29
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
Dengan melakukan perancangan sistem secara prototype pada penelitian ini,
diharapkan sistem yang sudah dirancang nantinya dapat berjalan dengan baik.
3.1 Konsep perancangan sistem
Sistem yang dibuat merupakan suatu sistem penampil waktu secara sinkron antar
ruangan dimana output sistem akan ditampilkan pada seven segment yang nantinya akan
digunakan untuk memudahkan dosen dan mahasiswa mengetahui waktu yang ada di
UBINUS. Sistem akan menggunakan wireless tipe X-Bee Series 2 yang dapat
berkomunikasi antara modul master dengan modul slave, yang beroperasi pada frekuensi
2,4 GHz. Selain itu, Sistem juga akan menggunakan AVR ATMega 162 sebagai modul
master yang akan berkomunikasi dengan PC dan sistem juga akan menggunakan AVR
ATMega 8535L sebagai modul slave yang akan berkomunikasi dengan modul master
untuk mengeluarkan output yang berupa jam melalui seven segment. Gambar berikut ini
adalah blok diagram perancangan sistem yang akan dibuat.
30
Gambar 3.1 Blok diagram perancangan sistem
Dari blok diagram di atas dapat dijelaskan cara kerja sistem adalah Dimana modul
master akan selalu berkomunikasi dengan PC untuk meminta data waktu yang ada di
PC, kemudian data akan di kirim lewat X-Bee Series 2 dengan komunikasi wireless agar
modul master dapat berkomunikasi dengan modul Slave 1 dimana output jam akan di
tampilkan melalui seven segment, setelah data waktu diterima oleh modul slave 1 maka
modul slave 1 akan langsung mengirimkan kembali data waktu ke modul Slave 2,
dimana output jam akan ditampilkan melalui seven segment. Pada modul master terdapat
31
AVR ATMega 162 yang berfungsi mengambil data waktu dari PC dan mengirimkan
data waktu yang diterima dari PC ke modul slave 1 melalui X-Bee Series 2. Sedangkan
pada modul slave 1 terdapat AVR ATMega 8535 L yang berfungsi mengambil dan
mengirim data dari modul master melalui X-Bee Series 2 dan menampilkan data waktu
yang diterima ke seven segment. Pada modul slave 2 terdapat AVR ATMega 8535 L
yang berfungsi mengambil data dari modul slave 2 melalui X-Bee Series 2 dan
menampilkan data waktu yang diterima ke seven segment.
Sistem ini dirancang dengan menggunakan wireless dan modul AVR. Untuk
komunikasi data ke PC digunakan kabel sambungan serial dan untuk interfacing ke PC
digunakan Visual Basic.
Adapun perancangan sistem yang akan dibuat dibagi menjadi 2 bagian, yaitu
perancangan perangkat keras dan perancangan piranti lunak.
3.2. Perancangan perangkat keras
Perancangan perangkat keras pada skripsi terbagi menjadi 2 bagian, yaitu
perancangan modul master dan modul slave. Modul master dan modul slave terdiri dari
beberapa modul di mana masing-masing modul dari modul master dan modul slave
tersebut memiliki fungsi tersendiri.
3.2.1 Modul Master
Dalam pembuatan sistem ini, digunakan mikrokontroler AVR ATMega 162,
karena mudah didapatkan dan murah, ATMega 162 juga memiliki fasilitas yang
lengkap.
Dalam merancang sistem sub modul master, sistem sub modul master terdiri
dari beberapa bagian antara lain : power supply untuk modul master, modul
32
Mikrokontroller ATMega 162, modul serial dengan PC, modul X-Bee. Penjelasan
untuk masing-masing akan diuraikan dibawah.
3.2.1.1 Power Supply untuk Modul Master
Gambar 3.2 Skematik power supply untuk modul Master
Modul power supply yang digunakan oleh modul Master
menggunakan regulator CX1117 yang memiliki tegangan output 3.3V.
Tegangan output dari modul Power Supply digunakan sebagai sumber
tegangan untuk modul mikrokontroler ATMEGA 162, modul MAX3232,
dan modul X-Bee.
33
3.2.1.2 Modul Mikrokontroller ATMega 162
Gambar 3.3 Modul Mikrokontroller
Pada modul Mikrokontroler ATMEGA 162 terdapat sebuah header
5 pin yang berfungsi sebagai ISP (In System Programmable). Modul
Mikrokontroler ATMEGA 162 terhubung ke modul MAX3232 melalui pin
TXD dan RXD. Selain itu modul Mikrokontroler ATMEGA 162 juga
terhubung ke modul X-Bee melalui pin XRESET, XDOUT dan XDIN.
Modul Mikrokontroler ATMEGA 162 menggunakan XTAL 8MHz.
