Dat0 ; "C" Waitus 1

53

Program di atas digunakan untuk memanggil nilai input berupa nilai data temperatur yang diterima oleh sensor suhu. Data akan dianalisa dalam bentuk karakter. Data yang diinginkan adalah nilai suhu dengan batas range antara 250 C sampai 380 C. Jika nilai data yang diperoleh sesuai dengan batas range yang telah ditentukan, maka data akan dikirim atau mengalami proses penambahan PN-Code dan diteruskan dengan proses modulasi data dengan menggunakan teknik modulasi GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). Tetapi jika data yang di peroleh tidak sesuai dengan nilai range data yang diinginkan, maka program akan memerintahkan hardware untuk menunggu input data baru melalui sensor suhu LM 35 DZ sampai diperoleh nilai input yang sesuai dengan batas nilai range yang diinginkan. Karena masukan input data dari sensor suhu sudah diberi batas atau range nilai data yang bisa diterima oleh mikrokontroler, maka jika data yang diterima oleh sensor suhu tidak sesuai, mikrokontroler tidak akan memproses data input yang tidak sesuai. Dengan demikian pada hardware (mikrokontroler) tidak akan tejadi proses pengiriman data dan karena tidak ada data input yang akan dikirimkan maka pada sisi penerima juga tidak ada proses penerimaan data sehingga tidak ditemukan hasil data output. Jika mikrokontroler tidak memproses data input yang telah diterima karena data yang diinginkan tidak sesuai, maka tampilan pada layar lcd akan terlihat nilai suhu 00

Pengujian fungsi sensor suhu LM 35 pada mikrokontroler dapat juga dilaksanakan dengan cara menjalankan peralatan mikrokontroler selama 24 jam dengan teknik pengambilan data setiap jam. Pengambilan data yang dilakukan setiap jam memerlukan pengaturan perangkat lunak yang diatur supaya pergantian penerimaan data baru atau perubahan data dapat terjadi dalam setiap jam. Hasil pengambilan data nilai temperatur oleh sensor suhu selama 24 jam dengan jeda waktu pergantian data input selama 1 jamm dapat terlihat pada Tabel 4.2

C.

54

Tabel 4.2 Hasil Pengambilan Data Nilai Suhu selama 24 Jam

JAM HASIL PENGUKURAN 0:00:00 26°C 1:00:00 26°C 2:00:00 26°C 3:00:00 26°C 4:00:00 27°C 5:00:00 28°C 6:00:00 29°C 7:00:00 29°C 8:00:00 29°C 9:00:00 29°C

10:00:00 30°C 11:00:00 30°C 12:00:00 31°C 13:00:00 32°C 14:00:00 32°C 15:00:00 31°C 16:00:00 31°C 17:00:00 30°C 18:00:00 30°C 19:00:00 29°C 20:00:00 29°C 21:00:00 28°C 22:00:00 28°C 23:00:00 27°C 23:59:59 27°C

55

Dari Tabel 4.2 dapat dibuat grafik seperti ditunjukkan gambar 4.5. Dari grafik ini dapat diamati perubahan suhu udara selama satu hari penuh.

Gambar 4.5 Grafik Suhu terhadap Waktu

Analisa dari hasil data yang diperoleh : Berdasarkan hasil data yang telah diperoleh menunjukkan bahwa sensor suhu beserta hardware (mikrokontoler) yang digunakan dapat berfungsi dengan baik. Hardware dapat dinyatakan dalam kondisi baikn apabila hardware yang kita gunakan dapat berjalan sesuai dengan fungsi dan kegunaannya meliputi semua teknik yang digunakan di dalamnya. Pada proyek akhir ini, hardware digunakan sebagai seperangkat mikrokontroler yang dapat mengkonfigurasi perangkat eksternal yang terhubung pada perangkat utamanya yaitu mikrokontroler AT-Mega 8535. Hardware ini di aplikasikan sebagi alat pendeteksi nilai suhu yang ada disekitar hardware itu berada. Hasil yang diinginkan dari perancangan hardware adalah mendapatkan nilai input yang sama dengan nilai ouput. Pada tabel di atas, menunjukkan nilai suhu yang terukur pada sisi penerima dan sisi pengirim. Data pada tabel menunjukkan hasil yang diinginkan dalam proyek akhir ini, sehingga dapat dikatakan bahwa semua teknik yang digunakan pada hardware khususnya teknik spreading-despreading dapat terlaksana dengan baik.

