i

PROTOTYPE PENUNJUK ARAH HADAP KAPAL

SEBAGAI DASAR PEMANDUAN

MENGGUNAKAN SENSOR COMPASS CMPS03

VIA WIRELESS

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk

Menyelesaikan Pendidikan Program Studi Teknik Komputer

Jurusan Teknologi Informasi

Oleh

Dedy Fitranto

D3 407 093

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL

POLITEKNIK NEGERI JEMBER

2010

ii

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL

POLITEKNIK NEGERI JEMBER

PROTOTYPE PENUNJUK ARAH HADAP KAPAL

SEBAGAI DASAR PEMANDUAN

MENGGUNAKAN SENSOR COMPASS CMPS03 VIA WIRELESS

Telah Diujikan Tanggal 1 Juli 2010 dan

Telah Dinyatakan Memenuhi Syarat

Tim Penguji :

Ketua

Denny Wijanarko, ST

NIP 19780908 200501 1 001

Anggota Anggota

Adi Heru Utomo, S.Kom. M.Kom Hendra Yufit Riskiawan, S.Kom

NIP 19711115 199802 1 001 NIP 19830203 200604 1 003

Mengesahkan : Menyetujui :

Direktur Politeknik Negeri Jember, Ketua Jurusan

Teknologi Informasi

Ir. H. Asmuji, MM Wahyu Kurnia D., S.Kom

NIP 19560222 198811 1 001 NIP 19710408 200112 1 003

iii

SURAT PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Dedy Fitranto

NIM : D3 407 093

Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam

Tugas Akhir saya yang berjudul ”Prototype Penunjuk Arah Hadap Kapal

Sebagai Dasar Pemanduan Menggunakan Sensor Compass CMPS03 Via

Wireless” merupakan gagasan dan hasil karya saya sendiri dengan arahan komisi

pembimbing, dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun pada Perguruan

Tinggi manapun.

Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas

dan dapat diperiksa kebenarannya. Sumber informasi yang berasal atau dikutip

dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam naskah dan

dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir Tugas Akhir ini.

Jember, 1 Juli 2010

Dedy Fitranto

NIM D3 407 093

iv

HALAMAN PERSEMBAHAN

Karyaku ini kupersembahkan kepada :

Allah SWT yg telah memberikan berkah, rahmat, dan karunia-Nya sehingga

Tugas Akhir dan laporannya dapat terselesaikan..

Bapak dan Ibu yg telah mendukung aku sampai sejauh ini, terima kasih

banyak atas doa, kasih sayang, dan perhatiannya..

Semoga dengan terselesaikannya laporan Tugas Akhir ini dapat menjadi

kado yg indah..

Adik-adikku, Dik Niken (Gimbul) dan Dik Ridho (Domont)

terima kasih buat doa dan dukungannya..

Semoga kalian kelak akan sukses dan bisa lebih baik,

bisa membanggakan Bapak dan Ibu.. Amien..

Buat keluarga besar Joko Irsan Sanyoto,

keluarga Paklik Katon dan Bulik Ani, semua keluargaku serta saudara2ku

yg turut mendukung, terima kasih banyak atas bantuannya selama ini..

Maaf kalo uda merepotkan semuanya selama aku tinggal di Jember..

Thnx to dHEzadHEzadHEzadHEza

Finally I found you, you are my “Initial D”, you are a miracle..

Thnx a lot buat kehadiranmu, buat smua waktumu,

doa dan dukunganmu selama ini yg bikin aku semangat..

Gag tau lagi aku harus ngomong apa..

Aku hanya bisa doain kamu sukses, sukses smuanya..

Semoga pendidikanmu lancar dan obsesimu tercapai.. Amien..

My best team “IR-64 Robotics Team” :

Rian, Yoyon, Candra, Takol, Obonk, Dhydi, terima kasih buat bantuan dan

supportnya, kalian uda aku anggap sbg keluarga keduaku..

Semoga sukses untuk semuanya di masa depan.. Khusus buat Himawan semoga tetep kuat dan semangat nglanjutin tongkat

estafet tim robot..

v

Alumni Computer Engineering :

Nuril, Mas Rahman, Mas Wawan, Mas Faried, Mas Danny (Ucok), Mas

Aziz, Mas Slamet (Nges), Pak Waw, Nurdin (Loppes), Mas Aris, Mas Pooh,

dan smua yg gag bisa aku sebut satu persatu..

Thnx bgt buat ilmunya, inspirasi, dan supportnya..

Temen2 Computer Engineering ’07 :

Reza (Sumo), Guntur (Kribo), Kriz, Bambang, Firman, Ito’, Joe, Kampes,

An’im, Della, Dian (Om), Desy (Chymot), Eky, Iek, Silvi (Tante), dan smua

yg gag bisa aku sebutin satu persatu..

Thnx buat bantuannya, semangatnya dan rasa kekeluargaan kalian..

Pak Nurul Zainal Fanani, S.ST selaku dosen pembimbing,

Terima kasih banyak buat ilmunya, bimbingannya, dan ide gilanya..

Maaf kalo kadang merepotkan..

Sabar dan terus semangat ngajar Pak..!!!

Pak Beni Widiawan, S.ST dosenku yg paling istimewa, yg agak rewel bin

cerewet.. Ups..

Terima kasih buat ilmunya, inspirasi dari ide gila Bapak, serta support dan

perhatiannya..

Maaf kalo kadang nyolot dan cuek.. Hehehe..

Jangan bosen berjuang untuk tim robot Pak..!!!

Mas Ali dan Bu Nanik (Bunda),

Thnx buat kedatangannya di tengah tim robot sehingga ada pengalaman

dan ilmu baru yg aku dapat, semoga bermanfaat untuk kedepannya..

Dosen2 Jurusan TI khususnya Program Studi TKK lainnya, terima kasih atas

ilmu, bantuan, dan dukungannya..

Teknisi yg uda membantu selama aku menjalani perkuliahan dan Mba’ Nur

yg uda ngurusin smua administrasi, terima kasih banyak..

Almamaterku tercinta,

vi

MOTTO

~ Gagal merencanakan berarti merencanakan kegagalan ~ Yang membuat seseorang kuat dan sukses adalah dirinya sendiri, yaitu dengan tekad, niat, dan keyakinan..

Belajarlah melihat dari sudut pandang yang berbeda, itu akan membuatmu lebih mengerti dalam memaknai suatu hal..

~ Jangan merasa bahagia jika belum merasakan susah ~

vii

ABSTRAK

Sarana bantu navigasi pelayaran diperlukan untuk membantu navigator dalam

menentukan posisi dan / atau haluan kapal serta memberitahukan bahaya dan /

atau rintangan pelayaran untuk kepentingan keselamatan berlayar. Untuk

menunjang keselamatan dan kelancaran berlayar di pelabuhan dibutuhkan sarana

dan prasarana keselamatan. Oleh sebab itu pada proyek akhir ini dibuat sebuah

prototype penunjuk arah hadap kapal dengan menggunakan sensor compass

CMPS03 yang diletakkan pada replika kapal dan akan ditampilkan pada sebuah

interface, sehingga dapat membantu petugas pelabuhan dalam memandu kapal.

Untuk media komunikasi menggunakan wireless. Replika kapal ini juga dapat

dikendalikan dari jarak jauh menggunakan media laptop.

Kata kunci : Navigasi, Replika Kapal, Sensor Compass CMPS03, Wireless

ABSTRACT

Shipping navigation aids required to assist the navigator in determining position

and / or the bow of the ship and notify the danger and / or barriers for the benefit

of cruise ship safety. To support the safety and smooth sailing on harbor required

facilities and infrastructure for salvation. Therefore, in this final project created a

signpost direction prototype of a ships using CMPS03 compass sensors placed on

the ship replica and will be displayed on an interface, so can help harbor's officer

in guiding the ship. For a communication using wireless media. A replica of this

ship can also be controlled remotely using a laptop media.

Keywords : Navigation, Ship Replica, CMPS03 Sensor Compass, Wireless

viii

RINGKASAN

DEDY FITRANTO (D3407093), Jurusan Teknologi Informasi Politeknik Negeri

Jember, 1 Juli 2010. Prototype Penunjuk Arah Hadap Kapal Sebagai Dasar

Pemanduan Menggunakan Sensor Compass CMPS03 Via Wireless. Komisi

Pembimbing, Ketua : Nurul Zainal Fanani, S.ST, Anggota : Beni Widiawan, S.ST.

Sarana bantu navigasi pelayaran adalah sarana yang dibangun yang berfungsi

membantu navigator dalam menentukan posisi dan / atau haluan kapal serta

memberitahukan bahaya dan / atau rintangan pelayaran untuk kepentingan

keselamatan berlayar. Untuk menunjang keselamatan dan kelancaran berlayar di

pelabuhan dibutuhkan sarana prasarana keselamatan. Selain dari itu sistem

komunikasi yang sangat modern juga menunjang navigasi suatu sistem

keselamatan pelayaran secara global, yaitu telekomunikasi pelayaran yang berupa

pemancaran, pengiriman atau penerimaan tiap jenis tanda, gambar, suara, dan

informasi dalam bentuk apapun melalui sistem kawat, optik, radio atau sistem

elektromagnetik lainnya.

Tujuan dari pembuatan proyek akhir ini adalah membuat suatu sistem navigasi

pada sebuah replika kapal yang dapat dikendalikan dan mengirimkan data berupa

arah hadap kapal dengan menggunakan mikrokontroler AVR. Untuk media

komunikasi memanfaatkan gelombang wireless.

Metode penelitian yang digunakan adalah dengan meneliti dan menguji alat yang

dibuat. Untuk pertama yang diuji adalah rangkaian sensor compass CMPS03 yang

telah terhubung dengan minimum system dapat menunjukkan data derajat kompas

menggunakan komunikasi I2C. Selanjutnya pengujian komunikasi antara

rangkaian komunikasi serial RS-232 dengan PC. Pada saat pengujian komunikasi

serial ini memerlukan beberapa kali pengujian untuk mendapatkan hasil yang

stabil. Setelah semua dapat berfungsi kemudian menghubungkan minimum system

dengan Modul WIZ110SR yang telah terhubung dengan Access Point. Terakhir

dilakukan pengujian pengiriman data melalui gelombang wireless menggunakan

aplikasi yang telah diintegrasikan pada laptop.

ix

Hasil penelitian menunjukkan bahwa replika kapal dapat mengirimkan data

kepada operator berupa derajat kompas melalui gelombang wireless. Replika

kapal juga dapat dikendalikan dari jarak jauh menggunakan laptop. Pada laptop

yang digunakan telah diintegrasikan sebuah aplikasi yang berfungsi sebagai

pengendali dan menerima data dari replika kapal.

Disimpulkan bahwa dengan menggunakan komunikasi serial, mikrokontroler

AVR dapat menjadi penghubung antara Modul WIZ110SR dengan sensor

compass CMPS03 serta alat kemudi replika kapal. Access Point sebagai jembatan

yang menghubungkan antara operator dengan replika kapal, sehingga dapat

mengendalikan dan menerima data melalui aplikasi yang telah diintegrasikan.

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat-Nya

kepada penulis, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan sampai pembuatan

Laporan Tugas Akhir yang berjudul ”Prototype Penunjuk Arah Hadap Kapal

Sebagai Dasar Pemanduan Menggunakan Sensor Compass CMPS03 Via

Wireless”.

Laporan Tugas Akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu

syarat kelulusan mahasiswa Politeknik Negeri Jember. Selama menyelesaikan

laporan ini penulisn tidak lepas dari dorongan, bimbingan dan bantuan dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan yang berbahagia ini, penulis

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Direktur Politeknik Negeri Jember

2. Ketua Jurusan Teknologi Informasi Politeknik Negeri Jember

3. Ketua Program Studi Teknik Komputer Politeknik Negeri Jember

4. Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan pengarahan, nasihat,

dan bimbingan hingga penulisan Laporan Tugas Akhir ini.

5. Bapak, Ibu, dan Adik-adikku tersayang yang telah memberikan doa serta

dukungan.

6. Semua teman-teman seperjuangan di Program Studi Teknik Komputer

7. Segenap pihak yang tidak dapat penyusun sebutkan satu persatu, yang telah

membantu penyusun hingga terselesaikannya laporan ini.

Penulis juga menyadari adanya beberapa kekurangan dan kelemahan

dalam penulisan laporan ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat

membangun dari pembaca yang budiman sangat penulis harapkan demi

kesempurnaan laporan ini.