34
3.2.1.3 Modul Serial dengan PC
Gambar 3.4 Modul Serial dengan PC
Modul mikrokontroler ATMEGA 162 berkomunikasi dengan PC
melalui MAX3232. Modul MAX3232 digunakan karena level tegangan
pada mikrokontroler berbeda dengan level tegangan pada serial PC. Level
tegangan pada serial PC merupakan level tegangan RS232 (-12 V s/d +12
V). Logika ’1’ pada level tegangan RS232 diwakili oleh tegangan -12 V.
Dan logika ’0’ pada level tegangan RS232 diwakili oleh tegangan +12 V.
Pada mikrokontroler ATMEGA 162 yang diberi sumber tegangan
3.3 V logika ’1’ diwakili oleh tegangan +3.3 V, dan logika ’0’ diwakili oleh
tegangan 0 V. Karena perbedaan level tegangan itu maka modul MAX3232
dibutuhkan untuk mengubah level tegangan mikrokontroler ke RS232 dan
dari level tegangan RS232 ke level tegangan mikrokontroler.
35
3.2.1.4 Modul X-Bee
Gambar 3.5 Modul Breakout X-Bee
Modul X-Bee memiliki pin XRESET yang berfungsi mereset X-Bee
di mana reset akan terjadi pada saat pin XRESET mendapatkan sinyal
falling edge. Modul X-Bee berkomunikasi dengan mikrokontroler melalui
XDOUT dan XDIN di mana komunikasi yang digunakan merupakan
UART.
3.2.2 Modul Slave
Dalam pembuatan sistem ini, digunakan mikrokontroler AVR ATMega
8535 L, karena mudah didapatkan dan murah, ATMega 8535 L juga memiliki
fasilitas yang lengkap.
Dalam merancang sistem sub modul slave, sistem sub modul slave terdiri
dari beberapa bagian antara lain : Power Supply untuk modul slave, modul
Mikrokontroller ATMega 8535 L, modul Seven Segment dan modul X-Bee.
Penjelasan untuk masing-masing akan diuraikan dibawah
36
3.2.2.1 Power Supply untuk Modul Slave
Gambar 3.6 Skematik power supply untuk Modul Slave
Modul Power Supply untuk modul Slave memiliki 2 regulator.
Regulator pertama merupakan CX1117 yang memiliki tegangan output
3.3V, sedangkan regulator kedua merupakan LM7812 yang memiliki
tegangan output 12V. Pin input dari kedua regulator dihubungkan secara
paralel ke sumber tegangan yang sama.
Tegangan output dari CX1117 digunakan sebagai sumber tegangan
untuk modul mikrokontroler ATMEGA 8535 L dan modul X-Bee.
Sedangkan tegangan output dari LM7812 digunakan sebagai sumber
tegangan untuk menyalakan seven segment melalui transistor N2222.
37
3.2.2.2 Modul Mikrokontroller ATMEGA 8535 L
Gambar 3.7 Modul Mikrokontroller
Modul Mikrokontroler ATMEGA 8535 L memiliki header 5 pin
untuk ISP (In System Programmable). Pin XDOUT, XDIN, dan XRESET
terhubung ke modul X-Bee. Port A digunakan untuk memberikan data pada
seven segment. Sedangkan Port C digunakan untuk mengaktifkan seven
segment melalui transistor N2222. Modul mikrokontroler ATMEGA 8535
L menggunakan XTAL 8MHz.
38
3.2.2.3 Modul Seven Segment
Gambar 3.8 Modul Seven Segment
Modul Seven Segment merupakan modul untuk menghubungkan
pin-pin pada ke enam seven segment yang digunakan ke mikrokontroler.
Seven segment yang digunakan merupakan seven segment dengan common
anode. Pada modul seven segment ini terdapat 6 buah transistor sebagai
penguat arus untuk menyalakan ke enam seven segment. Pin data (pin a –
g) pada seven segment terhubung langsung ke port A pada mikrokontroler.
Port C pada mikrokontroler terhubung ke basis dari transistor N2222.
Sedangkan common anode dari masing-masing seven segment terhubung ke
collector dari masing-masing transistor. Karena common anode terhubung
ke collector dari transistor maka pada saat mikrokontroler mengirim logika
‘1’ pada basis transistor, common anode dari seven segment akan
menerima logika ‘0’. Sedangkan apabila mikrokontroler mengirim logika
‘0’ pada basis transistor maka common anode dari seven segment akan
39
menerima logika ‘1’. Seven segment akan menyala apabila common anode
diberi logika ‘1’ dan pin data dari seven segment diberi logika ‘0’.
3.2.2.4 Modul X-Bee
Modul X-Bee pada modul mikrokontroler ATMEGA 8535 L sama
dengan modul X-Bee pada modul mikrokontroler ATMEGA 162.