02040

0:00

:…

5:00

:…

10:0

0…

15:0

0…

20:0

0…

HASIL PENGUKURAN

HASIL PENGUKURAN

56

4.3.3 Kode Pseudo Noise Tipe kode pseudo-noise yang di gunakan pada pembuatan software untuk proses pengiriman dan penerimaan sinyal informasi ini berupa maximal-length sequence (m-sequence) dan gold code. Kode pseudo-noise ini dihasilkan dari Pseudo Random Generator (PNG). • Maximal-Length Sequence

M-sequence tersusun dari deretan elemen shift-register yang diberi feedback sebagai input tunggalnya. Pemberian feedback diatur berdasarkan kode-kode oktal yang telah ditetapkan seperti yang terlihat pada tabel 2.1. Hal ini telah dijelaskan secara teoritis pada bab sebelumnya yaitu pada bab 2. Di bawah ini merupakan diagram alir dari pembangkitan kode m-sequence :

Gambar 4.6 Diagram Alir Pseudo-noise Tipe M-sequence

57

Misalnya : Tipe shift-register yang dipakai 8 dengan tipe Pseudo Random Generator 545. Terlebih dahulu kita konversikan ke dalam bentuk biner sesuai dengan tabel 2.2, sehingga untuk menghasilkan bentuk biner :

545 = 101100101

Sehingga hasil persamaan polinomialnya menjadi :

g(D) = 1 + D2 + D5 + D

6

Untuk membangkitkan nilai pseudo-noise yang dihasilkan dari Pseudo Random Generator dapat digunakan persamaan polinomial di atas. Analisa Diagram Alir : Diagram alir di atas menjelaskan bahwa nilai awal yang dihasilkan dari pengambilan bilangan random biner mencapai 8 bit. Bilangan random yang dimaksud adalah nilai suhu yang telah dikonversikan ke dalam bentuk biner. Bentuk biner dari data suhu akan di OR kan pada masing-masing tipe maxlegth m-sequence seperti yang terlihat pada diagram alir di atas. Tujuan dari masing-masing proses OR data input dengan masing-masing jenis tipe m-sequence adalah untuk menghasilkan data output lebih dari satu (menyamarkan data asli dengan cara memberikan pseudo-noise sehingga data yang dihasilkan akan menjadi banyak). Dengan banyaknya data output yang dikirimkan dari sisi transmitter, membuat kanal bandwidth pada sisi transmitter menjadi lebih lebar. Semakin lebar kanal bandwidth yang dibutuhkan atau digunakan, akan membuat sinyal informasi yang dikirimkan memiliki nilai jauh di bawah nilai level noise. Oleh karena itu, pada saat proses mengirim data sinyal informasi, sinyal informasi yang dikirimkan akan lebih terlindung dari jamming atau noise sehingga tingkat keamanan data yang dikirim lebih terjamin dan memperkecil nilai error data yang diperoleh pada saat dilakukan pengukauran. Proses OR data input akan dilakukan sampai kl=7, setelah itu nilai perhitungan selanjutnya akan dilakukan feedback terhadap variabel nilai yang diinginkan dan proses pengolahan data yang terjadi untuk data selanjutnya akan sama dengan proses

58

pengolahan data sebelumnya. Hal ini akan dilakukan secara terus-menerus antara 0-255. • Pengujian Sistem Menggunakan Kode Maxlength

Untuk pengujian sistem Spreading-Despreading dengan menggunakan kode maxlength kali ini yang akan diamati adalah kode maxlegth yang memiliki jumlah shift-register 5 buah dengan pasangan tap [5,2] dan [5,4,3,2]. Dan hasil yang didapatkan adalah sebagai berikut:

A. Kode Maxlength dengan Tapping [5,2]

Hasil Pengukuran Pada Logic Analyzer

Gambar 4.7 Bentuk Sinyal Proses Spreading-Despreading Menggunakan Kode Maxlength [5, 2]

Gambar diatas dapat diperjelas dengan gambar dibawah ini:

Gambar 4.8 Bentuk Lain dari Sinyal Proses Spreading-Despreading Menggunakan Kode Maxlength [5, 2]

59

B. Kode Maxlength dengan Tapping [5,4,3,2]

Hasil Pengukuran Pada Logic Analyzer

Gambar 4.9 Bentuk Sinyal Proses Spreading-Despreading

Menggunakan Kode Maxlength [5,4,3,2]

Gambar diatas dapat diperjelas dengan gambar dibawah ini:

Gambar 4.10 Bentuk Lain dari Sinyal Proses Spreading-Despreading

Menggunakan Kode Maxlength [5,4,3,2]

Dari hasil pengujian diatas dapat dianalisa bahwa: Semakin banyak nilai kode Maxlength yang digunakan pada shift-register dalam proses spreading-despreading, maka akan menghasilkan output kode yang semakin panjang dan semakin panjang data output yang dihasilkan akan membuat data informasi semakin sulit dipengaruhi oleh noise, sehingga tingkat keamanan data informasi pada saat mengalami proses transmitter-receiver akan lebih terjamin. Output kode yang semakin panjang atau semakin banyak akan mengakibatkan kanal bandwidth yang dibutuhkan akan semakin lebar dan semakin labar kanal bandwidth yang digunakan akan memperkecil nilai amplitudo yang terjadi. Nilai amplitudo yang kecil dapat menyebabkan nilai data informasi yang dikirimkan berada di bawah nilai level noise, sehingga keamanan data informasi akan lebih terjamin. Data informasi yang lebih terjamin tingkat keakuratannya akan berpengaruh terhadap nilai kesalahan untuk ketepatan data dari transmitter menuju receiver, maksudnya data informasi yang dikirim dari transmitter

60

diharapkan sama dengan hasil data informasi yang di terima pada sisi receiver.

