PERANCANGAN PERANGKAT PENGENDALI LAMPU RUANGAN

BERBASIS SMS GATEWAY DENGAN MIKROKONTROLERATmega8535

Untuk memenuhi tugas matakuliah Sistem Telekomunikasi

Yang dibina oleh Bpk Heru Wahyu Herwanto

Oleh:

Achmad Firdaus Handi K. (110534406807)

Agus Tri Atmadi (110534406831)

Akhmad Insya Ansori (110534406810)

Imam Arief Sri N. (1105344068)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

DESEMBER 2013

1. Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Kecerobohan dalam penggunaan energi listrik, misalnya lupa mematikan lampu

ketika tidak diperlukan, merupakan salah satu penyebab pemborosan energi listrik yang harus

diatasi. Dampak kerugian yang akan terjadi dari sisi pengguna akibat kecerobohan tersebut

salah satunya biaya yang akan terus bertambah seiring banyaknya energi yang terpakai atau

lebih tepatnya terbuang. Oleh sebab itu diperlukan sebuah sistem yang mampu

mengendalikan lampu-lampu tersebut agar dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan.

HP (Handphone) dengan fasilitas SMS-nya akan sangat berguna jika kita dapat

mengaplikasikannya ke dalam suatu sistem pengendali yang terintegrasi, dimana nantinya

pengendalian serta pengaksesan informasi keadaan lampu ruangan yang dilakukan oleh

seseorang dapat dilakukan via SMS.

Sekarang telah banyak alat pengendali lampu rumah jarak jauh menggunakan remote

dengan media infra merah maupun gelombang lain, namun masih jarang yang dapat

mengendalikan peralatan lampu rumah jika berada di tempat yang jauh dengan

memanfaatkan fasilitas provider GSM. Maka perancangan pengendalian lampu jarak jauh ini

mencoba menggunakan fasilitas SMS pada telepon seluler, yang diharapkan dapat

mengendalikan (memadamkan/menyalakan) dan mendeteksi status lampu melalui jarak jauh

dari daerah manapun asal masih terjangkau sinyal operator GSM.

1.2 Tujuan

Tujuan dari pembbuatan tugas akhir ini adalah merancang sebuah alat pengendali

lampu ruangan berbasis sms gateway dengan mikrokontroller ATmega 8535. Alt ini

diaplikasikan untuk mengontrol lampu ruangan saat pemilik rumah sedang tidak ada dirumah.

Sehingga pemilik rumah dapat menghemat pemakaian energy lisrtik dengan mematikan

lampu saat pagi hari dan menyalakannya lagi saat malam hari, dan hal ini bisa dilakuakan

meski rumah sedang ditinggal bepergian pleh pemilik rumah.

2. Landasan Teori

2.1. Jaringan GSM

Global System for Mobile communication (GSM) adalah sebuah standar global untuk

komunikasi bergerak digital. GSM adalah nama dari sebuah group standarisasi telpon

bergerak selular di Eropa yang beroperasi pada daerah frekunensi 900 MHz. GSM saat ini

banyak digunakan di negara-negara di dunia.

2.1.1. Teknologi Handphone Berbasis GSM

Informasi sangat penting dalam suatu organisasi, informasi memperkaya penyajian,

pengetahuan, suatu yang penerimanya tidak tahu, Suatu sistem yang kurang mendapat

informasi akan menjadi luruh, kerdil dan akhirnya akan berakhir. Apakah sebenarnya

informasi itu, sehingga sangat penting artinya bagi suatu sistem. Informasi (information)

dapat didefinisikan sebagi data yang diolah menjadi bentuk yang lebih berguna dan lebih

berarti bagi yang menerimanya.