Jember, Juli 2010

Penulis

xi

DAFTAR ISI

Halaman

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

HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... ii

SURAT PERNYATAAN ............................................................................... iii

HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................... iv

MOTTO ......................................................................................................... vi

ABSTRAK..................................................................................................... vii

RINGKASAN............................................................................................... viii

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

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

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xv

DAFTAR GAMBAR.................................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xviii

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

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

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................... 2

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

1.4 Tujuan Proyek Akhir................................................................................... 3

1.5 Manfaat....................................................................................................... 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... 4

2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 .................................................................... 4

2.1.1 Fitur ATMega 8535............................................................................ 8

2.1.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535........................................................... 8

2.2 Konsep Komunikasi Serial ........................................................................ 10

2.2.1 Mode Komunikasi Serial .................................................................. 14

1. Mode 0 (Shift Register) ................................................................ 14

2. Mode 1 (UART 8 bit baud rate dapat diatur)................................. 15

3. Mode 2 (UART 9 bit baud rate tetap)............................................ 15

4. Mode 3 (UART 9 bit baud rate dapat diatur)................................. 15

xii

2.2.2 Karakteristik Sinyal RS-232 ............................................................. 17

2.3 Driver Motor............................................................................................. 18

2.4 CMPS03 Modul Magnetic Compass.......................................................... 20

2.4.1 Hubungan Pin-Pin Pada Modul Kompas........................................... 21

2.5 WIZ110SR (Perangkat Pengubah Protokol) .............................................. 23

2.5.1 Definisi dan Spesifikasi .................................................................... 23

2.5.2 Fitur yang dimiliki............................................................................ 24

2.6 Navigasi Kapal.......................................................................................... 24

2.7 Pemanduan ............................................................................................... 25

BAB 3. METODE PENELITIAN ................................................................ 27

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian.................................................................... 27

3.2 Bahan dan Alat yang Digunakan ............................................................... 27

3.2.1 Bahan............................................................................................... 27

3.2.2 Alat .................................................................................................. 28

1. Perangkat Keras............................................................................ 28

2. Perangkat Lunak........................................................................... 28

3.3 Metode Penelitian ..................................................................................... 28

3.4 Pelaksanaan Penelitian .............................................................................. 29

3.4.1 Metode Kepustakaan ........................................................................ 29

3.4.2 Perancangan Alat.............................................................................. 29

1. Perangkat Keras............................................................................ 29

2. Perangkat Lunak........................................................................... 29

3.4.3 Pengujian Alat.................................................................................. 29

3.4.4 Analisis Data.................................................................................... 30

3.4.5 Dokumentasi .................................................................................... 30

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 31

4.1 Konfigurasi Sistem.................................................................................... 31

4.2 Perancangan dan Pembuatan Perangkat Keras ........................................... 32

4.2.1 Perancangan dan Pembuatan Mikrokontroler .................................... 32

4.2.2 Rangkaian Clock Generator.............................................................. 33

4.2.3 Perancangan Rangkaian Power Supply ............................................. 33

xiii

4.2.4 Perancangan Interfacing I/O ............................................................. 35

1. Port A........................................................................................... 35

2. Port B ........................................................................................... 35

3. Port C ........................................................................................... 35

4. Port D........................................................................................... 36

4.2.5 Konverter RS-232 ............................................................................ 36

4.2.6 Perancangan Driver Motor DC ......................................................... 37

4.2.7 Perancangan Komunikasi Wireless................................................... 38

4.2.8 Perancangan Sistem Kontrol Elektronik............................................ 39

4.2.9 Perancangan Perangkat Lunak.......................................................... 39

1. Flowchart Connect (Active System) ............................................. 40

2. Flowchart Kendali Kapal .............................................................. 41

3. Flowchart Program Mikrokontroler .............................................. 42

4.2.10 Perancangan dan Pembuatan Bodi Replika Kapal ............................43

4.3 Hasil Pengujian Sistem ............................................................................. 46

4.3.1 Pengujian Minimum System ATMega 8535 ..................................... 46

4.3.2 Pengujian Rangkaian Komunikasi Serial RS-232.............................. 49

4.3.3 Pengujian Sensor Compass CMPS03................................................ 52

4.3.4 Pengujian Driver Motor.................................................................... 57

4.3.5 Implementasi Perangkat Keras.......................................................... 59

4.4 Pengujian Software ................................................................................... 60

4.4.1 Tahap Pembuatan Aplikasi ............................................................... 61

4.4.2 Tahap Memulai Koneksi................................................................... 62

1. Pengaturan Konfigurasi pada Perangkat Keras.............................. 62

2. Koneksi Aplikasi dengan Replika Kapal ....................................... 62

3. Pengujian Pengiriman Data........................................................... 64

4.5 Implementasi Sistem Secara Keseluruhan ................................................. 68

4.6 Analisis Keseluruhan Sistem..................................................................... 69

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 71

5.1 Kesimpulan............................................................................................... 71

5.2 Saran......................................................................................................... 71

xiv

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 72

LAMPIRAN ................................................................................................... 73

xv

DAFTAR TABEL

Halaman

2.1 Mikrokontroler AVR................................................................................... 9

2.2 Keterangan Pin - Pin Serial ....................................................................... 14

2.3 Alamat Serial ............................................................................................ 14

2.4 Frekuensi Osilator 11.059200 Hz (kristal 11.059200 Hz) .......................... 16

2.5 Frekuensi Osilator 12 MHz (kristal 12 MHz) ............................................ 16

2.6 Operasi H-Bridge ...................................................................................... 18

4.1 Percobaan Komunikasi Serial dengan PC.................................................. 50

4.2 Hasil Pengujian Pembacaan Status Kompas Magnetic............................... 57

4.3 Data Input untuk Driver Motor.................................................................. 58

xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

2.1 Blok Diagram ATMega 8535 ...................................................................... 7

2.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ................................................................... 9

2.3 Model Pengkonversi Level Serial.............................................................. 11

2.4 Susunan Kaki dan Rangkaian MAX 232 ................................................... 11

2.5 Level Tegangan RS-232........................................................................... 17

2.6 Struktur H-Bridge ..................................................................................... 18

2.7 Chip IC L293D ......................................................................................... 19

2.8 Konfigurasi Pin L293D ............................................................................. 19

2.9 Konfigurasi Pin pada CMPS03.................................................................. 21

2.10 Start Bit dan Stop Bit Pin SCL dan SDA ................................................. 22

2.11 Modul WIZ110SR................................................................................... 23

3.1 Diagram Metode Penelitian....................................................................... 28

4.1 Blok Diagram Sistem Prototype Kapal Secara Keseluruhan ...................... 32

4.2 Blok Diagram Sistem Mekanik Prototype Kapal ....................................... 32

4.3 Rangkaian Osilator.................................................................................... 33

4.4 Rangkaian Power Supply untuk Mikrokontroler........................................ 34

4.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535................................................. 36

4.6 Skema Rangkaian Konverter RS-232 ....................................................... 37

4.7 Driver Motor Menggunakan IC L293D .................................................... 38

4.8 Rancangan Komunikasi Wireless .............................................................. 39

4.9 Rancangan Bodi Replika Kapal................................................................. 44

4.10 Jendela Programmer................................................................................ 47

4.11 Kesalahan Memasuki Jendela Programmer.............................................. 47

4.12 Kesalahan Ketidaksamaan Chip .............................................................. 48

4.13 Menu Chip pada Jendela Programmer ..................................................... 48

4.14 Tampilan Data pada Hyperterminal ......................................................... 51

4.15 Kalibrasi Kompas.................................................................................... 52

4.16 Pembacaan Nilai Kompas Arah Utara ..................................................... 53

4.17 Pembacaan Nilai Kompas Arah Timur Laut ............................................ 53

xvii

4.18 Pembacaan Nilai Kompas Arah Timur .................................................... 54

4.19 Pembacaan Nilai Kompas Arah Tenggara ............................................... 54

4.20 Pembacaan Nilai Kompas Arah Selatan................................................... 55

4.21 Pembacaan Nilai Kompas Arah Barat Daya ............................................ 55

4.22 Pembacaan Nilai Kompas Arah Barat...................................................... 56

4.23 Pembacaan Nilai Kompas Arah Barat Laut.............................................. 56

4.24 Blok Diagram Pengujian Driver Motor.................................................... 57

4.25 Hasil Perancangan Perangkat Keras Sistem Navigasi .............................. 60

4.26 Tampilan Utama Program Aplikasi ......................................................... 61

4.27 Field untuk Pengisian IP Address dan Port .............................................. 62

4.28 Pengaturan IP Address dan Port .............................................................. 63

4.29 Pesan Peringatan Konfigurasi.................................................................. 63

4.30 Aplikasi Telah Sukses Terhubung dengan Replika Kapal ........................ 64

4.31 Tampilan Tombol Instruksi ..................................................................... 64

4.32 Tampilan Kompas ................................................................................... 67

4.33 Pesan Peringatan Disconnection.............................................................. 68

4.34 Pergerakan Replika Kapal Saat Mendapatkan Instruksi ........................... 69

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1. Dokumentasi............................................................................................... 73

2. Datasheet Register CMPS03 ....................................................................... 75

3. Pengaturan Port pada Modul WIZ110SR..................................................... 76

4. Source Code Program Utama ...................................................................... 80

5. Source Code Aplikasi Sistem Navigasi Kapal ............................................. 84

1

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Untuk menentukan arah, pada masa lalu kapal berlayar tidak jauh dari

benua atau daratan. Namun sesuai dengan perkembangan akhirnya para awak

kapal menggunakan bintang sebagai alat bantu navigasi dengan alat bantu berupa

kompas dan astrolabe serta peta.

Menjelang akhir abad ke-20, navigasi sangat dipermudah oleh GPS, yang

memiliki ketelitian sangat tinggi dengan bantuan satelit. Selain dari itu sistem

komunikasi yang sangat modern juga menunjang navigasi dengan adanya

beberapa macam peralatan seperti radar type Harpa memungkinkan para navigator

/ mualim bisa melihat langsung keadaan kondisi laut. Selain dari itu ada lagi

sistem GMDSS (Global Maritime Distress Safety System) suatu sistem

keselamatan pelayaran secara global. Kalau suatu kapal berada dalam kondisi

berbahaya sistem ini akan memancarkan berita bahaya yang berisi posisi kapal,

nama kapal, jenis marabahaya tersebut secara otomatis, cepat, tepat, dan akurat.

Untuk sistem komunikasi lainnya ada INMARSAT (International Maritime

Satelite) suatu sistem pengiriman berita menggunakan e-mail, telepon, telex,

ataupun faximile.

Sarana bantu navigasi pelayaran diperlukan untuk membantu navigator

dalam menentukan posisi dan / atau haluan kapal serta memberitahukan bahaya

dan / atau rintangan pelayaran untuk kepentingan keselamatan berlayar. Untuk

menunjang keselamatan dan kelancaran berlayar di pelabuhan dibutuhkan sarana

prasarana keselamatan. Kapal pandu beroperasi di pelabuhan guna membantu

manuver kapal-kapal besar yang akan bersandar maupun berlabuh di pelabuhan.

Berdasarkan uraian diatas, mahasiswa termotivasi untuk membuat proyek

akhir dengan judul ”PROTOTYPE PENUNJUK ARAH HADAP KAPAL

SEBAGAI DASAR PEMANDUAN MENGGUNAKAN SENSOR COMPASS

CMPS03 VIA WIRELESS” dengan harapan proyek akhir tersebut bisa

bermanfaat dan membantu dalam melakukan misi pemanduan.

2

1.2 Perumusan Masalah

Dalam mengerjakan proyek akhir ini ada beberapa tahapan permasalahan

yang harus diselesaikan, antara lain :

1. Mekanik

a. Bagaimana membuat bodi replika kapal yang sederhana serta mampu

mengapung di air.

b. Bagaimana membuat sistem kedap air agar piranti elektronika yang ada

pada kerangka replika kapal tidak rusak.

c. Bagaimana membuat keseimbangan yang baik ketika replika kapal berada

di atas air.

2. Hardware

a. Bagaimana mengintegrasikan mikrokontroler dengan baling-baling.

b. Bagaimana membuat rangkaian sesederhana mungkin agar tidak

membutuhkan ruangan yang besar sehingga memudahkan dalam

penempatan.

3. Software

Membuat program yang dapat digunakan untuk mengontrol dan

mengetahui arah hadap replika kapal dari atas permukaan air.

1.3 Batasan Masalah

Berdasarkan permasalahan diatas dapat dibuat suatu batasan masalah

dalam pembuatan proyek akhir ini. Batasan masalah yang dimaksud di antaranya :

1. Prototype ini hanya menggunakan sensor compass.

2. Kontrol pada replika kapal dilakukan dengan menggunakan media wireless.

3. Replika kapal hanya dapat bergerak maju, mundur, belok kiri, dan belok

kanan.

4. Replika kapal ini menggunakan Access Point sebagai media transmitter.

5. Pengujian dilakukan pada kondisi air tenang dan dengan kedalaman kurang

lebih 30 cm.

3

1.4 Tujuan Proyek Akhir

Adapun tujuan dari pembuatan proyek akhir ini adalah :

1. Membuat suatu sistem navigasi pada sebuah replika kapal.

2. Mampu merancang suatu sistem kendali yang berbasis atau menggunakan

mikrokontroler AVR.

3. Mampu mengaplikasikan mikrokontroler AVR sebagai jembatan antara sistem

navigasi kapal dan replika kapal dengan program yang telah dirancang.

4. Mengimplementasikan hasil rancangan suatu sistem kendali manual ke dalam

bentuk teknologi sederhana yang bernilai guna.

1.5 Manfaat

Perencanaan pembuatan Tugas Akhir ini memiliki beberapa manfaat

diantaranya :

1. Prototype ini diharapkan mampu untuk memberikan informasi-informasi

penting dalam menentukan arah perjalanan kapal.

2 Membantu petugas pelabuhan dalam memandu kapal yang akan bersandar.

3 Mengurangi resiko terjadi tabrakan kapal di pelabuhan.

4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Teknologi navigasi kapal dalam aplikasinya ternyata telah menghasilkan

efisiensi kinerja bila dibandingkan dengan cara konvensional. Dengan adanya

navigasi kapal telah banyak membantu nahkoda, navigator, dan petugas pelabuhan

dalam melakukan misi di atas maupun dalam air.

Dalam proyek akhir kali ini agar replika kapal bisa menjalankan misi di

atas air dengan baik dan optimal maka dalam merancang, membuat, dan

mengimplementasikan replika kapal, diperlukan pemahaman tentang teori-teori

yang berhubungan dengan pembuatan replika kapal tersebut.

2.1 Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler, sesuai namanya adalah suatu alat atau komponen

pengontrol atau pengendali yang berukuran mikro atau kecil. Sebelum ada

mikrokontroler, telah ada terlebih dahulu muncul mikroprosesor. Bila

dibandingkan dengan mikroprosesor, mikrokontroler jauh lebih unggul karena

terdapat berbagai alasan, diantaranya :

1. Tersedianya I/O

I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesor

dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut. IC I/O yang dimaksud

adalah PPI 8255.

2. Memori Internal

Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga

mutlak harus ada. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga

memerlukan IC memori eksternal.

Dengan kelebihan-kelebihan di atas, ditambah dengan harganya yang

relatif murah sehingga banyak penggemar elektronika yang kemudian beralih ke

mikrokontroler. Namun demikian, meski memiliki berbagai kelemahan,

mikroprosesor tetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler.

Inti kerja dari keduanya adalah sama, yakni sebagai pengendali suatu sistem.

5

Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk

mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.

Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil“ dimana sebuah sistem

elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen

pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi / diperkecil dan akhirnya

terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Dengan menggunakan

mikrokontroler ini maka :

1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.

2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar

dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.

3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.

Namun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi

komponen IC TTL dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi

kecepatan tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran input dan output (I/O).

dengan kata lain, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah

komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa bagian yang

langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator,

konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital (ADC), dan

sebagainya hanya menggunakan Minimum System yang tidak rumit atau

kompleks.

Secara teknis hanya ada 2 yaitu RISC dan CISC dan masing-masing

mempunyai keturunan / keluarga sendiri-sendiri. RISC (Reduce Instruction Set

Komputer) : instruksi terbatas tapi memiliki fasilitas yang lebih banyak. CISC

(Complex Instruction Set Komputer) : instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi

dengan fasilitas secukupnya.