• Gold Code

Sebuah Gold Code, juga dikenal sebagai Gold Sequence yang merupakan bentuk urutan biner yang digunakan dalam telekomunikasi (CDMA) dan satelit navigasi (GPS). Pada Gold Code diharuskan memilih dua sequence panjang maksimum yang sama panjang yaitu dengan ketentuan 2m - 1, sehingga cross-correlation pada Gold Code hanya memiliki tiga nilai. Rangkaian Gold Code merupakan rangkaian dari eksklusif-or 2m - 1 yang terdiri dari 2-sequence dari Gold Code dalam berbagai tahapan. Sebuah rangkaian Gold Code Sequence terdiri dari 2m + 1 untuk masing-masing sequence dengan periode 2m

Tipe kode pseudo-noise dihasilkan dari bentuk penambahan dari 2 bentuk kode pseudo-noise m-sequence. Penambahan dilakukan dengan menggunakan X-OR. Dengan melakukan X-OR diharapkan dapat menghasilkan pseudo-noise code yang lebih kompleks dari bentuk m-sequence sebelumnya. Untuk tipe kode pseudo-noise ini banyak dipakai dalam sistem komunikasi CDMA (Code Division Multiple Access). Untuk mendapatkan nilai pencampuran pseudo-noise code ini yaitu dengan menjumlahkan nilai output yang dihasilkan dari masing-masing m-sequence. Hal ini telah dijelaskan pada bab sebelumnya yaitu pada bab 2.

- 1. Dalam satu rangkaian Gold Code terdiri dari rangkaian bit biner yang di deklarasikan dengan angka “1” dan “0” dimana banyaknya jumlah angka “1” dan angka “0” hanya berbeda 1 angka saja.

61

62

Gambar 4.11 Diagram Alir Pembentukan Pseudo-noise Code pada Tipe Gold Code.

63

Misal : Tipe yang dipilih 435 dan 551. Hasil konversi dari masing-masing tipe kode pseudo-noise ini yaitu sebagai berikut :

435 = 100011101 g(D) = 1 + D2 + D3 +D4 + D551 = 101101001 g(D) = 1 + D

8 3 + D5 +D6 + D

8

Untuk membangkitkan nilai pseudo-noise yang dihasilkan dari Pseudo Random Generator dengan menggunakan persamaan polinomial di atas. Analisa terhadap diagram alir di atas : Diagram alir di atas menjelaskan tentang pembuatan nilai pseudo-noise code dari tipe shift-register 435 dan 545. Tipe Gold Code memerlukan 2 bentuk kode pseudo-noise m-sequence, oleh karena itu digunakan 2 tipe shift-register. Alur programnya : buat terlebih dahulu nilai pseudo-noise pada masing-masing tipe shift-register 435 dan 545 dengan menggunakan parsamaan polinomial yang telah diperoleh berdasarkan ppada nilai biner dari tipe shift-register yang digunakan. Kemudian nilai dari kedua shift-register berdasarkan persamaan polinomial di XOR. Nilai hasil dari proses XOR akan di OR kan dengan nilai input data yang diterima dari sensor suhu. Dalam program ini pasangan maxleght sequence yang digunakan adalah [5,3] dan [5,4,3,2]. Gold Code Sequence sangat bermanfaat karena sebagian besar kode (dengan panjang kode yang sama dan dikontrol dengan crosscorrelation) dapat dibangkitkan, meskipun gold code sequence hanya memerlukan satu 'pasangan' umpan balik dari rangkaian shif-register. M-sequence harus memiliki maxleght yang sama, dua generator code yang akan menjaga supaya hubungan phase tetap sama, dan kode yang dihasilkan adalah kode yang memiliki maxleght yang sama sebagai 2 kode dasar yang ditambahkan secara bersama-sama dengan penggunakan XOR, tetapi belum dilakukan secara maksimal sehingga fungsi autocorrelation akan lebih buruk apabila dibandingkan dengan fungsi m-sequences.

64

• Pengujian Sistem Spreading - Despreading Menggunakan Gold Code

Untuk pengujian sistem spreading - despreading dengan menggunakan Gold Code kali ini akan diamati adalah kode yang memiliki jumlah shift-register 5 buah dengan pasangan tap [5,3] dan [5,4,3,2]. Dan hasil yang didapatkan adalah sebagai berikut:

Gold Code dengan pasangan Tapping [5,3] dan [5,4,3,2].