2.2. Konsep Dasar SMS (Short Message Service)

Short Message Service (SMS) adalah sebuah layanan yang banyak diaplikasikan pada

sistem komunikasi tanpa kabel (wireless), yang memungkinkan kita untuk melakukan

pengiriman pesan dalam bentuk alphanumeric antara terminal pelanggan dengan sistem

eksternal seperti e-mail, paging, voice mail, dan lain-lain. SMS mulai diperkenalkan di eropa

sejak tahun 1991 dengan adanya standardisasi dalam bidang wireless digital yang disebut

Global System for Mobile

Communication (GSM). GSM adalah sistem pelopor seluler yang dikembangkan

secara universal oleh European Telecomunication Standards Institute (ETSI) dan dengan

GSM inilah aplikasi SMS dapat dijalankan. Mekanisme dalam sistem SMS adalah melakukan

pengiriman short message dari terminal pelanggan ke terminal lain. Layanan SMS merupakan

sebuah layanan yang bersifat nonreal time dimana sebuah short message dapat di-submit ke

suatu tujuan, tidak peduli apakah tujuan tersebut aktif atau tidak. Bila dideteksi bahwa tujuan

tidak aktif, maka sistem akan menunda pengiriman ke tujuan hingga tujuan aktif kembali.

Prinsip dasar sistem SMS akan menjamin delivery dari short message hingga sampai

tujuan. Kegagalan pengiriman yang bersifat sementara seperti tujuan tidak aktif akan selalu

teridentifikasi sehingga pengiriman ulang short message akan selalu dilakukan kecuali bila

aturan bahwa short message yang telah melampaui batas waktu tertentu harus dihapus dan

dinyatakan gagal dikirim.

Karakteristik utama SMS adalah SMS merupakan sebuah sistem pengiriman data

dalam paket yang bersifat out-of-band dengan bandwidth yang kecil. Dengan karakteristik

ini, pengiriman dengan suatu burst data yang pendek dapat dilakukan dengan efesiensi yang

sangat tinggi (Rozidi, 2004).

2.2.1 Short Message Service Centre (SMSC)

Short Message Service Centre (SMSC) adalah kombinasi perangkat keras dan

perangkat lunak yang bertanggung jawab memperkuat, menyimpan dan meneruskan antara

SME dan piranti bergerak. SMSC harus memiliki kehandalan, kapasitas pelanggan dan

throughput pesan yang sangat tinggi. Selain itu SMSC juga harus dapat diskalakan dengan

mudah untuk mengakomodasi peningkatan permintaan SMS dalam jaringan yang ada

(Oetomo dan Handoko, 2003).

SMSC merupakan sebuah entitas yang bertanggung jawab untuk menyimpan routing

short message dari satu titik ke titik yang lain yang merupakan tujuan. Sebuah SMSC harus

mempunyai keandalan yang tinggi, kapasitas yang cukup, dan throughput yang memadai

dalam menangani trafik short message. Sistem harus bersifat fleksibel dan scalabel agar dapat

mengakomdasi pertumbuhan permintaan layanan SMS (Rozidi, 2004).

2.2.2. Cara kerja SMS

Implementasi layanan SMS, operator menyediakan apa yang disebut sebagai SMS

Center (SMSC). Secara fisik SMSC dapat berwujud sebuah PC biasa yang mempunyai

interkoneksivitas dengan jaringan GSM. SMSC inilah yang akan melakukan manajemen

pesan SMS, baik untuk pengiriman, pengaturan, antrian SMS, penerimaan SMS.

Saat mengirim pesan dari handphone, pesan tersebut dikirim ke SMSC baru

diteruskan ke nomor handphone tujuan. Konsumen dapat mengetahui status dari pesan. Jika

handphone tujuan akan mengirimkan pesan konfirmasi ke SMSC yang menyatakan bahwa

telah diterima, kemudian SMSC mengirim kembali status tersebut kepada handphone

pengirim. Jika handphone mati atau tidak aktif, pesan yang akan dikirim akan disimpan pada

SMSC sampai period validity (batas waktu pengiriman) terpenuhi. Periode validity terlewati

maka pesan yang akan dikirim akan dihapus dari SMSC dan SMSC akan mengirimkan

informasi ke nomor pengirim bahwa SMS yang dikirim belum atau gagal diterima.