Tentang jenisnya banyak sekali ada keluarga Motorolla dengan seri 68xx,

keluarga MCS51 yang diproduksi Atmel, Philips, dan Dallas, serta keluarga PIC

dari Microchip, Renesas, Zilog. Masing-masing keluarga juga masih terbagi lagi

dalam beberapa tipe. Jadi sulit sekali untuk menghitung jumlah mikrokontroler.

6

Mikrokontroler AVR ( Alf and Vegard’s RISC processor) standard

memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan

sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, karena kedua jenis

mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda.

AVR berteknologi RISC (Reduce Instruction Set Komputer), sedangkan

seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Komputer). Secara

umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATTiny,

keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT89RFxx. 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

ATMega 8535. Selain mudah didapatkan dan lebih murah ATMega 8535 juga

memiliki fasilitas yang lengkap.

Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega.

Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti

ADC, EEPROM, dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah ATMega

8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz membuat

ATMega 8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS51. Dengan

fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega 8535 sebagai mikrokontroler

yang powerfull. Adapun blok diagramnya sebagai berikut :

7

Gambar 2.1 Blok Diagram ATMega 8535

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 8535 memiliki bagian

sebagai berikut :

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D.

2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4. CPU yang terdiri atas 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.

8

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11. Antarmuka komparator analog.

12. Port USART untuk komunikasi serial.

2.1.1 Fitur ATMega 8535

Kapabiltas detail dari ATMega 8535 adalah sebagai berikut :

1. Sistem mikroprosesor 8 bit bebrbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16

MHz.

2. Kapabiltas memori flash 8 Kb, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM

(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.

2.1.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535

Konfigurasi pin ATMega 8535 bisa dilihat pada gambar. Dari gambar

tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega 8535 sebagai

berikut :

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin input catu daya.

2. GND merupakan pin ground.

3. Port A (PA0-PA7) merupakan pin I/O dua arah dan input 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. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin input clock eksternal.

9. AVCC merupakan pin input tegangan untuk ADC.

10. AREF merupakan pin input tegangan referensi ADC.

9

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535

Untuk memprogram mikrokontroler dapat menggunakan bahasa assembler

atau bahasa tingkat tinggi yaitu bahasa C. Bahasa yang digunakan memiliki

keunggulan tersendiri, untuk bahasa assembler dapat diminimalisasi penggunaan

memori program sedangkan dengan bahasa C menawarkan kecepatan dalam

pembuatan program. Untuk bahasa assembler dapat ditulis dengan menggunakan

teks editor setelah itu dapat dikompilasi dengan tool tertentu misalnya asm51

untuk MCS51 dan AVR Studio untuk AVR.

Tabel 2.1 Mikrokontroler AVR

AVR mempunyai 16 register general-purpose, Timer/Counter fleksibel

dengan mode compare, interupt internal dan eksternal, serial UART,

programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa dari

mikrokontroler AVR mempunyai ADC internal dan PWM internal. AVR juga

10

mempunyai In-System Programmable Flash On-Chip yang mengijinkan memori

program untuk diprogram berulang-ulang dalam sistem menggunakan hubungan

serial SPI.

2.2 Konsep Komunikasi Serial

Pada komunikasi serial data yang dikirimkan berbeda dengan cara

pengiriman pesan secara paralel. Jika pada paralel data bit yang dikirimkan itu

lebih dari satu bit dan dikeluarkan dalam waktu yang bersamaan. Namun pada

serial hanya ada satu bit data yang akan terkirim dalam satu waktu.

Dalam pengiriman data secara serial membutuhkan sinkronisasi antara

pengirim dan penerima agar data bisa dikirim dan diterima secara benar. Ada 2

mode komunikasi dalam serial yaitu mode sinkron dan mode asinkron. Pada mode

sinkron data dikirim bersamaan dengan sinyal clock sehingga antara satu karakter

dan yang lainnya memiliki jeda waktu yang sama. Sedangkan pada mode asinkron

data dikirim tanpa sinyal clock. Hal itu menyebabkan karakter yang dikirimkan

dapat sekaligus atau beberapa karakter dengan jeda waktu yang berbeda.

Hal itu dikarenakan pada mode asinkron pengiriman data yang tidak

melalui sinyal clock sehingga antara satu karakter dan karakter yang lainnya tidak

ada waktu yang tetap. Bit-bit data yang dikirim dapat diterima kapan saja oleh

penerima.

Serial port merupakan hal yang penting dalam mikrokontroler, karena

dengan serial port kita dapat dengan mudah menghubungkan mikrokontroler

dengan komputer atau perangkat lainnya, serial port sering dikenal dengan istilah

UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter), serial port pada

mikrokontroler terdiri atas dua pin yaitu RXD dan TXD, RXD berfungsi untuk

menerima data dari komputer / perangkat lainnya, TXD berfungsi untuk mengirim

data ke komputer / perangkat lainnya. Standard komunikasi serial untuk komputer

ialah RS-232, RS-232 mempunyai standard tegangan yang berbeda dengan serial

port mikrokontroler, sehingga agar sesuai dengan RS-232 maka dibutuhkan suatu

rangkaian level konverter, IC yang digunakan bermacam-macam, tetapi yang

paling mudah dan sering digunakan ialah IC MAX232 / HIN232. Pada

11

mikrokontroler ATMega 8535, PD.0 dan PD.1 digunakan untuk komunikasi serial

USART (Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver Transmitter)

yang mendukung komunikasi full duplex komunikasi 2 arah. Gambar berikut ini

menampilkan model hubungan antara mikrokontroler dengan PC melalui format

serial. (Putu Darmayasa, 2006)

Gambar 2.3 Model Pengkonversi Level Serial

Gambar 2.4 Susunan Kaki dan Rangkaian MAX 232

Komunikasi data serial ini sangat berbeda dengan format pemindahan data

pararel. Disini, pengiriman bit-bit tidak dilakukan sekaligus melalui saluran

pararel, tetapi setiap bit dikirimkan satu per satu melalui saluran tunggal

(Ardiansyah, 2007).

Antarmuka kanal serial memang lebih kompleks dibandingkan dengan

antarmuka melalui kanal paralel, hal ini disebabkan karena :

12

1. Dari segi perangkat keras : adanya proses konversi data pararel menjadi serial

atau sebaliknya menggunakan piranti tambahan yang disebut UART

(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)

2. Dari segi perangkat lunak : lebih banyak register yang digunakan atau

terlibat.

Di sisi lain antarmuka kanal serial menawarkan berapa kelebihan

dibandingkan secara paralel, antara lain :

1. Kabel untuk komunikasi serial bisa lebih panjang dibandingkan dengan

paralel, data-data dalam komunikasi serial dikirim-kan untuk logika '1'

sebagai tegangan -3 s/d -25 Volt dan untuk logika '0' sebagai tegangan +3 s/d

+25 Volt, dengan demikian tegangan dalam komunikasi serial memiliki

ayunan tegangan maksimum 50 Volt, sedangkan pada komunikasi paralel

hanya 5 Volt. Hal ini menyebabkan gangguan pada kabel-kabel panjang lebih

mudah diatasi dibandingkan pada paralel.

2. Jumlah kabel serial lebih sedikit, komunikasi serial ini bisa menghubungkan

dua perangkat komputer yang berjauhan dengan hanya 3 kabel untuk null

modem, yaitu TXD (saluran kirim), RXD (saluran terima) konfigurasi dan

ground, jika digunakan teknik paralel akan terdapat 20 - 25 kabel.

3. Untuk teknologi embedded sistem, banyak mikrokontroler yang dilengkapi

dengan komunikasi serial (baik seri RISC maupun CISC) atau SCI (Serial

Communication Interface). Dengan adanya SCI yang terpadu pada IC

mikrokontroler akan mengurangi jumlah pin keluaran, ground). Sehingga

hanya dibutuhkan 2 pin utama TXD dan RXD (di luar acuan).

Dalam pengiriman data secara serial harus ada sinkronisasi atau

penyesuaian antara pengirim dan penerima agar data yang dikirimkan dapat

diterima dengan tepat dan benar oleh penerima. Salah satu mode transmisi dalam

komunikasi serial adalah mode asynchronous. Transmisi serial mode ini

digunakan apabila pengiriman data dilakukan satu karakter tiap pengiriman.

Antara satu karakter dengan yang lainnya tidak ada waktu antara yang tetap

(Ardiansyah, 2007).

13

Karakter dapat dikirimkan sekaligus ataupun beberapa karakter kemudian

berhenti untuk waktu yang tidak tentu, kemudian dikirimkan sisanya. Dengan

demikian bit-bit data ini dikirimkan dengan periode yang acak sehingga pada sisi

penerima data akan diterima kapan saja.

Adapun sinkronisasi yang terjadi pada mode transmisi ini adalah dengan

memberikan bit-bit penanda awal dari data dan penanda akhir dari data pada sisi

pengirim maupun dari sisi penerima. Format data komunikasi serial terdiri dari

parameter-parameter yang dipakai untuk menentukan bentuk data serial yang

dikomunikasikan, dimana elemen-elemennya terdiri dari :

1. Kecepatan mobilisasi data per bit (baud rate)

2. Jumlah bit data per karakter (data length)

3. Parity yang digunakan

4. Jumlah stop bit dan start bit

Dan dibawah ini adalah beberapa parameter yang ditetapkan EIA

(Electronics Industry Association) / standard internasional untuk komunikasi

serial antara lain:

1. Sebuah 'spasi' (logika 0) antara tegangan +3 s/d +25 Volt

2. Sebuah 'tanda' (logika 1) antara tegangan -3 s/d -25 Volt

3. Daerah tegangan antara +3 s/d -3 Volt tidak didefinisikan (undefined).

4. Tegangan rangkaian terbuka tidak boleh lebih dari 25 Volt (dengan acuan

ground)

5. Arus hubung-singkat rangkaian tidak boleh lebih dari 500 mA. Sebuah

penggerak (driver) harus mampu menangani arus ini tanpa mengalami

kerusakan.

14

Tabel 2.2 Keterangan Pin - Pin Serial

PIN DB9 Singkatan Keterangan

Pin 3 TD Transmit Data

Pin 2 RD Receive Data

Pin 7 RTS Request To Send

Pin 8 CTS Cleare To Send

Pin 6 DSR Data Set Ready

Pin 5 SG Signal Ground

Pin 1 CD Carier Direct

Pin 4 DTR Data Terminal Ready

Pin 9 RI Ring Indukator

Untuk alamat kanal dan irq serial di komputer

Tabel 2.3 Alamat Serial

Nama Alamat (Heksa) IRQ

COM1 3F8 4

COM2 2F8 3

COM3 3E8 4

COM4 2E8 3

2.2.1 Mode Komunikasi Serial

Port masukan / keluaran serial mempunyai empat pilihan mode

komunikasi, yaitu :

1. Mode 0 (Shift Register)

Pada mode 0 data dikirim dan diterima melalui RXD, sedangkan clock melalui

TRD. Pengiriman dan penerimaan data 8 bit yang dimulai dengan bit paling tidak

berbobot (LSB). Kecepatan transmisinya (baud rate) tetap yaitu sebesar frekuensi

osilator dibagi dua belas (F osc / 12).

15

2. Mode 1 (UART 8 bit baud rate dapat diatur)

Pada mode 1 pengiriman data sebanyak 10 bit yang terdiri atas 1 bit start

(logika 0), 8 bit data (dimulai dari LSB), dan 1 bit stop (logika 1). Pada kondisi

terima bit stop dibaca pada bit RB8 di register SCON. Data dikirim melalui TXD

dan diterima melalui RXD. Pada mode 1 kecepatan transmisi dapat diatur

menggunakan timer 1. khusus AT89C52 kecepatan transmisi diatur menggunakan

timer 1 dan / atau timer 2.

3. Mode 2 (UART 9 bit baud rate tetap)

Pada mode 2 pengiriman dan penerimaan data sebanyak 11 bit yang terdiri

atas 1 bit start (logika 0), 8 bit data (dimulai dari LSB), 1 bit data ke 9

(ditempatkan pada TB8 pada saat kirim dan di RB8 pada saat terima), 1 bit stop

(logika 1). Kecepatan transmisi dapat diatur pada kecepatan Fosc/64 atau Fosc/32.

4. Mode 3 (UART 9 bit baud rate dapat diatur)

Mode 3 sama dengan mode 2 kecuali pada kecepatan transmisi. Pada mode 3

kecepatan transmisi dapat diatur menggunakan timer 1 dan atau timer 2.

Keterangan : SMOD : bit pada register PCON (dapat bernilai 0 atau1)

TH1 : register timer 1 tinggi

16

Tabel 2.4 Frekuensi Osilator 11.059200 Hz (crystal 11.059200 Hz)

Nilai

(TH1) Kecepatan

Transmisi

(bps) Des Hex

SMOD Error

150 64 0 * 40 0 0%

300 160 0 * A0 0 0%

300 64 0 * 40 1 0%

600 208 0 * D0 0 0%

600 160 0 * A0 1 0%

1200 232 0 * E8 0 0%

1200 208 0 * D0 1 0%

2400 244 0 * F4 0 0%

2400 232 0 * E8 1 0%

4800 250 0 * FA 0 0%

4800 244 0 * F4 1 0%

9600 253 0 * FD 0 0%

9600 250 0 * FA 1 0%

19200 253 0 * FD 1 0%

Tabel 2.5 Frekuensi Osilator 12 MHz (crystal 12 MHz)

Nilai

(TH1)

Kecepatan

Transmisi

(bps) Des Hex

SMOD Error

150 48 0 * 30 0 0,16%

300 152 0 * 98 0 0,16%

300 48 0 * 30 1 0,16%

600 204 0 * CC 0 0,16%

600 152 0 * 98 1 0,16%

1200 230 0 * E6 0 0,16%

1200 204 0 * CC 1 0,16%

2400 243 0 * F3 0 0,16%

2400 230 0 * E6 1 0,16%

4800 243 0 * F3 1 0,16%

( Totok Budioko, 2005 )

17

2.2.2 Karakteristik Sinyal RS-232

Karakteristik sinyal yang diatur meliputi level tegangan sinyal, kecuraman

perubahan tegangan (slew rate) dari level tegangan ‘0’ menjadi ‘1’ dan

sebaliknya, serta impedansi dari saluran yang dipakai. RS-232 dibuat pada tahun

1962, jauh sebelum IC TTL populer, maka level tegangan yang ditentukan untuk

RS-232 tidak ada hubungannya dengan level tegangan TTL, bahkan jauh berbeda!

