BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM...

BAB III

METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM

3.1 Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan pada perancangan ini adalah

komunikasi data multipoint wireless sensor network. Perancangan terdiri dari 4

buah node yang dikomunikasikan secara bersamaan dengan kecepatan data

115200bps. Dalam berkomunikasi, 4 node yang terdiri dari Xbee mengirim ke

satu base station sehingga alamat destination pada masing - masing node nilainya

sama dengan nomor seri Xbee bagian base station.

Untuk melakukan komunkasi multipoint, 4 buah node diset menjadi

router (router 1, 2, 3 dan Coordinator 4), alamat destination node (DH

(Destinqtion High) dan DL (Destination Low)) adalah alamat source coordinator

(SH (Source High) dan SL (Source Low)). Data yang diterima oleh router4

selanjutnya dipilah untuk mengetahui arah data dari node pengirim, dalam hal ini

masing - masing node mengirimkan data sesuai isi data pada aplikasi android, dan

data limit switch. Sehingga pemilahan data dapat diketahui dengan memeriksa

data character yang masuk pada deretan protokol pengirim (node). Adapun data

yang dikirim berupa nilai data dari sensor limit switch yang dipresentasikan dalam

kondisi normally open normally close yang selanjutnya ditampilkan berupa nyala

LED kedap kedip dan usara buzzer.

35

36

3.2 Model Perancangan

Pada perancangan ini penulis menggambarkan perancangan sistemnya

seperti pada gambar 3.1 berikut.

Gambar 3.1 Penerapan Sistem dengan Topologi Mesh

Dari Gambar 3.1 didapatkan bahwa setiap node WSN memiliki tugas

berbeda-beda seperti berikut:

a) Node Router/End Device 1

37

Pada node ini, node bertanggung jawab mengirim perintah

berupa notifikasi bantuan maupun rumah kosong dari aplikasi android

melalui komunikasi serial Bluetooth HC05. Kemudian data bantuan

maupun rumah kosong dan data kondisi pintu terbuka di terima oleh

arduino mega 2560 selanjutnya data tersebut dikirimkan melalui

komunikasi serial XBee S2 ke node Router 2 atau node Router 3 sesuai

dengan protokol yang telah dibuat melalui modul arduino untuk di

teruskan kembali ke node Coordinator 4.

b) Node Router/End Device 2


berupa notifikasi bantuan maupun rumah kosong dari aplikasi android




komunikasi serial XBee S2 ke node Coordinator 4 sesuai dengan

protokol yang telah dibuat melalui modul Arduino.

c) Node Router/End Device 3


berupa notifikasi bantuan maupun rumah kosong dari aplikasi Android




38

komunikasi serial XBee S2 ke node Router 4 sesuai dengan protokol

yang telah dibuat melalui modul Arduino.

d) Node Router/End Device 4

Pada node ini, node bertanggung jawab atas penerima data yang

telah dikirimkan oleh ketiga node Router (1, 2 dan 3). Data yang diterima

oleh node ini kemudian diolah oleh arduino UNO untuk ditampilkan

pada LED dan suara peringatan buzzer.

Terdapat 3 LED untuk menampilkan 3 Node Router/End Device (1 node 1

LED) dan 1 buzzer untuk memberikan suara peringatan. Data yang diterima

sesuai dengan protokol pengiriman data. Pada node Router/End Device 3

pengiriman data langsung dikirimkan ke node Router/End Device 1 dan 2 sebagai

perantara tanpa pengolahan data melalui modul arduino, hal ini dikarenakan

proses pengolahan data dilakukan pada node Coordinator Penerima.

Terdapat 3 Router/End Device yang masing – masing node Router 3

berkomunikasi secara Broadcast dengan node Router/End Device 1 dan node

Router/End Device 2. Pada node Router/End Device 1 dan 2 berkomunikasi secara

unicast (point to point) dengan node Coordinator 4. Pada node Coordinator

penerima yang tersambung dengan node Router/End Device digunakan oleh pihak

keamanan pada pos jaga untuk melihat hasil informasi yang dibutuhkan untuk

meningkatkan sistem keamanan, dan data yang diperoleh falid (tidak tertukar).