Gambar 4.12 Bentuk Sinyal Proses Spreading - Despreading Menggunakan Gold Code

Keterangan gambar: (dari atas ke bawah)

1. Master Clock 2. Sinyal Keluaran Blok FTC 3. Sinyal Gold Code 4. Sinyal Spreading - Despreading

Dari hasil pengujian diatas dapat dianalisa bahwa: Sinyal data informasi dapat diterima dengan baik oleh penerima tanpa menggunakan rangkaian sinkronisasi, sehingga dapat terlihat bahwa data informasi pada sisi pengirim sama dengan data informasi pada sisi penerima. Data informasi yang dapat diamati dari hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa sinyal informasi dapat menjalani proses spreading dan proses despreading dengan baik dengan menggunakan metode Gold Code. Sinyal data output dari penerima akan terlambat dari sinyal data informasi

65

karena faktor delay. Delay pada saat pengiriman dan penerimaan data bisa ditentukan sesuai dengan yang kita inginkan. Delay yang kita inginkan dapat diatur pada software yang kita gunakan untuk mengendalikan mikrokontroler.

4.3.4 Spreading

Spreading dilakukan dengan meng-XOR-kan nilai pseudo-noise dengan menggunakan input data yang telah diperoleh sebelumnya, sehingga dihasilkan kode-kode data yang acak dengan bandwidth yang lebar.

Gambar 4.13 Diagram Alir Proses Spreading

Untuk dapat manghasilkan nilai perhitungan XOR antara input data dengan pseudo-noise, maka kode program yang digunakan adalah sebagai berikut :

Print Chr(dat_out); If Dat_out = &H11D Then Dat_out = 0 Else If Dat_out = &H169 Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &HF3 Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &H12A Then

66

Dat_out = 0 else If Dat_out = &H165 Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &H15F Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &H1C3Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &H163 Then Dat_out = 0 else Goto Kirim End If Wend Loop Kirim: Rx_en = 0 Call Config_tr Kirim2: Do Dat0 = &Hfa ''''''''''''''' If Dat0 = 0 Then Print Chr(&Hfd) Goto Kirim2 End If

Program di atas menjelaskan tentang nilai pseudo-noise gold code yang dihasilkan dari hasil nilai m-sequence 1 yang di OR dengan nilai m-sequence 2 kemudian di XOR dengan input data yang diterima dari sensor suhu dan telah mengalami konversi dalam bentuk biner melalui ADC (Analog to Digital Converter) yang ada pada mikrokontroler. Hasil perhitungan XOR antara pseudo-noise dengan input data akan diletakkan pada suatu variabel yang dideklarasikan dalam bentuk hexa yang kemudian akan diinputkan ke rangkaian antena transmitter, dimana input menuju ke rangkaian antena transmitter akan meneruskan data input yang sudah mangalami penambahan PN code untuk mengalami proses modulasi dengan menggunakan teknik modulasi GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). Teknik modulasi GFSK sudah terprogram pada rangkaian antena TRW-2.4G. Teknik modulasi GFSK yang digunakan merupakan teknik

67

modulasi FSK (Frequency Shift Keying) yang mendapatkan penambahan filter dengan menggunakan metode Gaussian Filter.

4.3.5 Modulasi

Modulasi yang digunakan adalah modulasi dengan tipe modulasi GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). Sistem kerja dari modulasi ini yaitu dengan membalikkan nilai phase antara 00 sampai 1800 dari nilai hasil spreading. Bila nilai input yang dihasilkan dari hasil spreading tersebut bernilai “1”, maka phase yang dihasilkan adalah 900. Sedangkan nilai input yang masuk pada modulasi ini menghasilkan nilai phase sebesar -900

. Hal ini dapat terlihat pada diagram phasor yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya.

START

Input data hasil spreading

Jum1=1

Jum1=1

END

Gambar +180

Gambar -180

Y

T

T

Y

Gambar 4.14 Diagram Alir Modulasi GFSK

Kode program yang digunakan untuk membuat suatu modulasi sinyal dari hasil perhitungan spreading adalah sebagai berikut :

68

Kirim: Rx_en = 0 Call Config_tr Kirim2: Do Dat0 = &Hfa ''''''''''''''' If Dat0 = 0 Then Print Chr(&Hfd) Goto Kirim2 End If

Dari list program di atas menjelaskan bahwa bila nilai input yang diberikan bernilai sesuai dengan nilai input yang diinginkan (sesuai dengan batasan range nilai input yang ditentukan), maka data input yang diterima akan mengalami proses modulasi. Apabila nilai data yang diterima tidak sesuai dengan nilai yang diinginkan, maka program akan memberi perintah untuk tidak mengolah data atau meneruskan data pada proses modulasi. Program akan memerintahkan hardware untuk mencari data input baru yang sesuai dengan batas range nilai data input yang telah ditentukan sebelumnya. Teknik modulasi yang digunakan dalam proses modulasi ini adalah modulasi GFSK (Gaussian Frekuensi Shift Keying) dimana teknik modulasi ini merupakan teknik modulasi FSK (Frequency Shift Keying) dengan menggunakan Gaussian Filter. Sinyal baseband pada modulasi GFSK harus melalui Gaussian Filter sebelum mengalami proses modulasi secara FSK dan hasil output pada suatu modulator FSK biner merupakan suatu fungsi step pada domain frekuensi. Gaussian Filtering merupakan salah satu cara yang sangat standar untuk mengurangi lebar spectral yang disebut dengan "pulse shaping". Gaussian Filter berfungsi untuk membuat sinyal pulsa menjadi lebih baik sehingga lebar sinyal spectral dapat terbatasi. Hal ini untuk menghindari adanya pembatasan terhadap shift minimum.