3.2.3 Modul X-CTU
Gambar 3.9 Modul X-CTU
Modul X-CTU merupakan modul yang digunakan untuk
menghubungkan X-Bee dengan serial PC. Regulator yang digunakan pada modul
X-CTU sama dengan regulator pada modul Master, yaitu CX1117 yang memiliki
output 3.3V. Terdapat sebuah tombol reset yang terhubung ke pin 5 dari X-Bee,
40
di mana tombol reset tersebut dapat digunakan untuk mereset X-Bee pada saat X-
Bee gagal dibaca atau ditulis. MAX3232 digunakan untuk mengubah level
tegangan X-Bee ke level tegangan RS232 pada serial PC dan sebaliknya.
3.3 Perancangan Perangkat Lunak
Selain perancangan perangkat keras, salah satu aspek penting dalam
mengembangkan sebuah sistem adalah perancangan perangkat lunak. Oleh sebab itu,
pada sub bab ini akan dijelaskan mengenai rancangan perangkat lunak yang akan
digunakan pada sistem ini.
Gambar 3.10 Diagram Alir program VB
41
Dari gambar diagram alir program VB, dapat dijelaskan apakah timer tercapai?
Jika ya maka program akan mengambil dan menyimpan data waktu dari PC kesuatu
variable, jika tidak maka program akan kembali lagi ke awal sampai timer tercapai,
setelah itu program menambahkan 1 karakter ’x’ didepan data waktu menjadi
xHHMMSS, selanjutnya program akan mengubah format data waktu dari HH:MM:SS
menjadi HHMMSS, setelah itu program akan mengirim data waktu ke port serial pada
PC dan akan melakukan looping ke keadaan awal (start).
Gambar 3.11 Diagram Alir 162 Master
42
Dari gambar diagram alir 162 Master, dapat dijelaskan bahwa Mikrokontroler
ATMega 162 mengambil data dari PC sebanyak 1 byte, banyak data yang di ambil = ’x’
jika ya maka Mikrokontroler ATMega 162 mengambil data dari PC sebanyak 6 bytes,
jika tidak maka akan kembali ke langkah awal, setelah itu Mikrokontroler mengirim data
waktu dengan format xHHMMSS ke modul slave melalui X-Bee, lalu Mikrokontroler
akan looping ke keadaan awal untuk mengambil data kembali dari PC.
Gambar 3.12 Diagram Alir 8535 L Slave
43
Dari gambar diagram alir 8535 L Slave, dapat dijelaskan bahwa Mikrokontroler
ATMega 8535 L mengambil data dari X-Bee sebanyak 7 byte, byte pertama = ’x’ jika ya
maka Mikrokontroler ATMega 8535 L mengirim data waktu dengan format
xHHMMSS melalui X-Bee jika tidak maka akan kembali ke langkah awal, setelah itu
Mikrokontroler ATMega 8535 L menampikan data waktu ke seven segment, lalu
Mikrokontroler akan looping ke keadaan awal untuk mengambil data kembali.
3.3.1 X-CTU
X-CTU adalah sebuah aplikasi yang disediakan oleh Digi, Pada aplikasi ini
user bisa mengupdate firmware X-Bee dari Coordinator menjadi Router/End
Device ataupun sebaliknya. Berikut tampilan dari X-CTU.
Gambar 3.13 Tampilan X-CTU 1
44
Pada gambar 3.13 dapat dilihat tampilan awal X-CTU yang akan
berkomunikasi dengan X-Bee menggunakan Com 1.
Gambar 3.14 Tampilan X-CTU 2
Pada gambar 3.14 dapat dijelaskan bahwa tidak ada komunikasi dengan X-
Bee pada X-CTU.
Gambar 3.15 Tampilan X-CTU 3
Pada gambar 3.15 dapat dijelaskan bahwa ada komunikasi antara X-Bee
dengan X-CTU.
45
Gambar 3.16 Tampilan X-CTU 4
Pada gambar 3.16 dapat dijelaskan bahwa X-CTU sedang berkomunikasi
dengan X-Bee dan membaca type X-Bee.
46
Gambar 3.17 Tampilan X-CTU 5
Pada gambar 3.17 dapat dijelaskan bahwa X-CTU dapat membaca type X-
Bee.
47
Gambar 3.18 Tampilan X-CTU 6
Pada gambar 3.18 dapat dijelaskan bahwa X-CTU tidak dapat membaca
type X-Bee.
48
Gambar 3.19 Tampilan X-CTU 7
Apabila X-CTU tidak dapat membaca type X-Bee maka akan keluar
comment seperti pada gambar 3.19.
49
Gambar 3.20 Tampilan X-CTU 8
Pada gambar 3.20 dapat dijelaskan bahwa terdapat banyak model X-Bee.
50
Gambar 3.21 Tampilan X-CTU 9
Pada gambar 3.21 dapat dijelaskan bahwa terdapat banyak Function Set
pada X-Bee, dan ini dapat mengupdate frimware pada X-Bee.
51
Gambar 3.22 Tampilan X-CTU 10
Pada gambar 3.22 dapat dijelaskan bahwa terdapat 2 Version pada X-Bee,
yaitu 1041 dan 1047.