Dan dilakukannya pemisahan data dan pengelompokan data berdasarkan asal data

seperti penjelasan berikut :

39

1. Data Bantuan ON (Tombol 1) :

- LED pin berkedip.

- Suara peringatan buzzer aktif

2. Data Bantuan OFF (Tombol 2) :

- LED pin mati.

- Suara peringatan buzzer berhenti

3. Data Rumah Kosong ON (Tombol 3) :

- LED pin menyala terus.

4. Data Rumah Kosong ON (Tombol 3) :

- LED pin mati.

5. Pintu Terbuka (kondisi 1) :

- LED pin berkedip.

- Suara peringatan buzzer aktif

6. Data Rumah Kosong OFF

- LED pin mati.

- Suara peringatan buzzer berhenti

Hal ini dapat dilakukan dengan melihat isi data character yang sudah

diberikan pada saat pengiriman data. Sedangkan penyimpanan data pada masing –

40

masing node Router/End Device pengirim yang terhubung dengan node

Coordinator penerima digunakan untuk data pembanding antara data yang dikirim

dengan data yang diterima apakah sudah terkirim dengan benar sesuai sistem yang

telah di buat. Agar dapat diketahui data yang dikirim dari aplikasi android benar

sesuai data yang di tampilkan melalui nyalanya LED ketika sistem ini dijalankan

maupun suara peringatan buzzer.

3.3 Perancangan Sistem

Penelitian dilakukan dengan merancang komunikasi data yang terdiri dari

beberapa node. Node dipasang sesuai dengan topologi mesh seperti yang

ditunjukkan pada gambar berikut :

LED

ARDUINO UNO

Xbee Series 2

ARDUINO MEGA

Xbee Series 2

Limit SwitchRemote

Bluetooth

ARDUINO MEGA

Xbee Series 2

Limit SwitchRemote

Bluetooth

ARDUINO MEGA

Xbee Series 2

Limit SwitchRemote

Bluetooth

Backup Jalur Data

Komunikasi

Pos Jaga

Rumah 1 Rumah 2

Rumah 3

R1 R2 R3

Gambar 3.2. Blok diagram penerapan sistem dengan topologi Mesh.

41

3.4 Peracangan perangkat keras

Selanjutnya penulis akan melakukan perancangan perangkat keras sesuai

model perancangan sistem yang telah dibuat seperti perancangan alat keras yang

saling terhubung dengan Arduino, Bluetooth HC05 dan XBee S2.

3.4.1 Perancangan Limit Switch

Untuk dapat mendeteksi keadaan pintu terbuka maupun pintu tertutup,

maka dibutuhkan sensor. Sensor yang digunakan pada penelitan adalah limit

switch. Sensor ini telah dilengkapi degan pengkondisi normally close dan

normally open yaitu kondisi 0 dan 1. dengan demikian keluaran dari sensor limit

switch dapat langsung dibaca melalui pin digital pada modul Arduino Mega2560.

Adapun perancangan rangkaian limit switch ditunjukkan pada gambar 3.2

Gambar 3.3 Hubungan Rangkaian Limit Switch dan Arduino

42

3.4.2 Perancangan Limit Switch dan Bluetooth HC05 Pada Pintu

Utama Rumah

Untuk dapat mendeteksi keadaan pintu terbuka maupun pintu tertutup,

maka dibutuhkan sensor. Sensor yang digunakan pada penelitan adalah limit

switch. Posisi limit switch di pasang di atas pintu utama rumah. Adapun

perancangan rangkaian limit switch ditunjukkan pada gambar 3.4

Gambar 3.4 Penempatan Limit Switch pada pintu rumah

3.4.3 Perancangan rangkaian Xbee Zigbee S2B

Agar modul arduino dapat berkomunikasi secara serial wireless dengan

perangkat lain, maka dibutuhkan rangkaian wireless yang dalam perancangan ini

menggunakan modul Zigbee S2B. modul zigbee dapat berkomunikasi wireless

dan diakses menggunakan komunikasi serial TTL (Time to Live). Adapun port

serial yang digunakan untuk pengendalian dan pembacaan modul Xbee adalah

TX0 dan RX0 pada modul arduino sebagaimana ditunjukkan pada gambar 3.5:

43

PWM

CO

MU

NIC

ATION

DIGITAL

ANALO

G IN

ATMEG

A256016AU

1126

TX0

TX3

TX2

TX1

SDASCL

RX0

RX3

RX2

RX1

PD0/SCL/INT0 21PD1/SDA/INT1 20PD2/RXD1/INT2 19PD3/TXD1/INT3 18PH0/RXD2 17PH1/TXD2 16PJ0/RXD3/PCINT9 15PJ1/TXD3/PCINT10 14

PE0/RXD0/PCINT8 0PE1/TXD0/PDO 1PE4/OC3B/INT4 2PE5/OC3C/INT5 3PG5/OC0B 4PE3/OC3A/AIN1 5PH3/OC4A 6PH4/OC4B 7

PH5/OC4C 8PH6/OC2B 9PB4/OC2A/PCINT4 10PB5/OC1A/PCINT5 11PB6/OC1B/PCINT6 12PB7/OC0A/OC1C/PCINT7 13

AREF

PA

0/AD

022

PA

1/AD

123

PA

2/AD

224

PA

3/AD

325

PA

4/AD

426

PA

5/AD

527

PA

6/AD

628

PA

7/AD

729

PC

6/A1

431

PC

5/A1

332

PC

4/A1

233

PC

3/A1

134

PC

2/A1

035

PC

1/A9

36P

C0/

A837

PD

7/T0

38P

G2/

ALE

39P

G1/

RD

40P

G0/

WR

41P

L742

PL6

43P

L5/O

C5C

44P

L4/O

C5B

45P

L3/O

C5A

46P

L2/T

547

PL1

/ICP5

48P

L0/IC

P449

PB3

/MIS

O/P

CIN

T350

PB2

/MO

SI/P

CIN

T251

PB1

/SC

K/P

CIN

T152

PB0

/SS/

PC

INT0

53

PK7/ADC15/PCINT23A15 PK6/ADC14/PCINT22A14 PK5/ADC13/PCINT21A13 PK4/ADC12/PCINT20A12 PK3/ADC11/PCINT19A11 PK2/ADC10/PCINT18A10 PK1/ADC9/PCINT17A9 PK0/ADC8/PCINT16A8

PF7/ADC7/TDIA7

PF6/ADC6/TDOA6

PF5/ADC5/TMSA5

PF4/ADC4/TCKA4

PF3/ADC3A3 PF2/ADC2A2 PF1/ADC1A1 PF0/ADC0A0

RESET

PC

7/A1

530

ARDUINOARDUINO MEGA2560 R3

RXD

TXD

wire antenna

Modul Xbee 2,4Ghz

GND

Vcc

S2B

5V

Gambar 3.5 Hubungan Rangkaian Xbee dan arduino

3.4.4 Perancangan rangkaian USB to serial Xbee

Untuk dapat menerima data serial hasil pengiriman dari node 1 dan node 2

atau perangkat wireless Xbee pengirim, maka pada bagian penerima juga

dibutuhkan Xbee. Sementara itu agar hasil pembacaan dan pengiriman data pada

Xbee dapat diproses menggunakan laptop atau PC, maka dibutuhkan konverter

USB to serial. Untuk itu pada perancangan ini digunakan modul USB to serial

Xbee yang difungsikan khusus untuk menjembatani antarmuka UART antara

komputer dengan Xbee. Adapun rangkaian modul USB to serial Xbee ditunjukkan

pada gambar 3.6:

VCC 1

D+ 3

D- 2

GND 4

J1

USBCONN

vccD+D-Gnd

USB to TTL

RXDTXD

Gnd

ke USB PC/LAPTOP

DTRCTS

RXD

TXD

wire antenna

Modul Xbee 2,4Ghz

GND

Vcc

S2B

5V

Gambar 3.6 Rangkaian modul USB to Serial Xbee pada base station

44

Sementara itu bentuk fisik dari modul USB to serial Xbee ditunjukkan

pada gambar 3.6 :

Gambar 3.7 modul USB to serial Xbee

3.4.5 Perancangan LED dan Buzzer Pada Pos Jaga

Gambar 3.8 Penempatan Lampu LED dan Buzzer

3.5 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan lunak sangatlah penting untuk menentukan alur jalannya

program sesuai perancangan perangkat keras yang diimplementasikan pada tugas

akhir ini. Perancangan perangkat lunak yang akan dilakukan yaitu perancangan

perangkat lunak aplikasi android yang di fungsikan untuk penghuni rumah

45

memberikan informasi yaitu aplikasi Bluetooth Controller. Berikut adalah

penjelasan masing – masing perancangan perangkat lunak :

3.5.1 Algoritma Penerapan Sistem Pada Rumah

Gambar 3.9 Flowchart Penerapan Sistem Pada Rumah.

Seperti yang sudah dijelaskan diatas, hasil keluaran dari sensor kondisi

pintu adalah berupa pintu terbuka atau pintu tertutup. Maka pada modul arduino

dilakukan pembacaan melalui salah satu fungsi yang dimiliki oleh Arduino

Mega2560, fungsi tersebut adalah readDigital. Pada pemrograman modul

46

Arduino Mega2560, user dimudahkan dengan beberapa fungsi yang sudah

dimilikinya.

Selanjutnya data yang diperoleh akan ditransmisikan oleh pemancar

sesuai dengan data yang telah diolah. Proses pengiriman data tidak langsung

dikirim, karena data yang ada berupa character untuk pengidentifikasian asal data

sesuai dengan asal node router.

47

3.5.2 Algoritma Penerapan Sistem Pada Pos Jaga

Gambar 3.10 Flowchart Penerapan Sistem Pada Pos Jaga

Pada dasarnya konsep dari pemberian LED dan buzzer adalah menerima

setiap data, maka apabila ketika menerima data dari node router 1 maka data

ditampilkan pada LED 1, secara langsung data node 1, 2 dan 3 akan

ditransmisikan ke node Coordinator . Selain itu, karena pada transmisi data yang

48

didapat dari tiga node, maka untuk mempermudah dalam pengolahan data, maka

dibuatlah algoritma seperti gambar 3.10.

Pemrograman Ardunino Mega 2560 merupakan sebuah pemrograman

modul, maka pemrograman langsung dilakukan pada setiap pin. Pin 9 digunakan

sebagai Data input limit Switch. PIN 9 digunakan untuk memulai pengiriman data,

normally open dan normally Close. Pengiriman dianggap selesai ketika user

menekan tombol rumah kosong off.

Pengiriman data dilakukan sesuai dengan protokol yang sudah ditetapkan

pada gambar 3.9, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengiriman data berupa

string atau character. Pengiriman data akan dipancarkan oleh modul pemancar

yang sudah disediakan.

Pada tugas akhir ini, penulis menggunakan Arduino Mega2560 dan

Arduino UNO sebagai mikrokontrolernya. Software yang digunakan untuk

memprogam arduino tersebut ialah software Arduino IDE. Dan dari algoritma

yang dibuat diatas maka dibuatlah program seperti gambar 3.9

Gambar 3.11 Tampilan program arduino pada software Arduino IDE

49

Berikut contoh pemrogaman modul arduino Mega 2560 pada node

coordinator yang diprogam pada Arduino IDE

a. Pembuatan variabel

Dalam pembuatan variabel, terdapat beberapa variabel yang digunakan

oleh penulis seperti pada algoritma diatas. ini penulis menggunakan variabel tipe

string yang bernama “string” untuk menampung data dari sensor, “nilai” untuk

penampung data setelah dijadikan 10 bit. Pembuatan variabel ini diletakkan diluar