4.3.6 Demodulasi

Pada demodulasi sinyal output dari sisi transmitter yang dihasilkan dari udara akan diproses pada demodulator dengan menggunakan teknik modulasi yang sama seperti yang digunakan pada sisi transmitter, yaitu teknik modulasi GFSK. Sehingga akan menghasilkan nilai-nilai biner seperti pada hasil perhitungan spreading. Selanjutnya nilai-nilai ini akan diproses lebih lanjut pada bagian despreding. Tipe demodulasi yang digunakan pada proyek

69

tugas akhir ini adalah tipe demodulasi GFSK seperti modulasi pada sisi transmitter.

Gambar 4.15 Diagram Alir Demodulator GFSK

Kode program yang digunakan untuk mendapatkan hasil dari proses demodulasi adalah sebagai berikut:

Kirim: Rx_en = 0 Call Config_tr Kirim2: Do Dat0 = &Hfd ''''''''''''''' If Dat0 = 0 Then Print Chr(&Hfa) Goto Kirim2 End If

Listing program di atas merupakan progarm untuk mengembalikan nilai data dalam bentuk sebelum mengalami proses modulasi pada sisi pengirim. Jika pada sisi penerima tidak terjadi proses demodulasi, maka data yang diterima tidak akan sama dengan data yang terkirim atau bahkan data tidak akan bisa terbaca oleh mikrokontroler. Proses demodulasi pada sisi receiver menggunakan teknik modulasi yang sama yaitu teknik modulasi GFSK. Jika teknik modulasi yang digunakan pada sisi transmitter berbeda dengan teknik modulasi yang digunakan pada sisi receiver, maka data informasi tidak akan terditeksi oleh mikrokontroler dan pada program akan terlihat pemberitahuan bahwa program tidak dapat dijalankan karena mengalami error. Pada proses demodulasi, data

70

informasi juga akan mengalami proses modulasi secara FSK dan juga akan mengalami proses penyaringan melalui Gaussian Filter.

4.3.7 Despreading

Pada sisi despreading, input data berasal dari hasil atau output proses demodulasi. Nilai tersebut akan di XOR-kan dengan pseudo noise yang berada pada sisi receiver. Apabila nilai atau kode pseudo-noise yang berada pada sisi receiver sama dengan nilai atau pseudo-noise pada sisi transmitter, maka data informasi yang di kirimkan oleh transmitter akan diterima kembali oleh sisi receiver. Sebaliknya, apabila nilai atau pseudo noise pada sisi receiver berbeda dengan nilai yang ada pada sisi transmitter, maka pada sisi receiver akan menerima kode-kode acak yang menyerupai noise.

Gambar 4.16 Diagram Alir Despreading

Kode program yang digunakan adalah sebagai berikut :

71

Print Chr(dat_out); If Dat_out = &H11D Then Dat_out = 0 Else If Dat_out = &H169 Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &HF3 Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &H12A Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &H165 Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &H15F Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &H1C3Then Dat_out = 0 else If Dat_out = &H163 Then Dat_out = 0 else Goto Kirim End If Wend Loop

Kirim: Rx_en = 0 Call Config_tr Kirim2: Do Dat0 = &Hfd ''''''''''''''' If Dat0 = dat_0 Then Print Chr(&Hfa) Goto Kirim2 End If

Setelah mengalami proses demodulasi, maka data akan mengalami proses penambahan pn code noise kembali atau lebih dikenal dengan proses despreading kembali seperti yang terjadi pada saat data mengalami proses spreading dan program yang digunakan merupakan kebalikan program yang digunakan pada saat proses

72

spreading. Penambahan kembali pn code noise terhadap data informasi adalah supaya data output pada sisi receiver memiliki nilai yang sama dengan nilai data input sebelum data informasi mengalami segala jenis proses yang berlangsung pada sisi transmitter. Penambahan pn code noise juga dilakukan dengan 2 metode yaitu dengan metode m-sequence dan metode Gold Code dan tentunya dengan penggunaan tipe nilai persamaan polinomial yang sama seperti yang digunakan pada sisi transmitter. Jika tipe pn noise code yang digunakan pada kedua sisi mikrokontroler berbeda maka proses pengiriman dan penerimaan data informasi tidak akan terjadi atau akan mengakibatkan program error.

4.3.8 Output Data Output data yang dihasilkan merupakan dari proses

despreading. Jadi outpu yang dihasilkan dari proses despreading akan dikeluarkan melalui output data. Pengamatan terhadap output data bisa diamati melalui 2 cara, yaitu dengan mengamati hasil yang telah muncul pada layar LCD dan juga melalui penggamatan dalam bentuk sinyal output yang dapat terlihat spektrum analyzer. Apabila hasil dari proses despreading berupa noise, maka output data yang akan dihasilkan juga akan berupa noise. Pada LCD akan menunjukkan bahwa nilai data output adalah 00

C, sedangkan pada spektrum analyzer sinyall yang teramati akan berbentik seperti sinyal noise. Dan apabila hasil dari proses despreading berupa data informasi, maka outputan data yang akan dihasilkan juga akan berupa data informasi. Pada layar LCD akan menunjukkan nilai yang sesuai dengan data informasi yang diinputkan, sedangkan pada spektrum analyzer akan menunjukkan bahwa bentuk sinyal output yang diterima sama dengan bentuk sinyal input.