Gambar. Skema Cara Kerja SMS

2.2.3. Format Pengiriman dan Penerimaan SMS

Format pengiriman dan penerimaan SMS ada dua mode yaitu mode Text dan mode

PDU (Protocol Data Unit). Perbedaaan dasarnya adalah mode Text ini tidak didukung oleh

semua operator GSM maupun terminal. Terminal dapat di-cek menggunakan perintah

“AT+CMGF=1”, jika hasilnya error maka dapat dipastikan bahwa terminal tersebut tidak

mendukung mode text. Mode text adalah cara termudah untuk mengirim dan menerima pesan

(SMS), dimana tidak dilakukan proses konversi terhadap pesan yang dikirimkan. Teks yang

dikirim tetap dalam bentuk aslinya dengan panjang mencapai 160 karakter (7 bit default

alphabet) atau 140 (8 bit). Mode text merupakan hasil enkode yang direpresentasikan dalam

format PDU. Kelemahannya, pada ponsel yang hanya mendukung mode text tidak dapat

menyisipkan gambar dan nada dering ke dalam pesan yang akan dikirim serta terbatasnya

tipe encoding.

Mode PDU (Protocol Data Unit) adalah format pesan dalam heksadesimal octet dan

semi-decimal octet dengan panjang mencapai 160 (7 bit default alphabet) atau 140 (8bit)

karakter. Kelebihan menggunakan mode PDU adalah pendekodingan dapat dilakukan sendiri

yang tentunya harus pula didukung oleh hardware dan operator GSM, melakukan kompresi

data, menambahkan nada dering dan gambar pada pesan yang akan dikirim.

2.2.4. AT Command

Perintah AT (Hayes AT Command) digunakan untuk berkomunikasi dengan terminal

(modem) melalui gerbang serial pada komputer. Dengan penggunaan perintah AT, dapat

diketahui atau dibaca kondisi dari terminal, seperti mengetahui kondisi sinyal, kondisi

baterai, mengirim pesan, membaca pesan, menambah item pada daftar telepon, dan

sebagainya. Pada tabel 2.1 diperlihatkan beberapa jenis perintah AT yang berhubungan

dengan penanganan pesan-pesan SMS (Sony Ericsson, 2003). Komunikasi data antara

telepon seluler dengan peripheral lain seperti mikrokontroler dilakukan secara serial

menggunakan perintah-perintah AT (Hayes AT Command). Dengan mengirimkan telepon

seluler untuk melakukan apa yang diperintahkan. Tabel berikut beberapa pereintah-perintah

AT yang digunakan untuk mengirim SMS.

2.3. Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan system computer yang seluruh atau sebagian besar

elemennya dikemas dalam satu chip IC sehingga sering juga disebut single chip

microcomputer. Suatu kontroler digunakan untuk mengontrol suatu proses atau aspek-aspek

dari lingkungan. Satu contoh aplikasi dari mikrokontroler adalah untuk memonitor rumah

kita. Ketika suhu naik kontroler membuka jendela dan sebaliknya. Pada masanya, kontroler

dibangun dari komponen-komponen logika secara keseluruhan, sehingga menjadikannya

besar dan berat. Setelah itu barulah dipergunakan mikrokprosesor sehingga keseluruhan

kontroler masuk kedalam PCB yang cukup kecil.

Hingga saat ini masih sering kita lihat kontroler yang dikendalikan oleh

mikroprosesor biasa (Zilog Z80, Intel 8088, Motorola 6809, dsb). Proses pengecilan

komponen terus berlangsung, semua komponen yang diperlukan guna membangun suatu

kontroler dapat dikemas dalam satu keping. Maka lahirlah komputer keping tunggal (one chip

microcomputer) atau disebut juga mikrokontroler. Mikrokontroler adalah suatu IC dengan

kepadatan yang sangat tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler

sudah dikemasdalam satu keping, biasanya terdiri dari:

1. CPU (Central Processing Unit)

2. RAM (Random Access Memory)

3. EEPROM/EPROM/PROM/ROM

4. I/O, Serial & Parallel

5. Timer

6. Interupt Controller

Rata-rata mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O secara

langsung dan mudah, dan proses interupt yang cepat dan efisien. Dengan kata lain

mikrokontroler adalah "Solusi satu Chip" yang secara drastis mengurangi jumlah komponen

dan biaya desain (harga relatif rendah).