1. Dalam standard RS-232, tegangan antara +3 sampai +15 Volt pada input

Line Receiver dianggap sebagai level tegangan ‘0’, dan tegangan antara –3

sampai –15 Volt dianggap sebagai level tegangan ‘1’.

2. Agar output Line Driver bisa dihubungkan dengan baik, tegangan output

Line Driver berkisar antara +5 sampai +15 Volt untuk menyatakan level

tegangan ‘0’, dan berkisar antara –5 sampai –15 Volt untuk menyatakan level

tegangan ‘1’.

Beda tegangan sebesar 2 Volt ini disebut sebagai noise margin dari RS-232.

Gambar 2.5 Level Tegangan RS-232

Untuk mengurangi kemungkinan terjadinya gangguan ‘cross talk’ antara

kabel saluran sinyal RS-232, kecuraman perubahan tegangan sinyal dibatasi tidak

boleh lebih dari 30 Volt/mikro-detik. (makin besar kecuraman sinyal, makin besar

18

pula kemungkinan terjadi ‘cross talk’). Di samping itu ditentukan pula kecepatan

transmisi data seri tidak boleh lebih besar dari 20 Kbps. Impedansi saluran

dibatasi antara 3 KΩ sampai 7 KΩ, dalam standard RS-232 yang pertama

ditentukan pula panjang kabel tidak boleh lebih dari 15 Meter (50 feet), tapi

ketentuan ini sudah direvisi pada standard RS-232 versi ‘D’. Dalam ketentuan

baru tidak lagi ditentukan panjang kabel maksimum, tapi ditentukan nilai

kapasitas dari kabel tidak boleh lebih besar dari 2500 pF, sehingga dengan

menggunakan kabel kualitas baik bisa dicapai jarak yang lebih dari 50 feet.

(http://www.coolnetters.com/microkontroller/142/RS-232+dan+Modem.html)

2.3 Driver Motor

H-Bridge adalah suatu rangkaian elektronik yang memungkinkan motor

DC dapat bergerak maju dan mundur. Rangkaian ini sering digunakan dalam

robotika. H-Bridge tersedia sebagai rangkaian terintegrasi atau dapat dibangun

dari komponen yang terpisah.

Pengaturan H-Bridge biasanya digunakan untuk membalikkan polaritas

motor, tetapi juga dapat digunakan untuk mengerem motor.

Gambar 2.6 Struktur H-Bridge

Operasi pada H-Bridge secara singkat dapat dilihat pada tabel 2.6 :

Tabel 2.6 Operasi H-Bridge

19

H-Bridge pada dasarnya dibangun alat pembalik polaritas (contoh : PNP,

BJTs atau P-channel MOSFETs yang dihubungkan dengan Voltase tinggi, NPN

BJTs or N-channel MOSFETs yang dihubungkan dengan Voltase).

Kontrol motor pada replika kapal ini menggunakan IC L293D. IC L293D

tersusun dari rangkaian motor driver yang banyak digunakan sebagai pengendali

arah putaran dari dua motor yang memiliki tegangan rendah. Batas maksimal arus

yang diterima oleh IC ini adalah sekitar 600mA

Gambar 2.7 Chip IC L293D

Gambar 2.8 Konfigurasi Pin L293D

20

Motor yang umum digunakan mempunyai jangkauan langkah berputar

antara 0,9 derajat sampai 30 derajat. Motor-motor tersebut adalah motor langkah

dua atau empat fase. Secara teoritis, sebuah motor langkah berukuran kecil dapat

digerakkan langsung oleh mikroprosesor atau mikrokontroler. Dalam kenyataanya

arus dan tegangan yang dapat dikeluarkan oleh alat pemroses tadi masih terlalu

kecil. Sebagai perbandingan, gerbang-gerbang logika tipe TTL hanya mampu

mengeluarkan arus dalam orde mili-Ampere dan tegangan antara 2 sampai 5 Volt.

Sementara itu untuk menggerakkan motor langkah dibutuhkan arus yang cukup

besar (dalam orde Ampere) dengan tegangan berkisar 5-24 Volt. (Muhammad

Supriadi, 2006).

2.4 CMPS03 Modul Magnetic Compass

Dalam mengontrol sistem navigasi / pergerakan suatu replika kapal,

diperlukan suatu sensor posisi untuk mengetahui dimana dan kemana arah replika

kapal yang akan kita kendalikan. Jadi dengan penggunaan sensor posisi pada

replika kapal, diharapkan replika kapal tidak hanya bergerak maju, mundur,

kanan, dan kiri saja tetapi juga harus mengetahui arah dan posisi dari replika kapal

tersebut.

Pada proyek akhir ini, sensor posisi yang digunakan adalah CMPS03

modul magnetic kompas, modul kompas ini didesain khusus dalam bidang robotik

untuk tujuan navigasi. Kompas ini menggunakan dua sensor medan magnet

KMZ51 buatan Philips yang cukup peka untuk mendeteksi medan magnet bumi.

Dua sensor ini dipasang saling bersilangan. Pada modul kompas telah dipasang

rangkaian pengkondisi sinyal dan mikrokontroler. Sehingga kita dapat mengakses

berapa derajat posisi kompas secara langsung.

21

2.4.1 Hubungan Pin-Pin Pada Modul Kompas

Gambar 2.9 Konfigurasi Pin pada CMPS03

Modul kompas membutuhkan supply tegangan sebesar 5 VDC dengan

konsumsi arus sekitar 15mA. Ada dua cara untuk membaca posisi magnet. Yaitu

melalui sinyal PWM pada pin nomor 4 atau menggunakan protokol I2C pada pin

nomor 2 dan 3.

Sinyal PWM yang dihasilkan oleh kompas merupakan sinyal yang lebar

pulsanya dapat berubah-ubah. Pulsa berlogika 1 menyatakan derajat. Lebar pulsa

berlogika 1 bervariasi antara 1mili-detik (untuk 0º) sampai 36,99 mili-detik (untuk

359,9º). Dengan kata lain kompas memiliki resolusi 100 µ-detik/º dengan offset

sebesar +1 mili-detik. Sinyal kemudian akan berlogika 0 selama 65 mili-detik.

Jadi periode sinyal PWM sebesar 65 mili-detik ditambah dengan waktu sinyal

yang berlogika 1, atau 66 mili-detik sampai 102 mili-detik. Sinyal PWM tersebut

dihasilkan oleh timer 16-bit dari prosesor pada modul kompas yang menghasilkan

resolusi sebesar 1 µ-detik. Sehingga disarankan oleh pembuatnya untuk

mendeteksi sinyal PWM dengan timer yang resolusinya lebih rendah dari yang

dihasilkan oleh kompas. Yakinkan bahwa pin untuk I2C, SDA dan SCL,

dihubungkan ke supply 5 VDC melalui resistor pull-up, karena pin SDA dan pin

SCL tidak mempunyai pull-up.

22

Pin 2 dan 3 digunakan untuk berkomunikasi dengan protokol (bahasa) I2C

untuk mengambil nilai posisi kompas.

Gambar 2.10 Start Bit dan Stop Bit Pin SCL dan SDA

Komunikasi dengan protokol I2C pada modul kompas mempunyai cara

yang sama seperti mengakses EEPROM serial tipe 24C04 misalnya. Pertama

kirim start-bit, alamat kompas (0xC0) dengan bit R/W low, kemudian nomor

register yang ingin diakses. Selanjutnya diulang dengan mengirimkan start-bit,

alamat kompas dengan bit R/W high (0xC1). Kemudian isi register dibaca. Fungsi

register pada CMPS03 bisa dilihat pada Lampiran 1. Datasheet Register CMPS03.

Pin I2C tidak mempunyai resistor pull-up pada board sehingga harus

ditambahkan pada jalur komunikasi yang digunakan. Pembuat modul kompas

menyarankan untuk memasang resistor 1K8 jika diinginkan bekerja pada

kecepatan 400 KHz dan 1K2 atau bahkan 1K bila ingin bekerja pada kecepatan 1

MHz. Modul kompas didesain untuk bekerja pada frekuensi standard (SCL)

sebesar 100 KHz, walaupun kecepatan sinyal clock bisa ditingkatkan sampai 1

Mhz dengan beberapa tindakan yang harus diperhatikan. Pada kecepatan diatas

sekitar 160 KHz, CPU tidak dapat merespon dengan cepat untuk membaca data

I2C. Oleh karena itu delay sesaat sebesar 50 µ-detik harus ditambahkan diantara

pengiriman alamat register.

Pin 7 adalah pin input untuk memilih operasi kerja 50 Hz atau 60 Hz. Pin

ini ditambahkan setelah terlihat adanya jitter sekitar 1,5º pada output.

Penyebabnya adalah sumber listrik 50 Hz pada lingkungan kerja. Dengan

melakukan sinkronisasi dengan frekuensi sumber listrik dapat dikurangi sampai

0,2º. Konversi internal selesai setiap 40 mili-detik (50 Hz) atau setiap 33,3 mili-

23

detik (60 Hz). Pin 7 mempunyai resistor pull-up pada board sehingga dapat

dibiarkan tidak terhubung untuk operasi kerja 60 Hz. Antara output PWM atau

I2C dan proses konversi tidak ada sinkronisasi. Output PWM dan I2C mengambil

pembacaan internal yang terbaru, yang dikonversi secara kontinyu, apakah dipakai

atau tidak.

Pin 6 digunakan untuk mengkalibrasi kompas. Pin ini memiliki resistor

pull-up pada board sehingga dapat dibiarkan tak terhubung setelah melakukan

kalibrasi. Pin 5 dan pin 8 tidak dihubungkan. Sebenarnya pin 8 merupakan jalur

reset dan memiliki resistor pull-up pada board. Disiapkan untuk memprogram

mikrokontroler yang terpasang pada board.

2.5 WIZ110SR (Perangkat Pengubah Protokol)

2.5.1 Definisi dan Spesifikasi

WIZ110SR merupakan sebuah modul gateway yang mampu mengubah

protokol RS-232 ke protokol TCP/IP. WIZ110SR dapat menyambungkan

hubungan (remote), mengatur dan mengontrol sebuah alat melalui jalur ethernet

dan TCP/IP dengan cara menghubungkan perangkat tersebut dengan antarmuka

RS-232. Dengan kata lain, WIZ110SR merupakan pengubah protokol yang

mengirimkan data terkirim pada perangkat serial sebagai data TCP/IP dan

mengubahnya kembali data yang diterima tersebut melalui jaringan dalam bentuk

data serial dan kemudian dikembalikan ke perangkat.

Gambar 2.11 Modul WIZ110SR

24

2.5.2 Fitur yang dimiliki

Secara umum, modul WIZ110SR memiliki spesifikasi dan karakteristik

sebagai berikut :

1. Koneksi secara langsung ke perangkat serial

a. Menambahkan fungsi jaringan dengan sederhana dan cepat

b. Menyediakan pengaturan firmware

2. Stabilitas dan reliabel sistem dengan menggunakan chip W5100

3. Mendukung koneksi PPPoE

4. Mendukung konfigurasi serial-dengan perintah yang sederhana dan mudah

5. Mendukung password untuk keamanan

6. Program untuk konfigurasi tool

7. Kecepatan transfer 10/100 untuk perangkat ethernet dan maksimal 230 Kbps

untuk antarmuka serial

8. RoHS compliant

2.6 Navigasi Kapal

Untuk menentukan arah, pada masa lalu kapal berlayar tidak jauh dari

benua atau daratan. Namun sesuai dengan perkembangan akhirnya para awak

kapal menggunakan bintang sebagai alat bantu navigasi dengan alat bantu berupa

kompas dan astrolabe serta peta. Ditemukannya jam pasir oleh orang-orang Arab

juga ikut membantu navigasi ditambah dengan penemuan jam oleh John Harrison

pada abad ke-17. Penemuan telegraf oleh S.F.B Morse dan radio oleh C. Marconi,

terlebih lebih penggunaan radar dan sonar yang ditemukan pada abad ke 20

membuat peranan navigator agak tergeser. Satuan kecepatan kapal dihitung

dengan knot, dimana 1 knot = 1,85200 km/jam.

Menjelang akhir abad ke-20, navigasi sangat dipermudah oleh GPS, yang

memiliki ketelitian sangat tinggi dengan bantuan satelit. Selain dari itu sistem

komunikasi yang sangat modern juga menunjang navigasi dengan adanya

beberapa macam peralatan seperti radar type Harpa memungkinkan para navigator

/ mualim bisa melihat langsung keadaan kondisi laut. Radar harpa ini adalah radar

modern yang bisa mendeteksi langsung jarak antara kapal dengan kapal, kapal

25

dengan daratan, kapal dengan daerah berbahaya, kecepatan kapal, kecepatan

angin, dan mempunyai daya akurasi gambar yang jelas. Selain dari itu ada lagi

sistem GMDSS (Global Maritime Distress Safety System) suatu sistem

keselamatan pelayaran secara global. Kalau suatu kapal berada dalam kondisi

berbahaya sistem ini akan memancarkan berita bahaya yang berisi posisi kapal,

nama kapal, jenis marabahaya tersebut secara otomatis, cepat, tepat, dan akurat.

Untuk sistem komunikasi lainnya ada INMARSAT (International Maritime

Satelite) suatu sistem pengiriman berita menggunakan e-mail, telepon, telex,

ataupun faximile.

2.7 Pemanduan

Pada umumnya pelayanan kapal-kapal yang akan masuk dan keluar di

perairan pelabuhan dilayani oleh kapal pandu. Kapal pandu digunakan untuk

memandu kapal. Pelayanan penundaan dengan kapal tunda ini hanya diwajibkan

bagi kapal yang berukuran 70 meter s/d 150 meter keatas. Berbagai tipe dan

ukuran kapal yang akan keluar masuk memerlukan pemanduan dengan kapal

tunda dengan jumlah dan tipe / ukuran yang berbeda-beda.

Pemanduan merupakan hal yang penting dalam keselamatan pelayaran.