73

BAB V PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Setelah melakukan proses pengamatan dan analisa terhadap sistem yang telah dibuat dapat disimpulkan beberapa hal diantaranya adalah:

1. Kode acak semu dibangkitkan dari konfigurasi shift-register

dengan tap umpan balik tertentu, dimana proses umpan baliknya dilewatkan melalui gerbang logika EX-OR.

2. Semakin banyak jumlah shift-register yang digunakan untuk pembangkitan kode Pseudonoise dapat dikatakan bahwa keandalan sistem akan semakin baik karena akan dihasilkan periode yang semakin panjang sehingga data hasil Spreading akan semakin sulit dikenali oleh noise atau interferensi.

3. Kode Gold Code dihasilkan dari 2 buah kode acak semu yaitu kode maxlenght. Dengan bantuan Gold code, data informasi dapat terspreading dengan baik.

4. Nilai delay yang diberikan sangat berpengaruh terhadap proses pengiriman dan penerimaan data informasi.

5. Pada perancangan rangkaian antenna TRW-2,4G, dibutuhkan rangkaian converter yang berrfungsi untuk mengubah nilai tegangan dari ATMEL 8535 dari 5V menjadi + 3V sebagai inputan tegangan pada antenna.

74

5.2 SARAN

Berdasarkan pada apa yang telah kami lakukan selama pembuatan proyek akhir ini, saran-saran yang dapat kami berikan antara lain:

1. Hendaknya dalam perancangan dan pembuatan rangkaian logika harus disertai dengan teori teknik modulasi yang yang labih lengkap dan jelas.

2. Dalam pengujian sistem sebaiknya sistem dibandingkan dengan beberapa parameter lainnya, logic Analyzer dan spektrum analyzer untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih akurat.

75

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Dixon, Robert C. “Spread spectrum system with commercial application”,thid edition,1994.

[2]. Ronald JT, Neal SW,Gregory LM.”Digital System”,9 th Edition,2003.

[3]. Budiharto, Widodo , ”12 Proyek Mikrokontroler untuk Pemula” , PT Elex Media Komputindo, Jakarta, 2007.

[4]. Wiyono, Didik, ”Panduan Praktis Mikrokontroler Keluarga AVR Menggunakan DT-Combo AVR-51 Starter Kit Dan DT-Combo AVR Exercise Kit”, Innovative Electronics, Surabaya, 2007.

[5]. www.google.com/search[6].

spread spectrum tutorial www.denayer.be

76

HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN

LAMPIRAN A

Listing Program dengan Menggunakan Software BASCOM Pada Sisi TRANSMITTER

$regfile = "m8535.dat" $baud = 9600 $crystal = 12000000 Ce Alias Portb.2 Cs Alias Portb.3 Dr Alias Pinb.0 Clk Alias Portb.4 Dat Alias Portb.1 Dat_pin Alias Pinb.1 Declare Sub Config_fullmode Declare Sub Send_byte Declare Sub Read_byte Declare Sub Config_tr Declare Sub General_config Config Pinb.2 = Output Config Pinb.3 = Output Config Pinb.0 = Input Config Pinb.4 = Output Config Pinb.1 = Output Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.4 , Db5 = Portc.5 , Db6 = Portc.6 , Db7 = Portc.7 , E = Portc.2 , Rs = Portc.0 Dim A As Byte Config Lcd = 16 * 2 Config Adc = Single , Prescaler = Auto

Dim W As Word , Channel As Byte Dim Jumlah As Byte Dim Dat_out As Byte Dim I As Byte Dim J As Byte Dim Data_print As Bit 'shockburst configuration Dim Data2_w As Byte , Data1_w As Byte Dim Addr2_1 As Byte , Addr2_2 As Byte , Addr2_3 As Byte , Addr2_4 As Byte , Addr2_5 As Byte