2.3.1. Mikrokontroler ATmega 8535

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc prosesor) memiliki arsitektur RISC 8

bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar

instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS 51 yang

membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler

tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set

Computing), sedangkan seri MCS 51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set

Computing).

Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny,

keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan

masing – masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan

instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan

salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega8535.

Selain mudah didapatkan dan lebih murah ATMega8535 juga memiliki fasilitas yang

lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu AT Tiny, AVR klasik, AT Mega. Perbedaannya

hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM dan lain

sebagainya. Salah satu contohnya adalah AT Mega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan

kecepatan maksimal 16 MHz membuat ATMega8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan

varian MCS 51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega8535 sebagai

mikrokontroler yang powerfull.

3. Analisis dan Perancangan Sistem

3.1. Analisis Kerja Sistem

Perancangan diwujudkan dalam bentuk diagram blok seperti ditunjukkan pada

Gambar berikut ini.

Gambar. Diagram Blok Sistem Pengendali Lampu Berbasis SMS

Telepon genggam berfungsi sebagai penerima perintah penyalaan dan pengirim status

penyalaan, perintah dan status dalam bentuk SMS. Antara telepon genggam dan pengolah

terdapat level komunikasi yang bekerja menyesuaikan level tegangan komunikasi antara

telepon genggam dan pengolah.

Pengolah adalah mikrokontroler yang bekerja berdasarkan alur proses dalam bentuk

perangkat lunak. Telepon genggam bertugas menerima dan mengirimkan SMS sesuai

permintaan pengolah. SMS yang diterima diberitahukan kepada pengolah agar pengolah

membacanya. Setelah dibaca pengolah mengklarifikasi nomor pengirim dan perintah

penyalaan, apabila klarifikasi diterima maka perinath penyalaan dilaksanakan.

Perintah penyalan diwujudkan dalam pemberian logika kepada relay untuk agar

menghubungkan atau tidak menghubungkan sumber tegangan kepada lampu. Status

penyalaan didapatkan dengan melihat kondisi lampu melalui sensor lampu. Status penyalaan

diberikan melalui pengiriman SMS sebagai umpan balik proses.

3.2. Analisis Kebutuhan Sistem

3.2.1. Perangkat Keras (Hardware)

1. Sensor LDR (Light Dependent Resistor)

2. Mikrokontroler ATMega8535

3. Driver RS-232

4. IC MAX 232

5. IC ULN 2003

6. Relay

7. Handphone

8. USB Downloder (alat yang digunakan untuk memasukan program ke

mikrokontroler)

3.2.2. Perangkat Lunak (Software)

1. AVR Studio 4 (software yang digunakan untuk mengkompiler intruksi-intruksi

yang ditanamkan pada mikrokontroler)

3.3. Perancangan Perangkat Keras

3.3.1. Pengolah

Pengolah menggunakan mikrokontroler ATMega8535, untuk dapat berfungsi maka

mikrokontroler harus dirangkai dengan komponen tambahan pada pin reset. Pin tersebut

berfungsi untuk menjaga logika 1, karena logika 0 akan membuat program mengalami reset.

Komponen lain yang ditambahkan adalah pembangkit detak berupa kristal, pada alat ini

dipergunakan 11,059200 MHz.

3.3.2. Penampil

Penampil LCD menggunakan LCD 2x16 yang dirangkai untuk antarmuka penulisan 8

bit. Antarmuka ini berarti menggunakan seluruh jalur data masukan LCD untuk menerima

data. Fungsi penulisan data dilakukan dengan memberikan logika pada pin RS kemudian

diberikan data pada jalur data dan terakhir diberikan clock pada pin E.