Pemanduan adalah kegiatan pandu dalam membantu nahkoda kapal, agar navigasi

dapat dilaksanakan dengan selamat, tertib, dan lancar dengan memberikan

informasi tentang keadaan perairan setempat yang penting demi keselamatan

kapal dan lingkungan. Petugas pandu adalah pelaut nautis yang melaksanakan

pemanduan.

Untuk kepentingan keselamatan, ketertiban dan kelancaran lalu lintas

kapal pada daerah perairan ditetapkan sebagai perairan wajib pandu dan perairan

pandu luar biasa. Pada perairan yang ditetapkan sebagai perairan wajib pandu

dilakukan terhadap kapal berukuran tonase kotor GT 500 atau lebih. Sedangkan

perairan yang ditetapkan sebagai perairan pandu luar biasa apabila pelayanan

pemanduan dilakukan atas permintaan nahkoda.

26

Penyelenggaraan pemanduan dilaksanakan oleh pihak penyelenggara

pelabuhan dan / atau pengelola pelabuhan dengan :

1. Menyediakan petugas pandu yang memenuhi persyaratan.

2. Menyediakan sarana bantu dan prasarana pemanduan yang memenuhi

persyaratan.

3. Memberikan pelayanan pemanduan secara wajar dan tepat.

Penetapan perairan wajib pandu dan perairan pandu luar biasa didasarkan

atas kriteria / aspek yang dapat mempengaruhi keselamatan pelayaran.

27

BAB 3. METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian mengenai Tugas Akhir ini dikerjakan selama 6 bulan, yaitu

mulai bulan Januari hingga Juni 2010. Pengerjaan Tugas Akhir ini dilakukan di

Bengkel Robotika Politeknik Negeri Jember.

3.2 Bahan dan Alat yang Digunakan

3.2.1 Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini antara

lain :

1. PCB Fiber 20 x 60 cm

2. Acrylic 3mm 100 x 50 cm

3. Motor DC 12V

4. Motor servo

5. Modul WIZ110SR

6. Sensor Compass CMPS03

7. Access Point

8. Minimum System ATMega 8535

9. IC MAX232

10. IC L293D

11. LCD 16 x 2

12. Baterai LiPo

28

3.2.2 Alat

Alat-alat yang dibutuhkan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini terbagi atas

dua macam, yaitu perangkat keras dan perangkat lunak.

1. Perangkat Keras

Perangkat keras yang digunakan antara lain :

a. Solder

b. Bor PCB

c. Gergaji

d. Gerinda

e. Obeng, tang, dan peralatan lainnya

f. PC dengan port paralel + Monitor

2. Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang digunakan antara lain :

a. Sistem Operasi Windows XP

b. Aplikasi PCB Express dan SCH Express

c. Aplikasi BASCOM AVR

d. Aplikasi Visual Basic 6.0

3.3 Metode Penelitian

Dalam merancang dan membuat prototype penunjuk arah hadap kapal ini

penulis menggunakan beberapa metode, diantaranya metode kepustakaan,

perancangan perangkat keras dan lunak, pengujian sistem, analisis data, serta

dokumentasi.

Gambar 3.1 Diagram Metode Penelitian

29

3.4 Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian pada Tugas Akhir ini dilakukan dengan mengikuti

langkah-langkah yang telah ditentukan pada metode penelitian diantaranya :

3.4.1 Metode Kepustakaan

Tahap ini merupakan tahap persiapan dalam menyelesaikan proyek akhir,

dimana bertujuan untuk memperoleh teori-teori penunjang yang melandasi

pemecahan masalah di lapangan, baik itu bersumber dari referensi, buku diktat,

web site, ataupun jurnal ilmiah.

3.4.2 Perancangan Alat

1. Perangkat Keras

a. Merancang Minimum System ATMega 8535 sebagai pengendali utama

sistem secara keseluruhan.

b. Merancang rangkaian komunikasi serial sebagai komunikasi replika

kapal.

c. Merancang rangkaian driver motor sebagai aktuator replika kapal.

d. Merancang rangkaian sensor compass.

2. Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak dilakukan dengan membuat program

menggunakan bahasa basic yang berfungsi untuk menerima data input yang

dikirim oleh operator serta untuk mengendalikan sistem secara keseluruhan.

Perancangan ini juga berhubungan dengan komunikasi serial yang merupakan

media komunikasi antara GUI (Graphic User Interface) dengan minimum sistem.

Perancangan GUI menggunakan Visual basic 6.0.

3.4.3 Pengujian Alat

Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah rancangan yang telah

dibuat dapat berjalan dengan baik dan menghasilkan data-data yang sesuai.

Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian Minimum System, rangkaian

komunikasi serial, sensor, driver motor, pengujian software, dan sistem secara

keseluruhan.

30

3.4.4 Analisis Data

Analisis data dilakukan untuk mengetahui hasil, dan kesimpulan dari

beberapa pengujian yang telah dilakukan. Dari analisis ini akan diketahui tentang

kekurangan dan kelebihan pada penerapan sensor dan pergerakan replika kapal.

3.4.5 Dokumentasi

Pada tahap ini penulis melakukan dokumentasi mulai dari awal

perancangan hingga pengujian. Hal ini dilakukan untuk mempermudah dalam

mengembangkan alat ini kedepannya nanti.

31

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Konfigurasi Sistem

Dalam pembuatan sistem navigasi replika kapal pada proyek akhir ini,

secara umum terdiri dari empat bagian dasar, yaitu bagian perangkat keras

(hardware), bagian perangkat lunak (software), bagian sistem kontrol replika

kapal, dan bagian mekanik. Keempat perangkat tersebut merupakan satu kesatuan

yang saling berkaitan agar terjadi suatu harmonisasi kerja. Sistem tersebut akan

menyediakan data bagi sistem kontrol untuk mengatur jalannya replika kapal.

Dengan adanya sensor posisi diharapkan replika kapal tidak hanya

bergerak maju, mundur, kanan, dan kiri saja, operator juga dapat mengetahui

dimana dan kemana posisi dan arah yang akan dituju.

Perangkat keras yang digunakan sebagai sistem navigasi adalah rangkaian

Minimum System mikrokontroler ATMega 8535. Rangkaian Minimum System ini

dilengkapi dengan rangkaian komunikasi serial sebagai input dan rangkaian driver

motor yang berfungsi sebagai penggerak motor. Data yang di-input-kan nantinya

akan diolah oleh mikrokontroler AVR sehingga menjadi sebuah instruksi pada H-

Bridge yang merupakan aktuator replika kapal.

Mekanisme kerja sistem navigasi adalah sebagai berikut :

1. Sistem bekerja berdasarkan input dari laptop.

2. Jika ada input, perangkat pengubah protokol akan mengirim data ke mikro

melalui pin serial untuk diolah menjadi suatu perintah.

3. Setelah itu mikro akan mengaktifkan driver motor. Driver motor akan

menjalankan motor sesuai dengan instruksi yang diberikan.

4. Replika kapal bergerak dari posisi awal mengikuti input dari laptop.

5. Sensor compass CMPS03 mengirimkan data ke laptop melalui perangkat

pengubah protokol.

6. Perubahan posisi pada sensor compass CMPS03 ditampilkan pada display

LCD dan laptop.

7. Dengan adanya sensor posisi yang nilainya ditampilkan pada LCD, maka

pengontrolan sistem navigasi bisa dilakukan dengan lebih mudah.

32

Gambar 4.1 Blok Diagram Sistem Prototype Kapal Secara Keseluruhan

Gambar 4.2 Blok Diagram Sistem Mekanik Prototype Kapal

4.2 Perancangan dan Pembuatan Perangkat Keras

Sistem perangkat keras yang digunakan terbagi menjadi dua bagian utama,

yaitu bagian kontrol dan bagian sensor.

4.2.1 Perancangan dan Pembuatan Mikrokontroler

Dalam membuat rangkaian mikrokontroler memerlukan pemahaman

mengenai sistem minimum dari mikrokontroler yang akan dirancang itu sendiri.

Sistem rangkaian yang dirancang diusahakan menggunakan rangkaian yang

seringkas mungkin dan dengan pengkabelan yang baik, karena biasanya rangkaian

tersebut bekerja pada frekuensi yang relatif tinggi, sehingga peka terhadap noise

dari luar.

33

AVR ATMega 8535 mempunyai rangkaian tambahan yang relatif sedikit

dibanding dengan mikrokontoler yang lain.

Dalam pembuatan minimum system ATMega 8535, diperlukan rangkaian

penunjang untuk menjamin kehandalan dari Minimum System tersebut. Rangkaian

penunjang yang dibutuhkan antara lain :

1. clock generator CPU

2. regulator dan noise filter

3. interfacing ke rangkaian luar (tergantung kebutuhan pemakai)

4.2.2 Rangkaian Clock Generator

Mikrokontroler ATMega 8535 memiliki osilator internal (on chip

oscillator) yang dapat digunakan sebagai sumber clock bagi CPU. Untuk

mengunakan osilator internal diperlukan sebuah crystal antara pin XTAL1 dan

XTAL2 dan kapasitor ke ground. Untuk crystal-nya digunakan crystal 12 MHz.

Sedangkan untuk kapasitor dapat bernilai 27 pF sampai 33 pF.

Gambar 4.3 Rangkaian Osilator

4.2.3 Perancangan Rangkaian Power Supply

Rangkaian power supply yang digunakan untuk memberi supply tegangan

mikrokontroler harus stabil dan mempunyai arus yang cukup untuk men-supply

mikrokontroler sehingga tidak terjadi drop tegangan saat mikrokontroler

dioperasikan.

Mikrokontroler membutuhkan sebuah tegangan supply tunggal sebesar 5

Volt. Sumber tegangan yang digunakan untuk men-supply replika kapal secara

keseluruhan adalah menggunakan 2 buah baterai kering 12 Volt, 2 Ampere yang

34

diseri. Pemilihan baterai ini karena bentuk fisiknya yang relatif kecil sehingga

memudahkan peletakannya pada bodi replika kapal, disamping itu baterai ini

mempunyai kapasitas daya yang cukup untuk men-supply rangkaian secara

keseluruhan.

Tegangan yang digunakan untuk men-supply mikrokontroler diambilkan

dari baterai yang terpasang pada badan replika kapal. Supaya tegangan dari

baterai tersebut sesuai dengan tegangan kerja dari mikrokontroler, maka perlu

diberikan rangkaian regulator tegangan yang berfungsi menurunkan tegangan dari

baterai dari 12 Volt menjadi 5 Volt. Regulator tegangan yang digunakan disini

adalah dengan menggunakan IC 7805, seperti yang terlihat pada gambar :

Gambar 4.4 Rangkaian Power Supply untuk Mikrokontroler

IC 7805 diatas mempunyai arus keluaran maksimal sampai 1 Ampere

sehingga cukup untuk memberi supply pada mikrokontroler tanpa diberi rangkaian

buffer arus lagi. Pemasangan kapasitor filter juga perlu dilakukan, karena biasanya

supply yang berasal dari baterai mendapatkan noise dari rangkaian motor. Dalam

perancangannya grounding dan pengawatan serta filter dari rangkaian eksternal

dari mikrokontroler harus baik untuk menghindari noise yang masuk ke kaki-kaki

mikrokontroler terutama kaki mikrokontroler yang digunakan sebagai clock. Noise

yang disebabkan oleh ripple tegangan power supply akan sangat menggangu

kestabilan pembangkitan frekuensi clock, karena ketidakstabilan dari rangkaian ini

akan menurunkan performa mikrokontroler dan rangkaian secara keseluruhan,

serta imbasnya akan juga mengurangi performa dari replika kapal.

35

4.2.4 Perancangan Interfacing I/O

Rangkaian I/O dari mikrokontroler mempunyai kontrol direksi yang tiap

bitnya dapat dikonfigurasikan secara individual, maka dalam pengkonfigurasian

I/O yang digunakan ada yang berupa operasi port ada pula yang dikonfigurasi tiap

bit I/O. Berikut ini akan diberikan konfigurasi dari I/O mikrokontroler tiap bit

yang digunakan pada rangkaian kontroler ATMega 8535 :

1. Port A

Port A adalah port yang dapat digunakan untuk input maupun output. Port A

juga memiliki kelebihan yaitu dapat digunakan sebagai channel ADC (analog to

digital converter). Port A.0 sebagai output servo pada port.

2. Port B

Port B adalah port yang dapat digunakan untuk input maupun output. Port ini

digunakan sebagai output yang digunakan untuk tampilan LCD.

3. Port C

Port C adalah port yang dapat digunakan untuk input maupun output. Pada

port ini digunakan sebagai output yang digunakan untuk mengatur aktuator

replika kapal.

a. Port C.0 digunakan untuk komunikasi dengan pin SCL pada modul CMPS03

b. Port C.1 digunakan untuk komunikasi dengan pin SDA pada modul CMPS03

c. Port C.6 sebagai output H-Bridge pada port (IN1)

d. Port C.7 sebagai output H-Bridge pada port (IN2)

36

4. Port D

Port D adalah port yang dapat digunakan untuk input maupun output. Pada

port ini terdapat 2 buah port yang dapat digunakan sebagai komunikasi serial port

D.0 (RX), port D.1 (TX). Pada port ini juga terdapat port yang khusus untuk

mengeluarkan pulsa (PWM) yaitu port D.4 (OC1B) dan port D.5 (OC1A).

a. Port D.0 sebagai receiver data

b. Port D.1 sebagai transmitter data

c. Port D.4 sebagai PWM

Gambar 4.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535

4.2.5 Konverter RS – 232

Komunikasi serial yang digunakan disini berfungsi sebagai antarmuka

antara user pada komputer dengan mikrokontroler untuk mengatur pergerakan

motor. Rangkaian komunikasi serial ini merupakan standard RS-232 tanpa

modem yang langsung dikomunikasikan dengan komputer. Rangkaian ini

berfungsi untuk menjembatani antara mikrokontroler dengan komputer sekaligus

menjadi penguat dan buffer. Rangkaiannya terdiri dari IC MAX232 dan beberapa

37

kapasitor. Untuk konektor DB9 langsung masuk ke komputer dan untuk TX dan

RX langsung dihubungkan dengan TX dan RX mikrokontroler.

Gambar 4.6 Skema Rangkaian Konverter RS-232

4.2.6 Perancangan Driver Motor DC

Driver motor digunakan sebagai penghubung antara mikrokontroler ke

motor DC. Digunakan driver motor karena arus yang keluar dari mikrokontroler

tidak mampu mencukupi kebutuhan dari motor DC. Rangkaian driver motor

dengan komponen utama transistor, motor dan optocoupler.