Dim Addr1_1 As Byte , Addr1_2 As Byte , Addr1_3 As Byte , Addr1_4 As Byte , Addr1_5 As Byte Dim Addr_w As Byte , Crc_length As Bit , Crc_en As Bit '6-1-1 'general configuration Dim Rx2_en As Bit , Cm As Bit , Rfdr_sb As Bit , Xo_f As Byte , Rf_pwr As Byte '1-1-1-3-2 Dim Rf_ch As Byte , Rx_en As Bit '7-1 Dim Dat0 As Byte , S As Byte Channel = 0 Ce = 0 Cs = 0 Clk = 0 Dat = 0 Waitms 500 'jangan lupa selalu config input/output->baca=input - tulis=output Data2_w = 8 Data1_w = 8 'panjang data Addr2_5 = &H00 Addr2_4 = &H00 Addr2_3 = &H00 Addr2_2 = &H00 Addr2_1 = &H00 Addr1_5 = &H00 'address Addr1_4 = &H00 Addr1_3 = &H00 Addr1_2 = &H00 Addr1_1 = &H00 Addr_w = 40 'panjang address Crc_length = 1 'panjang crc Crc_en = 1 Rx2_en = 0 Cm = 1 'direct/shockburst Rfdr_sb = 1 'data rate kbps/mbps Xo_f = 3 'crystal freq Rf_pwr = 1 'db Rf_ch = &H55 '0-83 Rx_en = 1 Cls Lcd "NILAI INPUT" Waitms 500

Mulai: Stop Adc Call Config_fullmode Waitms 10 ''''''''''''''''''''''''''''''' 'Dat0 = Waitkey() 'If Dat0 = &HFA Then ' Print Chr(&Hfd) 'Else ' Print Chr(&Hfc); 'End If Goto Kirim ''''''''''''''''''''''''''''' Kirim: Rx_en = 0 Call Config_tr Kirim2: Do Start Adc Dat0 = Getadc(0) Dat0 = Dat0 - 27 If Dat0 < 25 Then Dat0 = Dat0 Elseif Dat0 >= 39 Then Dat0 = 0 End If Cls Lcd "INPUT Tx..." Lowerline Lcd Dat0 ; "C" Waitus 1

Ce = 0 Cs = 0 Waitus 10 Ce = 1 Waitus 10 Dat_out = Addr1_1 'addr1 Call Send_byte Dat_out = Addr1_2 'addr2 Call Send_byte Dat_out = Addr1_3 'addr3 Call Send_byte Dat_out = Addr1_4 'addr4

Call Send_byte Dat_out = Addr1_5 'addr5 Call Send_byte Dat_out = Dat0 'data Call Send_byte Waitus 100 Ce = 0 Waitms 100 Goto Mulai Loop End Sub Read_byte Dat_out = 0 For I = 1 To 8 Waitus 1 Clk = 1 Shift Dat_out , Left Dat_out = Dat_out Or Dat_pin Waitus 1 Clk = 0 Next Clk = 0 End Sub Sub Send_byte For I = 1 To 8 Rotate Dat_out , Left Data_print = Dat_out And 1 ' Print Data_print; Dat = Data_print Waitus 1 Clk = 1 Set Portd.0 Waitus 1 Clk = 0 Reset Portd.0 Next Clk = 0 ' Print "" End Sub Sub Config_tr Cs = 1 Ce = 0

Config Dat_pin = Output Waitms 10 Dat = Rx_en Waitus 1 Clk = 1 Waitus 1 Clk = 0 Cs = 0 End Sub Sub Config_fullmode Cs = 1 Ce = 0 Config Dat_pin = Output Waitms 10 Dat_out = Data2_w Call Send_byte Dat_out = Data1_w Call Send_byte Dat_out = Addr2_5 Call Send_byte Dat_out = Addr2_4 Call Send_byte Dat_out = Addr2_3 Call Send_byte Dat_out = Addr2_2 Call Send_byte Dat_out = Addr2_1 Call Send_byte Dat_out = Addr1_5 Call Send_byte Dat_out = Addr1_4 Call Send_byte Dat_out = Addr1_3 Call Send_byte Dat_out = Addr1_2 Call Send_byte Dat_out = Addr1_1 Call Send_byte Shift Addr_w , Left , 1 Addr_w = Addr_w Or Crc_length Shift Addr_w , Left , 1 Dat_out = Addr_w Or Crc_en Call Send_byte

Dat_out = Rx2_en Shift Dat_out , Left , 1 Dat_out = Dat_out Or Cm Shift Dat_out , Left , 1 Dat_out = Dat_out Or Rfdr_sb Shift Dat_out , Left , 3 Dat_out = Dat_out Or Xo_f Shift Dat_out , Left , 2 Dat_out = Dat_out Or Rf_pwr Call Send_byte Dat_out = Rf_ch Shift Dat_out , Left , 1 Dat_out = Dat_out Or Rx_en Call Send_byte Cs = 0 End Sub