3.3.3. Relay

Relay adalah komponen saklar yang didalamnya terdapat dua bagian, bagian pemicu

dan bagian saklar. Bagian pemicu bekerja memicu saklar agar menghubungkan sumber

tegangan 220 VAC ke lampu.

3.3.4. Sensor Lampu

Sensor lampu berfungsi unutuk mendeteksi lampu yang sedang menyala/padam,

menggunakan LDR (Light Dependent Resistor) yaitu komponen resistor yang hambatannya

dipengaruhi oleh cahaya yang mengenainya. LDR (Light Dependent Resistor) dirangkai seri

dengan resistor tetap sehingga membentuk sebuah pembagi tegangan.

3.4. Perancangan perangkat Lunak

3.4.1. Diagram Alur Sistem Kendali Lampu Berbasis SMS

3.4.2. Rancangan Kode SMS

Ketika sistem menerima perintah melalui SMS, tidak semua SMS mampu dikenali

oleh sistem. Hanya SMS tertentu yang sudah disesuaikan yang mampu dikenali oleh sistem.

Berbagai rancangan kode-kode SMS disajikan pada Tabel berikut ini.

No Isi SMS Fungsi

1 ON 1 Menyalakan Lampu 1

2 ON 2 Menyalakan Lampu 2

3 ON 3 Menyalakan Lampu 3

4 OFF 1 Mematikan Lampu 1

5 OFF 2 Mematikan Lampu 2

6 OFF 3 Mematikan Lampu 3

7 STS Melihat Status Lampu 1,2,3

Tabel. Rancangan kode SMS

Tabel diatas menunjukkan perintah-perintah yang bisa dikenali. Mikrokontroler

membaca isi SMS dan mikrokontroler hanya mengenali isi SMS yang menggunakan karakter

huruf besar atau yang sesuai dengan kata kunci.

4. Implementasi dan Pembahasan

4.1. Implementasi Perangkat Keras

4.1.1. Rangkaian Pengolah

Rangkaian ini merupakan sebuah board yang terdapat IC (Integrated Circuit)

mikrokontroler, pengubah fase dan regulator. Board ini berfungsi sebagai otak dari kinerja

alat, digunakan mikrokontroler ATMega853 yang akan menyimpan berbagai perintah coding

untuk menjalankan sebuah alat agar bekerja sesuai dengan yang kita inginkan.

4.1.2. Penampil

Penampil LCD menggunakan LCD 2x16 yang dirangkai untuk antarmuka penulisan 8

bit. Antarmuka ini berarti menggunakan seluruh jalur data masukan LCD untuk menerima

data. berfungsi untuk menampilkan aktifitas dari urutan penerimaan dan pembacaan SMS.

4.1.3. Rangkaian Relay

Relay adalah komponen saklar yang didalamnya terdapat dua bagian, bagian pemicu

dan bagian saklar. Bagian pemicu bekerja memicu saklar agar menghubungkan sumber

tegangan 220 VAC ke lampu.

4.1.4. Sensor LDR

Sensor lampu menggunakan LDR (Light Dependent Resistor) yaitu komponen

resistor yang hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang mengenainya. LDR (Light

Dependent Resistor) dirangkai seri dengan resistor tetap sehingga membentuk sebuah

pembagi tegangan. Sensor berfungsi sebagai input untuk menerima sinyal cahaya yang

dipancarkan kemudian akan dibaca oleh mikrokontroler.

4.1.5 Rangkaian Keseluruhan

5. Penutup

5.1. Kesimpulan

Dari beberapa tahap perancangan, yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan

antara lain :

1. Aplikasi Pengendali Lampu Ruangan berbasis SMS ini dibangun dengan

menggunakan mikrokontroler ATMega8535 dan di program dengan

menggunakan bahasa pemrograman C.

2. Aplikasi Pengendali Lampu Ruangan berbasis SMS ini dapat menyalakan dan

memadamkan lampu sesuai perintah SMS yang dikirimkan serta dapat

mendeteksi kondisi lampu yang sedang menyala/padam