Kontrol motor pada replika kapal ini menggunakan IC L293D. IC L293D

tersusun dari rangkaian motor driver yang banyak digunakan sebagai pengendali

arah putaran dari dua motor yang memiliki tegangan rendah. Batas maksimal arus

yang diterima oleh IC ini adalah sekitar 600mA. Rangkaian driver motor tampak

pada Gambar 4.7

38

Gambar 4.7 Driver Motor Menggunakan IC L293D

Prinsip kerja dari rangkaian ini adalah apabila ada input maka motor akan

berputar dan apabila tidak ada input motor akan berhenti.

4.2.7 Perancangan Komunikasi Wireless

Dalam perancangan replika kapal ini dibutuhkan rangkaian komunikasi

wireless sebagai penghubung antara interface pada user dengan mikrokontroler

pada replika kapal sebagai sistem kontrol utama. Pada sistem komunikasi replika

kapal ini terdapat dua bagian yaitu antara Access Point dengan modul WIZ110SR

dan modul WIZ110SR dengan mikrokontroler. Sistem kerja komunikasi disini

adalah Access Point menerima dan mengirimkan input yang dikirimkan oleh user

ke mikrokontroler melalui modul WIZ110SR. Berikut ini adalah blok diagram

dari komunikasi wireless pada replika kapal.

39

Gambar 4.8 Rancangan Komunikasi Wireless

4.2.8 Perancangan Sistem Kontrol Elektronik

Pembuatan replika kapal ini memerlukan perancangan hardware yang

dapat menghubungkan antara mikrokontroler dan sensor compass CMPS03, serta

dapat menginstruksikan driver motor yang instruksinya didapat dari

mikrokontroler AVR. Terdapat driver motor yang berfungsi untuk mengatur arah

gerak motor dan sensor compass CMPS03 yang berfungsi sebagai navigasi pada

replika kapal.

1.2.9 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan program software sistem navigasi replika kapal pada proyek

akhir kali ini dibuat sesederhana mungkin dengan maksud agar mudah dipahami

oleh pembaca. Meskipun sederhana, program ini cukup handal untuk bisa

mengendalikan navigasi pada replika kapal.

Dalam perancangan dan pembuatan suatu program dibutuhkan suatu

perencanaan. Perencanaan dibuat melalui suatu proses yang disebut alur diagram

untuk mempermudah dalam pembuatan program. Pembuatan program untuk

pengontrolan replika kapal pada komputer menggunakan Microsoft Visual Basic

dengan komunikasi serial. Sedangkan pemrograman untuk mikrokontroler sendiri

menggunakan BASCOM AVR dan hasil kompilasinya (.hexa) di inject ke dalam

mikrokontroler.

40

1. Flowchart Connect (Active System)

Penjelasan dari flowchart connect (active system) diatas ialah program

pertama kali jalan mengidentifikasi IP Address dan Port, apabila keduanya telah

di-setting maka program akan membuka koneksi. Dengan membuka koneksi

tersebut maka sistem program dapat terkoneksi dengan rangkaian Minimum

System sekaligus menerima data kompas.

41

2. Flowchart Kendali Kapal

Penjelasan dari flowchart diatas ialah pertama kali inisialisasi variabel untuk

kendali kapal, kemudian mengirim variabel tersebut ke mikrokontroler.

Mikrokontroler mengidentifikasi variabel tersebut kemudian menjalankan

perintah sesuai dengan variabel yang dikirim. Setelah itu user menerima data

kompas yang dikirim dari kapal.

42

3. Flowchart Program Mikrokontroler

43

4.2.10 Perancangan dan Pembuatan Bodi Replika Kapal

Pada proyek akhir kali ini, desain perancangan mekanik merupakan salah

satu hal terpenting dalam membuat replika kapal. Usahakan desain bodi agar tidak

terlalu besar dan juga tidak terlalu kecil, hal ini dimaksudkan agar mempermudah

dalam peletakan komponen. Perancangan dan pembuatan mekanik terbagi

menjadi dua yaitu perancangan baling-baling serta perancangan bodi replika

kapal, perlu diperhatikan agar memudahkan dalam mengatur letak komponen.

Bodi replika kapal dibuat sesederhana mungkin dengan maksud untuk

memudahkan dalam pengendalian keseimbangan pada saat di atas air. Bodi

replika kapal dapat terbuat dari tripleks atau fiberglass. Bodi ini dibuat tidak

terlalu kecil dan tidak terlalu besar dengan maksud agar memudahkan dalam

peletakan komponen dan baterai. Disamping itu jika bodi terlalu besar nantinya

juga akan membutuhkan tenaga yang besar untuk dapat melakukan pergerakan.

Jadi bodi replika kapal dibuat dengan ukuran sedang disesuaikan dengan berat,

baling-baling, dan baterai.

44

Gambar 4.9 Rancangan Bodi Replika Kapal Keterangan Gambar :

A : Rangkaian sensor compass CMPS03

B : Rangkaian Minimum System

C : Motor DC

D : Regulator

E : Input power

F : Modul WIZ110SR

G : Rudder

A B C D E F G

43

45

46

46

4.3 Hasil Pengujian Sistem

Dalam sub bab ini akan dibahas tentang hasil pengujian berdasarkan

perencanaan dari sistem yang dibuat. Program pengujian disimulasikan di suatu

sistem yang sesuai. Pengujian ini dilaksanakan untuk mengetahui apakah sesuai

dengan perencanaan atau belum. Pengujian pertama-tama dilakukan secara

terpisah, dan kemudian dilakukan ke dalam sistem yang telah terintegrasi.

Tahapan pengujian sistem ini dibagi dalam 5 bagian, yaitu :

a. Pengujian mikrokontroler AVR ATMega 8535

b. Pengujian rangkaian komunikasi serial RS-232

c. Pengujian sensor compass CMPS03

d. Pengujian driver motor.

e. Pengujian prototype secara keseluruhan.

4.3.1 Pengujian Minimum System ATMega 8535

Pengujian Minimum System dilakukan dengan mengirimkan program

untuk memberikan output pada masing-masing port dengan menggunakan aplikasi

BASCOM AVR.

Programnya hanya memberi data pada tiap port, contoh : Port A bernilai

B11111111. Pada hasil akhir, jika semua pin A dapat mengeluarkan output

tegangan + 5 V DC maka Minimum System dapat digunakan dengan baik.

Berikut adalah proses pemberian data pada mikrokontroler. Sebelumnya

terlebih dahulu melakukan compile pada program kemudian pilih icon

kemudian pilih manual program. Jika Minimum System terhubung dengan

komputer, maka akan langsung muncul jendela programmer.

47

Gambar 4.10 Jendela Programmer

Jika mikrokontroler terdapat kesalahan, maka akan mengakibatkan tidak

terhubungnya mikrokontroler. Sehingga muncul kotak dialog seperti dibawah

Gambar 4.11 Kesalahan Memasuki Jendela Programmer

Untuk itu, perlu pemeriksaan pada kabel programmer. Jika tidak ada

kesalahan pada kabel programmer, maka perlu diperiksa ulang rangkaian

Minimum System-nya, terutama pada IC-nya dan jalur-jalur rangkaian, serta

tegangan yang masuk pada Minimum System.

Apabila jenis mikrokontroler sebagai inisialisasi (file.dat) tidak sama

dengan jenis IC yang digunakan maka akan muncul dialog sebagai berikut.

48

Gambar 4.12 Kesalahan Ketidaksamaan Chip

Maka perlu disesuaikan pada program jenis mikrokontroler yang

digunakan, seperti contohnya jika menggunakan mikrokontroler ATMega 8535

maka inisialisasi program harus menyesuaikan ($regfile = "m8535.dat").

Kirim program data dengan memilih menu Chip Write buffer into chip

pada jendela programmer.

Gambar 4.13 Menu Chip pada Jendela Programmer

Untuk pengujian output pada port mikrokontroler, maka dicoba untuk

memberikan nilai output pada Port A. Berikut list program yang digunakan

Untuk pengujian port yang lain juga menggunakan program diatas dengan

mengganti tiap-tiap port yang dijadikan sebagai output.

49

4.3.2 Pengujian Rangkaian Komunikasi Serial RS-232

Pada pengujian komunikasi serial ini, kita lakukan dengan cara

mengkomunikasikan mikrokontroler dengan komputer menggunakan kabel serial

yang terhubung ke mikro melewati IC MAX232. pengujian dapat dilakukan dan

dapat dilihat pada hyperterminal yang sudah ada pada Windows. Pengujian pada

hyperterminal ini akan muncul beberapa pilihan yaitu pilih COM 1 dan pada bit

per second (baud) pilih 9600.

Dalam pengujian komunikasi serial ini kita harus memperhatikan

perhitungan clock generator pada mikro, karena crystal yang harus digunakan

harus menggunakan perhitungan. Hal ini diperlukan agar data yang masuk benar-

benar bisa dibaca oleh komputer. Dalam pengujian ini menggunakan crystal

12000000 Hz.

Dalam kenyataannya antara baud rate dan nilai osilator (crystal) yang ada

pada rangkaian Minimum System dengan konfigurasi yang ada pada hyperterminal

tidak pernah sinkron.

Listing program pada BASCOM AVR yang digunakan untuk

menampilkan data pada komunikasi serial :

50

Setelah melakukan beberapa percobaan, menghasilkan data sebagai berikut :

Tabel 4.1 Percobaan Komunikasi Serial dengan PC

Nilai Oscilator

(Crystal) Baud rate Program Baud rate PC Data

9600 Tidak Sinkron

4800 Tidak Sinkron 12000000 9600

2400 Tidak Sinkron

9600 Tidak Sinkron

4800 Tidak Sinkron 12000000 4800

2400 Tidak Sinkron

9600 Tidak Sinkron

4800 Tidak Sinkron 12000000 2400

2400 Tidak Sinkron

9600 Tidak Sinkron

4800 Tidak Sinkron 4000000 9600

2400 Sinkron

9600 Tidak Sinkron

4800 Tidak Sinkron 4000000 4800

2400 Tidak Sinkron

9600 Tidak Sinkron

4800 Tidak Sinkron 4000000 2400

2400 Tidak Sinkron

Dari hasil 6 percobaan diatas dapat dilihat bahwa antara program yang

diinput ke mikrokontroler dengan komunikasi serial menggunakan hyperterminal

pada Windows tidak menemukan kondisi yang cocok (sinkron). Pada percobaan

ke-4 penulis menemukan perbedaan yakni pada saat baud rate hyperterminal pada

Windows menggunakan nilai 2400, layar hyperterminal menampilkan karakter

yang diinputkan pada program mikrokontroler yaitu “BismillaH”.

51

Untuk mendapatkan koneksi yang sinkron pada komunikasi serial seperti

ditunjukkan pada percobaan ke-4, penulis menggunakan rumus sebagai berikut :

Pada source code program, nilai osilator ditulis :

Pada hyperterminal PC nilai baud rate dikoneksikan dengan rumus :

Berikut adalah listing program pada BASCOM AVR setelah nilai osilator

(crystal) diganti :

Percobaan 4 dengan menggunakan baud rate 2400 pada hyperterminal

setelah nilai osilator diganti 4000000 Hz.

Gambar 4.14 Tampilan Data pada Hyperterminal

52

4.3.3 Pengujian Sensor Compass CMPS03

Sensor posisi yang digunakan pada prototype sistem navigasi pada replika

kapal adalah sensor compass CMPS03. Sensor ini cukup sensitif untuk

mendeteksi medan magnet bumi. Untuk pengujian sensor compass dilakukan

dengan memberikan tegangan +5 Volt pada Minimum System, modul LCD, dan

modul compass CMPS03.

Perubahan data yang dihasilkan oleh sensor compass dapat diamati pada

LCD. Kemudian data tersebut dibandingkan dengan kompas yang sebenarnya

(kompas analog lensatic). Pengujian berikut dilakukan di bengkel robot Politeknik

Negeri Jember.

Kompas digital bernilai 0 sampai 255, jadi untuk mencapai satu putaran

penuh (360 derajat) maka tiap nilai kompas magnetic yang keluar / ditampilkan

pada LCD harus dikalikan dengan 1,41.

Untuk mengetahui besarnya error pembacaan pada kompas magnetic,

diperlukan adanya kalibrator sebagai acuan kebenarannya. Pada pengujian ini

digunakan kompas analog sebagai kalibratornya. Perhitungan nilai error

pembacaan kompas magnetic bisa dihitung dengan rumus dalam kotak dibawah

ini :

Kalibrasi :

Pada saat dikalibrasi kompas menghadap utara / sudut 0 derajat

Gambar 4.15 Kalibrasi Kompas

53

Hasil Pengujian :

1. Pada saat kompas mengahadap utara

Gambar 4.16 Pembacaan Nilai Kompas Arah Utara

%0

%1000

%100360

|360360|%

=

×=

×−

=error

2. Pada saat kompas diputar 45 derajat arah jarum jam / menghadap timur laut

Gambar 4.17 Pembacaan Nilai Kompas Arah Timur Laut

%22.0

%1000022.0

%10045

|451.45|%

=

×=

×−

=error

54

3. Pada saat kompas diputar 90 derajat arah jarum jam / menghadap timur

Gambar 4.18 Pembacaan Nilai Kompas Arah Timur

%22.0

%1000022.0

%10090

|902.90|%

=

×=

×−

=error

4. Pada saat kompas 135 derajat arah jarum jam / menghadap tenggara

Gambar 4.19 Pembacaan Nilai Kompas Arah Tenggara

%29.0

%1000029.0

%100135

|1354.135|%

=

×=

×−

=error

55

5. Pada saat kompas diputar 180 derajat arah jarum jam / menghadap selatan

Gambar 4.20 Pembacaan Nilai Kompas Arah Selatan

%27.0

%1000027.0

%100180

|1805.180|%

=

×=

×−

=error

6. Pada saat kompas diputar 225 derajat arah jarum jam / menghadap arah barat

Gambar 4.21 Pembacaan Nilai Kompas Arah Barat Daya

%27.0

%1000027.0

%100225

|2256.225|%

=

×=

×−

=error

56

7. Pada saat kompas diputar 270 derajat arah jarum jam / menghadap barat

Gambar 4.22 Pembacaan Nilai Kompas Arah Barat

%26.0

%1000026.0

%100270

|2707.270|%

=

×=

×−

=error

8. Pada saat kompas diputar 315 derajat arah jarum jam / menghadap barat laut

Gambar 4.23 Pembacaan Nilai Kompas Arah Barat Laut

%25.0

%1000025.0

%100315

|3158.315|%

=

×=

×−

=error

57

Dari data pengujian diatas, dapat dibuat tabel hasil pengujian seperti pada

tabel 4.2 dibawah ini :

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pembacaan Status Kompas Magnetic

Pembacaan Kompas No. Arah Mata Angin

Analog CMPS03 % Error

1. Utara 0 atau 360 0 0 %

2. Timur Laut 45 45.1 0.22 %

3. Timur 90 90.2 0.22 %

4. Tenggara 135 135.4 0.29 %

5. Selatan 180 180.5 0.27 %

6. Barat Daya 225 225.6 0.27 %

7. Barat 270 270.7 0.26 %

8. Barat Laut 315 315.8 0.25 %

4.3.4 Pengujian Driver Motor

Pengujian driver motor pada replika kapal ini adalah untuk mengetahui

cara kerja IC L293D dan menguji kontrol dari mikrokontroler. Sebelum

menghubungkan IC L293D dengan mikrokontroler atau memberi tegangan

terhadap IC L293D lebih dulu lakukan pengecekan jalur pada rangkaian dengan

menggunakan multimeter. Hal tersebut bertujuan untuk menghindari kesalahan

jalur atau short pada rangkaian.

Aktifkan IC L293D dengan memberi tegangan +12V pada VCC.

Hubungkan port output pada motor dan port input pada mikrokontroler. Berikut

ini adalah blok diagram pengujian mikrokontroler dan IC L293D :

Gambar 4.24 Blok Diagram Pengujian Driver Motor

Pada pengujian motor DC, ATMega8535 diisi dengan program kontrol

motor DC. Program ini digunakan untuk mengatur arah motor DC agar gerak

58

replika kapal baik berjalan maju, mundur, belok kanan dan kiri dapat sesuai

dengan perancangan sistem. Sebelum program dibuat inisialisasikan setiap port

terlebih dahulu.

Untuk dapat menjalankan motor DC sesuai dengan arah maka dapat dilihat

pada tabel berikut.

Tabel 4.3 Data Input untuk Driver Motor

Arah Port C 6

(IN 1)

Port C 7

(IN 2)

Maju 1 0

Mundur 0 1

Motor OFF 0 0

a. Program untuk mengatur arah pergerakan maju adalah

b. Program untuk mengatur arah pergerakan mundur adalah

c. Program untuk mengatur arah pergerakan belok kanan adalah

59

d. Program untuk mengatur arah pergerakan belok kiri adalah

e. Program untuk mengatur arah pergerakan berhenti adalah

4.3.5 Implementasi Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras dibuat berdasarkan perancanaan alat pada

tahap desain sistem. Beberapa perangkat keras yang dibutuhkan dalam pembuatan

prototype sistem navigasi pada replika kapal ini antara lain : Access Point, Modul

WIZ110SR, dan Minimum System. Pada tahap pembuatan prototype sistem

navigasi pada replika kapal dari segi perangkat keras, dihasilkan perangkat keras

sebagai berikut :

60

Gambar 4.25 Hasil Perancangan Perangkat Keras Sistem Navigasi

Pada gambar diatas dapat diamati beberapa perangkat seperti Minimum

System dan Modul WIZ110SR. Untuk menghubungkan komunikasi antara

Minimum System dengan Modul WIZ110SR, menggunakan port komunikasi

USART. Pada mikrokontroler AVR telah tersedia port komunikasi USART

(serial) yang dapat dihubungkan dengan port serial pada Modul WIZ110SR.

Untuk kebutuhan tersebut, dibuat juga kabel serial dengan konfigurasi straight

sebagai media untuk mengkomunikasikan hubungan antara Modul WIZ110SR

dengan Minimum System.

Sedangkan untuk komunikasi antara Access Point dengan Modul

WIZ110SR menggunakan port komunikasi TCP/IP. Sehingga untuk kebutuhan

tersebut, dibuat kabel UTP RJ45 konfigurasi straight untuk menghubungkan

perangkat Access Point dengan Modul WIZ110SR.

4.4 Pengujian Software

Pengujian software dilakukan dengan cara menguji program komunikasi

yang telah dibuat ke dalam bahasa pemograman Visual Basic apakah dapat

bekerja dengan baik. Pada tahap ini akan dijelaskan pembuatan prototype sistem

navigasi pada replika kapal dari segi perangkat lunaknya. Selain itu juga akan

dijelaskan beberapa pengaturan konfigurasi penggunaan sistem kendali tersebut.

Modul

WIZ110SR

Minimum

System

MAX

RS232

Komunikasi

Serial

61

Pada akhir tahap implementasi sistem, juga akan dijelaskan tahap

pengujian sistem navigasi secara keseluruhan dengan menggunakan aplikasi yang

telah dirancang sebelumnya.

4.4.1 Tahap Pembuatan Aplikasi

Aplikasi dirancang dan dibuat menggunakan program Microsoft Visual

Basic. Aplikasi dibuat menggunakan beberapa toolbox pada Visual basic, seperti

Command Button, Label, TextBox, ComboBox, Winsock Control dan beberapa

komponen pelengkap lainnya.

Berdasarkan perancangan tersebut, maka didapatkan hasil pembuatan

program sebagai berikut :

Gambar 4.26 Tampilan Utama Program Aplikasi

62

4.4.2 Tahap Memulai Koneksi

Setelah sistem navigasi diintegrasikan pada replika kapal, dilakukan tahap

koneksi antara sistem kendali dengan aplikasi yang telah dibuat. Langkah

koneksinya sebagai berikut :

1. Pengaturan Konfigurasi pada Perangkat Keras

Beberapa perangkat yang harus dikonfigurasi antara lain : Access Point,

Modul WIZ110SR. Pengaturan pada modul WIZ110SR akan dijelaskan pada

lampiran 2 laporan ini. Pengaturan Access Point menggunakan aplikasi web

browser untuk mengatur konfigurasi Access Point. Sedangkan pengaturan pada

modul WIZ110SR menggunakan aplikasi WIZ110SR Configuration Tool yang

disertakan ketika kita membeli modul.

2. Koneksi Aplikasi dengan Replika Kapal

Langkah pengaturan aplikasi yang selanjutnya adalah mengatur

konfigurasi IP Address dan Port yang digunakan pada replika kapal. IP Address

yang diinputkan merupakan IP Address tujuan yaitu IP Address replika kapal,

dalam hal ini menggunakan IP 192.168.0.8 dengan nilai Port 5000.

Gambar 4.27 Field untuk Pengisian IP Address dan Port

63

Gambar 4.28 Pengaturan IP Address dan Port

Apabila konfigurasi telah dilakukan, maka dapat kita klik tombol Connect

untuk memulai koneksi dengan replika kapal. Namun apabila kita belum

mengkonfigurasi kemudian melakukan penekanan tombol, maka akan tampil

pesan peringatan sebagai berikut :

Gambar 4.29 Pesan Peringatan Konfigurasi

Source code pengaturan IP Address dan koneksi replika kapal adalah

sebagai berikut :

Menentukan

IP Address

dan Port

Connect

Button

64

Gambar 4.30 Aplikasi Telah Sukses Terhubung dengan Replika Kapal

Nilai IP Address dan Port yang diinputkan pada menu pengaturan IP

merupakan nilai yang telah dikonfigurasikan pada modul WIZ110SR ketika

pertama kali kita mengatur konfigurasi modul. Nilai IP Address dapat kita

konfigurasi sesuai dengan kebutuhan (menggunakan standar pengaturan pada

jaringan komputer). Sedangkan untuk nilai Port yang diizinkan adalah nilai Port

yang bebas (nilai Port yang tidak digunakan oleh service pada Windows).

3. Pengujian Pengiriman Data

Kemudian setelah laptop terkoneksi dengan replika kapal, maka

selanjutnya operator dapat mengendalikan replika kapal dengan menggunakan

mouse maupun keyboard.

Tampilan antarmuka untuk pengendalian replika kapal adalah sebagai

berikut :

Gambar 4.31 Tampilan Tombol Instruksi

Indikator

Koneksi

Indikator

65

Pada antarmuka tombol instruksi tersebut, terdapat 7 (tujuh) buah tombol

yang dapat difungsikan untuk mengendalikan pergerakan replika kapal. Fungsi

kelima tombol tersebut antara lain :

a. Tombol FORWARD, untuk instruksi maju.

b. Tombol BACKWARD, untuk instruksi mundur.

c. Tombol RIGHT, untuk instruksi belok kanan.

d. Tombol LEFT, untuk instruksi belok kiri.

e. Tombol STOP, untuk instruksi berhenti.

f. Tombol LURUS, untuk instruksi maju lurus.

g. Tombol DATA, untuk menampilkan data terakhir.

Selain menggunakan mouse, program aplikasi ini juga memanfaatkan

tombol keyboard sebagai kontrol gerak. Event keyboard yang digunakan ada dua

kondisi, yaitu, kondisi ketika tombol pada keyboard ditekan dan kondisi ketika

operator melepas penekanan tombol. Kedua kondisi tersebut dapat berlangsung

jika pointer aktif di TextBox informasi. Indikator tombol juga dapat diamati

melalui pesan teks.

Deskripsi instruksi menggunakan penekanan tombol adalah sebagai

berikut :

a. Tombol ↑, untuk instruksi maju.

b. Tombol ↓, untuk instruksi mundur.

c. Tombol →, untuk instruksi belok kanan.

d. Tombol ←, untuk instruksi belok kiri.

e. Tombol spasi, untuk instruksi berhenti.

f. Tombol M, untuk instruksi maju lurus.

g. Tombol U, untuk menampilkan data terakhir.

66

Untuk mengetahui source code pengendalian dapat diamati pada salah satu

sub tombol gerak.

Pada pemograman Visual Basic, instruksi penekanan oleh tombol dapat

dipanggil menggunakan event KeyDown. Contoh implementasi penekanan tombol

pada program , adalah sebagai berikut :

67

Sedangkan untuk kondisi ketika tombol dilepas, maka instruksi yang

diberikan adalah sama. Yaitu memberikan instruksi untuk berhenti. Sehingga

untuk kondisi ketika tombol-tombol tersebut dilepas, adalah berhenti. Pada

pemograman Visual Basic, kondisi ketika tombol dilepas menggunakan event

KeyUp. Contoh source code yang mendeskripsikan kondisi tersebut adalah

sebagai berikut :

Perubahan arah hadap replika kapal juga dapat diamati melalui tampilan

kompas. Data yang ditampilkan adalah data yang diterima dari sensor Compass

CMP03 yang berada pada replika kapal. Sensor tersebut akan terus mengirim data

arah hadap replika kapal terbaru.

Gambar 4.32 Tampilan Kompas

68

Source code yang menampilkan data kompas adalah sebagai berikut :

Untuk mengakhiri dan keluar dari program aplikasi sistem navigasi, maka

operator terlebih dahulu harus memutuskan koneksi dengan client. Apabila

operator keluar dari program tanpa memutuskan koneksi terlebih dahulu, maka

akan tampil pesan peringatan sebagai berikut :

Gambar 4.33 Pesan Peringatan Disconnection

4.5 Implementasi Sistem Secara Keseluruhan

Pengujian secara keseluruhan ini merupakan pengujian yang dilakukan

dengan cara menggabungkan seluruh sistem perangkat keras (hardware),

mekanik, dan sistem perangkat lunak (software). Setelah semua sudah disiapkan,

makan prototype sistem navigasi pada replika kapal siap diuji.

Pertama saklar dihidupkan, maka sistem akan berjalan. Kemudian tunggu

beberapa detik hingga lampu indikator LAN dan WLAN pada Access Point

menyala, lalu sambungkan koneksi dari laptop dengan Minimum System pada

replika kapal. Setelah tersambung, kirimkan instruksi yang telah ditentukan, maka

replika kapal akan dengan sendirinya mengikuti instruksi tersebut. Data yang

dikirim adalah berupa karakter huruf, setiap karakter tersebut mewakili satu

perintah gerakan.

69

Data-data yang dikirim tersebut adalah :

1. Karakter w untuk maju

2. Karakter s untuk berhenti

3. Karakter z untuk mundur

4. Karakter d untuk belok kanan

5. Karakter a untuk belok kiri

6. Karakter m untuk maju lurus

7. Karakter u untuk menampilkan data terakhir

(MAJU) (BELOK KIRI) (BELOK KANAN)

Gambar 4.34 Pergerakan Replika Kapal Saat Mendapatkan Instruksi

Replika kapal dilengkapi dengan sensor Compass CMPS03 yang akan

terus menerus mengirim data. Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah

sensor berfungsi dan dapat mengirim data pada operator.

4.6 Analisis Keseluruhan Sistem

Prototype sistem navigasi replika kapal akan dapat bekerja jika semua

sistem telah dalam kondisi ON dan replika kapal mendapatkan instruksi dari

operator. Pemasangan sensor posisi Compass CMPS03 membantu operator untuk

mengetahui arah hadap replika kapal.

Komunikasi antara Minimum System dengan Access Point bekerja melalui

media transmisi nirkabel. Sinyal yang diberikan oleh Access Point akan diterima

sebagai media komunikasi data dari laptop ke mikrokontroler. Data yang berupa

karakter tersebut, akan dikirim melalui sinyal yang ditransmisikan oleh Access

Point tersebut. Karakter yang dikirim merupakan karakter dalam format 8-bit.

70

Sesuai dengan teori pada sistem komunikasi serial bahwa data dikirimkan secara

berurutan yaitu bit per bit, satu diikuti oleh bit berikutnya. Kemudian penerima

merakit kembali arus bit-bit yang datang ke dalam bentuk karakter.

Komunikasi antara laptop dan Access Point menggunakan protokol yang

dinamakan dengan TCP/IP. Dengan menggunakan protokol ini program aplikasi

yang akan digunakan dapat berkomunikasi dengan Access Point agar dapat

melanjutkan instruksi yang dimiliki ke Minimum System. Interface jaringan yang

mampu mengkomunikasikan antar titik tersebut disebut dengan Socket.

Untuk pemograman aplikasi berbasis Windows, maka komponen API yang

sering digunakan adalah Winsock (Windows Socket API) yang mendukung

standard TCP/IP. Pada pemograman Visual Basic telah disediakan kontrol

Winsock untuk mengembangkan aplikasi socket.

71

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari seluruh laporan di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa :

1. Sistem navigasi pada mikrokontroler AVR dirancang menggunakan protokol

komunikasi USART.

2. Gelombang wireless dapat digunakan untuk mengontrol perangkat elektronik.

3. Modul WIZ110SR mampu mengakomodasi komunikasi antara Access Point

dengan Mikrokontroler AVR.

4. Pemograman Visual Basic mampu mengakomodasi komunikasi data melalui

protokol TCP/IP.

5. Prototype belum mampu mengakomodasi auto pilot.

5.2 Saran

Saran untuk pengembangan Tugas Akhir ini antara lain :

1. Sistem navigasi dapat dikembangkan pada sistem jaringan internet atau satelit

sehingga memperluas daerah jangkauan kendali perangkat.

2. Pengembangan aplikasi sistem navigasi berbasis mobile menggunakan

perangkat PDA atau sejenisnya.

3. Sebaiknya ditambahkan kamera pada prototype untuk mempermudah

pengontrolan.

4. Untuk pengembangan selanjutnya dapat menambahkan program auto pilot.

72

DAFTAR PUSTAKA

Budiharto, Widodo. 2008. 10 Proyek Robot Spektakuler. Jakarta : PT Elex

Media Komputindo.

Budiharto, Widodo. 2006. Belajar Sendiri Membuat Robot Cerdas. Jakarta :

PT Elex Media Komputindo.

Budiharto, Widodo. 2007. Panduan Praktikum Mikrokontroller AVR

ATMega 16. Jakarta : PT. Elex Media Komputindo Kelompok Gramedia.

Fauzi, Muhammad Nurul. 2009. Sistem Navigasi Pada Wahana Bawah Air

Tanpa Awak. Surabaya : Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.

Hadi, Nur Rahman. 2009. Rancang Bangun Robot Menggunakan Kendali

Wireless Berbasis Mikrokontroler AVR (Sistem Kendali Robot).

Jember : Politeknik Negeri Jember.

Huda, Muhammad Nuril. 2009. Rancang Bangun Robot Menggunakan

Kendali Wireless Berbasis Mikrokontroler AVR (Sistem Mekanik

Robot). Jember : Politeknik Negeri Jember.

Sigit, Riyanto. 2007. Robotika, Sensor & Aktuator Persiapan Lomba Kontes

Robot Indonesia dan Kontes Robot Cerdas Indonesia. Yogyakarta :

Graha Ilmu.

73

Lampiran 1. Dokumentasi

Foto 1. Minimum System pada replika kapal

Foto 2. Sensor Compass CMPS03 dan Driver Motor

74

Foto 3. Replika kapal

Foto 4. Replika kapal ketika di air

75

Lampiran 2. Datasheet Register CMPS03

Register Function 0 Software Revision Number

1 Compass Bearing as a byte, i.e. 0-255 for a full circle

2, 3 Compass Bearing as a word, i.e. 0-3599 for a full circle, representing 0-359.9 degrees

4, 5 Internal Test – Sensor1 difference signal – 16 bit signed word

6, 7 Internal Test – Sensor2 difference signal – 16 bit signed word

8, 9 Internal Test – Calibration value 1 – 16 bit signed word

10, 11 Internal Test – Calibration value 2 – 16 bit signed word 12 Unused – Read as Zero

13 Unused – Read as Zero

14 Unused – Read as Undefined

15 Calibrate Command – Write 255 to perform calibration step. See text

76

Lampiran 3. Pengaturan Port pada Modul WIZ110SR

1. Pengaturan Konfigurasi pada Port TCP/IP

Untuk dapat melakukan pengaturan terhadap Port TCP/IP pada modul

WIZ110SR ini, dapat digunakan aplikasi WIZ Configuration Tool ver 2.1.0. Pada

menu tampilan awal digunakan menu Network, sehingga akan tampil menu

pilihan sebagai berikut :

Gambar 2.1 Menu Pengaturan TCP/IP

Langkah-langkah koneksi Modul WIZ110SR dengan komputer melalui Port

TCP/IP, sebagai berikut :

1. Modul WIZ110SR ini dihubungkan dengan komputer melalui Port TCP/IP

menggunakan kabel RJ45 Cross Hair.

2. Pilih tombol Search, untuk mengetahui konfigurasi awal yang telah ada.

3. Kemudian untuk dapat merubah konfigurasi yang telah ada, dapat

menggunakan pilihan-pilihan menu yang tersedia.

77

Berikut adalah konfigurasi yang digunakan :

1. IP Configuration Method, menggunakan pilihan Static

2. Local IP, menggunakan nilai 192.168.0.8

3. Port, menggunakan 5000

4. Subnet, menggunakan nilai 255.255.255.0

5. Gateway, menggunakan nilai 192.168.0.1

6. Operation Mode, menggunakan pilihan Server

Gambar 2.2 Pengaturan pada Port TCP/IP

Kemudian setelah semua pengaturan selesai dilakukan, tahap selanjutnya

menyimpan konfigurasi tersebut. Yaitu dengan cara memilih tombol Setting.

Maka secara langsung konfigurasi telah tersimpan.

78

2. Pengaturan pada Port Serial

Untuk melakukan pengaturan pada port serial, pada menu tampilan awal

digunakan menu Serial. Sehingga akan tampil pilihan menu sebagai berikut :

Gambar 2.3 Menu Pengaturan Port Serial

Langkah-langkah untuk menghubungkan modul WIZ110SR dengan

komputer via Port Serial adalah sebagai berikut :

1. Modul WIZ110SR dihubungkan dengan komputer melalui port serial

menggunakan kabel Straight.

2. Pilih tombol Search, untuk mengetahui konfigurasi awal yang telah ada.

3. Kemudian untuk merubah konfigurasi yang telah ada, dapat menggunakan

pilihan-pilihan menu yang ada.

79

Berikut adalah konfigurasi yang digunakan :

1. Speed, menggunakan pilihan nilai 2400

2. DataBit, menggunakan pilihan nilai 8

3. Parity, menggunakan None

4. Stop Bit, menggunakan pilihan nilai 1

5. Flow, menggunakan pilihan None

Gambar 2.4 Pengaturan pada Port Serial

Kemudian setelah semua pengaturan selesai dilakukan, tahap selanjutnya

menyimpan konfigurasi tersebut. Yaitu dengan cara memilih tombol Setting.

Maka secara langsung konfigurasi telah tersimpan.

80

Lampiran 4. Source Code Program Utama

'***** PROTOTYPE SISTEM NAVIGASI KAPAL *****

'============== DEDY FITRANTO ==============

'================ D3 407 093 ===============

$regfile = "m8535.dat"

$crystal = 4000000

$baud = 9600

$lib "lcd4.lbx"

Config Lcdpin = Pin , Rs = Portb.0 , E = Portb.2 , Db4 = Portb.4 , Db5 = Portb.5 ,

Db6 = Portb.6 , Db7 = Portb.7

Config Lcd = 16 * 2

Config Sda = Portc.1

Config Scl = Portc.0

Config Porta = Output

Config Pinc.6 = Output

Config Pinc.7 = Output

Up Alias Portc.6

Down Alias Portc.7

Declare Sub Baca_kompas

Dim Data_i2c As Byte

Dim Derajat As Single

Dim I As String * 1

Dim Arah As String * 8

Dim A As Word

Dim X As Word

Dim Y As Word

Dim Z As Word

Inisialisasi:

I2cinit

Const Faktor = 1.41176471

X = 7

Y = 7

81

Do

Cursor Off Noblink

Cls

Locate 1 , 1 : Lcd "BismillaH"

Call Baca_kompas()

A = Data_i2c

Arah = Fusing(derajat , "##.")

Print Arah

Locate 2 , 1 : Lcd Arah

Locate 2 , 7 : Lcd "derajat"

Waitms 30

I = Waitkey()

If I = "w" Then

Gosub Forward

Else

If I = "s" Then

Gosub Stop1

Else

If I = "z" Then

Gosub Backward

Else

If I = "d" Then

Gosub Right1

Else

If I = "a" Then

Gosub Left1

Else

If I = "m" Then

Gosub Lurus

Else

If I = "u" Then

Call Baca_kompas()

End If

End If

End If

End If

End If

End If

End If

82

Loop '

Return

End

'=========================================

' READ COMPASS

'=========================================

Sub Baca_kompas()

I2cstart

I2cwbyte &HC0 'alamat Device Compass Tulis

I2cwbyte 1 'AKSES REGISTER 1

I2cstart

I2cwbyte &HC1 'alamat Device Compass Baca

I2crbyte Data_i2c , Nack

I2cstop

Waitms 1

Derajat = A * Faktor

End Sub

'========================================

'DIRECTION

'========================================

Forward:

Up = 1

Down = 0

Return

Backward:

Up = 0

Down = 1

Return

Stop1:

Up = 0

Down = 0

For X = 1 To Y

Pulseout Porta , 0 , 300

Waitms 1

Next

Return

83

Right1:

For X = 1 To Y

Pulseout Porta , 0 , 100

Waitms 1

Next

Return

Left1:

For X = 1 To Y

Pulseout Porta , 0 , 500

Waitms 1

Next

Return

Lurus:

Up = 1

Down = 0

For X = 1 To Y

Pulseout Porta , 0 , 300

Waitms 1

Next

Return

84

Lampiran 5. Source Code Aplikasi Sistem Navigasi Kapal

Private Sub bconn_Click()

If Combo1.Text = "" Or Combo2.Text = "" Then

MsgBox ("Not Connected, Please Set IP and Port")

If Winsock1.State <> sckClosed Then

Winsock1.Close

End If

End If

Winsock1.RemoteHost = Combo1.Text

Winsock1.RemotePort = Combo2.Text

Winsock1.Connect

bdisconn.Enabled = True

bconn.Enabled = False

Shape1.FillColor = vbGreen

info.SetFocus

If Combo1.Text = "" Or Combo2.Text = "" Then

MsgBox ("Not Connected")

End If

End Sub

Private Sub bdisconn_Click()

bconn.Enabled = True

bdisconn.Enabled = False

Combo1.Text = ""

Combo2.Text = ""

Winsock1.Close

If Winsock1.State = 0 Then

Shape1.FillColor = vbRed

End If

End Sub

Private Sub data_Click()

Dim derajat As String

If Winsock1.State <> sckClosed Then

Winsock1.SendData ("u") + vbCr

info.Text = "DATA"

Winsock1.GetData derajat

kompas.Text = kompas.Text & derajat

Else

85

MsgBox ("Not Connected")

End If

info.SetFocus

End Sub

Private Sub info_KeyDown(KeyCode As Integer, Shift As Integer)

If KeyCode = vbKeyUp Then

Call forward_Click

End If

If KeyCode = vbKeyLeft Then

Call left_Click

End If

If KeyCode = vbKeyRight Then

Call right_Click

End If

If KeyCode = vbKeyDown Then

Call backward_Click

End If

If KeyCode = vbKeySpace Then

Call stop_Click

End If

If KeyCode = vbKeyU Then

Call data_Click

End If

End Sub

Private Sub info_KeyUp(KeyCode As Integer, Shift As Integer)

If KeyCode = vbKeyUp Then

Call stop_Click

End If

If KeyCode = vbKeyLeft Then

Call stop_Click

End If

If KeyCode = vbKeyRight Then

Call stop_Click

End If

If KeyCode = vbKeyDown Then

Call stop_Click

End If

If KeyCode = vbKeySpace Then

86

Call stop_Click

End If

End Sub

Private Sub exit_Click()

If bdisconn.Enabled = True Then

MsgBox ("Please Disconnection")

Else

Unload Me

End If

End Sub

Private Sub Form_Load()

bdisconn.Enabled = False

End Sub

Private Sub forward_Click()

If Winsock1.State <> sckClosed Then

Winsock1.SendData ("w") + vbCr

info.Text = "MOVING FORWARD"

Else

MsgBox ("Not Connected")

End If

info.SetFocus

End Sub

Private Sub stop_Click()

If Winsock1.State <> sckClosed Then

Winsock1.SendData ("s") + vbCr

info.Text = "STOP"

Else

MsgBox ("Not Connected")

End If

info.SetFocus

End Sub

Private Sub backward_Click()

If Winsock1.State <> sckClosed Then

Winsock1.SendData ("z") + vbCr

info.Text = "MOVING BACKWARD"

87

Else

MsgBox ("Not Connected")

End If

info.SetFocus

End Sub

Private Sub right_Click()

If Winsock1.State <> sckClosed Then

Winsock1.SendData ("d") + vbCr

info.Text = "MOVING RIGHT"

Else

MsgBox ("Not Connected")

End If

info.SetFocus

End Sub

Private Sub left_Click()

If Winsock1.State <> sckClosed Then

Winsock1.SendData ("a") + vbCr

info.Text = "MOVING LEFT"

Else

MsgBox ("Not Connected")

End If

info.SetFocus

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Label5.Caption = Time

Label4.Caption = Date

End Sub

Private Sub Winsock1_Close()

Shape1.FillColor = vbRed

End Sub

Private Sub Winsock1_Connect()

Shape1.FillColor = vbGreen

End Sub

Private Sub Winsock1_ConnectionRequest(ByVal requestID As Long)

88

If Winsock1.State <> sckClosed Then

Winsock1.Close

End If

Winsock1.Accept requestID

Shape1.FillColor = vbGreen

End Sub

Private Sub Winsock1_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)

Dim derajat As String

Winsock1.GetData derajat

kompas.Text = kompas.Text & derajat

End Sub

PROFIL PENULIS

Nama : DEDY FITRANTO

Tempat / Tanggal Lahir : Ponorogo, 8 Mei 1989

Alamat : Perumahan Bojonegoro Permai Blok Q. 20

Telp. / HP : (0353) 888180 / 081231372969

Hobby : Baca Koran, Denger Musik, Robot-Robotan

E-mail : myhave08@yahoo.com

Riwayat Pendidikan :

• TK Trisula I Tahun 1993 - 1995

• SDN Kadipaten I Tahun 1995 - 2001

• SMPN 1 Bojonegoro Tahun 2001 - 2004

• SMAN 1 Bojonegoro Tahun 2004 - 2007

• Politeknik Negeri Jember Tahun 2007 - 2010