Pada Sisi RECEIVER

$regfile = "m8535.dat" $crystal = 4000000 Ce Alias Portb.2 Cs Alias Portb.3 Dr Alias Pinb.0 Clk Alias Portb.4 Dat Alias Portb.1 Dat_pin Alias Pinb.1 Declare Sub Config_fullmode Declare Sub Send_byte Declare Sub Read_byte Declare Sub Config_tr Declare Sub General_config Config Pinb.2 = Output Config Pinb.3 = Output Config Pinb.0 = Input Config Pinb.4 = Output Config Pinb.1 = Output Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.4 , Db5 = Portc.5 , Db6 = Portc.6 , Db7 = Portc.7 , E = Portc.2 , Rs = Portc.0 Dim A As Byte Config Lcd = 16 * 2 Dim Jumlah As Byte Dim Dat_out As Byte Dim I As Byte Dim J As Byte Dim Data_print As Bit 'shockburst configuration Dim Data2_w As Byte , Data1_w As Byte Dim Addr2_1 As Byte , Addr2_2 As Byte , Addr2_3 As Byte , Addr2_4 As Byte , Addr2_5 As Byte Dim Addr1_1 As Byte , Addr1_2 As Byte , Addr1_3 As Byte , Addr1_4 As Byte , Addr1_5 As Byte Dim Addr_w As Byte , Crc_length As Bit , Crc_en As Bit '6-1-1 'general configuration Dim Rx2_en As Bit , Cm As Bit , Rfdr_sb As Bit , Xo_f As Byte , Rf_pwr As Byte '1-1-1-3-2 Dim Rf_ch As Byte , Rx_en As Bit '7-1

Dim Dat0 As Byte Ce = 0 Cs = 0 Clk = 0 Dat = 0 Waitms 500 'jangan lupa selalu config input/output->baca=input - tulis=output Data2_w = 8 Data1_w = 8 'panjang data Addr2_5 = &H00 Addr2_4 = &H00 Addr2_3 = &H00 Addr2_2 = &H00 Addr2_1 = &H00 Addr1_5 = &H00 'address Addr1_4 = &H00 Addr1_3 = &H00 Addr1_2 = &H00 Addr1_1 = &H00 Addr_w = 40 'panjang address Crc_length = 1 'panjang crc Crc_en = 1 Rx2_en = 0 Cm = 1 'direct/shockburst Rfdr_sb = 1 'data rate kbps/mbps Xo_f = 3 'crystal freq Rf_pwr = 1 'db Rf_ch = &H55 '0-83 Rx_en = 1 Mulai: Cls Call Config_fullmode Waitms 10 Terima: Rx_en = 1 Call Config_tr Config Dat_pin = Input Waitms 10 Do Cs = 0 Ce = 1 Waitus 10

While Dr = 0 Wend Ce = 0 Dat_out = 0 While Dr = 1 Call Read_byte Cls Lcd "HASIL RX" Lowerline Lcd "from Tx:" ; Dat_out ; "C" 'Waitms 10 Dat_out = 0 Goto Terima Wend Goto Mulai Loop

Sub Read_byte Dat_out = 0 For I = 1 To 8 Waitus 1 Clk = 1 Shift Dat_out , Left Dat_out = Dat_out Or Dat_pin Waitus 1 Clk = 0 Next Clk = 0 End Sub Sub Send_byte For I = 1 To 8 Rotate Dat_out , Left Data_print = Dat_out And 1 ' Print Data_print; Dat = Data_print Waitus 1 Clk = 1 Waitus 1 Clk = 0 Next Clk = 0 ' Print "" End Sub

Sub Config_tr Cs = 1 Ce = 0 Config Dat_pin = Output Waitms 10 Dat = Rx_en Waitus 1 Clk = 1 Waitus 1 Clk = 0 Cs = 0 End Sub Sub Config_fullmode Cs = 1 Ce = 0 Config Dat_pin = Output Waitms 10 Dat_out = Data2_w Call Send_byte Dat_out = Data1_w Call Send_byte Dat_out = Addr2_5 Call Send_byte Dat_out = Addr2_4 Call Send_byte Dat_out = Addr2_3 Call Send_byte Dat_out = Addr2_2 Call Send_byte Dat_out = Addr2_1 Call Send_byte Dat_out = Addr1_5 Call Send_byte Dat_out = Addr1_4 Call Send_byte Dat_out = Addr1_3 Call Send_byte Dat_out = Addr1_2 Call Send_byte Dat_out = Addr1_1 Call Send_byte

Shift Addr_w , Left , 1 Addr_w = Addr_w Or Crc_length Shift Addr_w , Left , 1 Dat_out = Addr_w Or Crc_en Call Send_byte Dat_out = Rx2_en Shift Dat_out , Left , 1 Dat_out = Dat_out Or Cm Shift Dat_out , Left , 1 Dat_out = Dat_out Or Rfdr_sb Shift Dat_out , Left , 3 Dat_out = Dat_out Or Xo_f Shift Dat_out , Left , 2 Dat_out = Dat_out Or Rf_pwr Call Send_byte Dat_out = Rf_ch Shift Dat_out , Left , 1 Dat_out = Dat_out Or Rx_en Call Send_byte Cs = 0 End Sub

LAMPIRAN B

RIWAYAT HIDUP

Name : Nidya Cory Pristining Address : Jl.Sawunggaling II no.15 Sidoarjo Birthday : 14th

Hobby : Travelling, watching movie, etc Mei

Email : cute_n333da@yahoo.com Phone : 081230984014 Education : 1. SD Negeri II Jemundo 2. SLTP Negeri 2 Taman 3. SMU Negeri 15 Surabaya 4. PENS - ITS (Telecommunication Engineering)

agar tidak disalah gunakan no HP dan Alamat sengaja di hitamkan