fungsi void agar variabel ini dapat digunakan secara global. Berikut sebagai

contoh :

int buttonPin = 9; // deklarasi interface limit

switch

int buttonState = 0; // variabel untuk membaca status

limit switch

int kosong=0;

char val, val2 ; //deklarasi nilai variable val

float sinVal;

int toneVal;

char nilai[10];

int i=0;

b. fungsi void setup

Dalam fungsi void setup perintah akan dibaca 1 kali setelah progam

berjalan. Dalam tugas akhir ini penulis mengisikan baudrate dan variabel -

variabel dalam kondisi kosong, begitu juga pemberian nilai awal pada PIN – PIN

yang digunakan. Berikut sebagai contoh :

50

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

Serial.begin(115200); // port serial XBee

Serial1.begin(9600); // port serial bluetooth

pinMode(11, OUTPUT); // deklarasi pin 11 sebagai output

pinMode(8, OUTPUT); // deklarasi pin 8 sebagai output

pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); //

}

c. fungsi void loop

Dalam void loop perintah akan dibaca berulang kali selama mikrokontroler

teersambung dengan tegangan. Dalam tugas akhir ini penulis mengisi perintah

bagaimana data diolah dan akhirnya dikirimkan,semua perintah ditulis pada void

loop ini. Dan progam ditulis sesuai dengan algoritma yang telah dibuat seperti

paga gambar 3.10. Berikut contohnya :

void loop() {

// put your main code here, to run repeatedly:

if(Serial1.available() >0 ) { //mengirim data hanya ketika

menerima data:

val = Serial1.read(); // membaca data yang masuk

Serial1.println(val); //menampilkan nilai pembacaan digital

}

if(Serial.available() >0 ) { //mengirim data hanya ketika menerima

data:

val2 = Serial.read(); // membaca data yang masuk

51

if(val2=='F' || val2=='G' || val2=='H' || val2=='I')//

membatasi penerimaan data dari rumah 3

Serial.println(val2);

}

if (val == '1') { // ketika mendeteksi kondisi bantuan led

berkedip dan buzzer mengeluarkan suara

Serial.println(val);

delay(1000);

val='0';

}

if (val == '2') {


delay(1000);

val='0';

}

if (val == '3') {


delay(1000);

val='0';

i=0;

kosong=1;

}

if (val == '4') { // memberi perintah mematikan led pin 13 dan

mematikan suara buzzer kemudian mematikan led pin 6


delay(1000);

i=1;

val='0';

52

}

LSwitch();

}

int LSwitch()

{

buttonState = digitalRead(buttonPin); //membaca nilai dari

buttonpin

if(buttonState == 1 && kosong==1 && i==0){

digitalWrite(11, HIGH);

delay(200);

//Serial.print('&');

Serial.print('A');

//Serial.println('#');

kosong=0;//kembali posisi awal

}

}

3.5.3 Pengambilan Data dari Aplikasi Bluetooth Controller dan Limit

Switch

Proses pengambilan data dilakukan saat semua alat terpasang, dan proses

pengiriman data berlangsung. Seperti yang dijelaskan di atas, kita dapat melihat

apakah sensor sudah berada pada posisi yang tepat.

Data pada masing – masing router pengirim akan di terima router

penerima secara serial Xbee S2. Data berupa character yang diterima ditampilkan

nyala lampu LED dan suara Buzzer menganalisa sistem dapat mentransmisikan

data dari 3 node ke 1 titik router dengan benar.

List Input dan Output

53

Tabel 3.1 List Input dan Output Arduino Mega2560

Node Pengirim Data

Limit Switch

Pin Daya Power

Limit Switch

Data

LED

Data Suara

Buzzer

Rumah 1 A Pin 9, GND 1, 2, 3, 4 1, A

Rumah 2 B Pin 9, GND 5, 6, 7, 8 5, B

Rumah 3 C Pin 9, GND F, G, H, I F, C

BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM...

Documents

Transcript of BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM...