Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013 7 ” SISTEM

” SISTEM PENGAMAN PINTU DENGAN KUNCI DIGITAL BERBASIS
MIKROKONTROLER Atmega16 DAN IC SUARA ISD 2590 DILENGKAPI
TAMPILAN LCD”
Rurllyanto Mailoa(1),Sugeng Dwi Riyanto(2), Wahyu Hidayat(3)
(1) Mahasiswa, (2) Staf Pengajar, (3) Staf Pengajar
“Program Studi Teknik Elektronika, Politeknik Cilacap”
Jalan Dr. Soetomo – Sidakaya – Cilacap
2013
Abstract
Technology of space security system can eliminate theft and help human activity become easier
and more practical. The purpose of making “digital safe-lock system using ATmega16
microcontroller and ISD 2590 voice IC on a LCD” is as a tool than can be used to secure the
room from theft or undesired actions.
The method used in building “digital safe-lock system using ATmega16 microcontroller and
ISD 2590 voice IC on a LCD” The tool design of this project consists of hardware and software.
The hadware consists of power supply, minimum system of ATmega16, 4x4 keypad, LCD, Solenoid
driver and ISD 2590 IC to produce voice. The software uses AVR programming application. The
data analysis is done by testing the machine performance, either by using voltage measurement or
mocrocontroller measurement.
The result and the performance of the tool design has shown a good result of 80% accuracy
level of 5-time experiments.
Keywords: Digital lock, ATmega16 Microcontroller, ISD 2590 Voice IC, LCD
1. Pendahuluan
Perkembangan zaman yang semakin maju, banyak peralatan yang mempermudah berbagai
aktivitas manusia. Hal inilah yang mendorong perkembangan teknologi untuk menghasilkan
inovasi berbagai alat untuk mempermudah kegiatan manusia bahkan menggantikan peran manusia
dalam suatu fungsi tertentu. Teknologi memegang peran penting di era modernisasi seperti saat ini,
dimana teknologi menjadi bagian yang tidak dapat dipisahkan dalam kehidupan sehari-hari.
Pintu merupakan bagian yang sangat penting dalam suatu rumah, kantor dan ruangan. Sebab
pintu adalah lapis pertama untuk melindungi isi ruangan. oleh karena itu sebuah pintu harus
memiliki sistem keamanan, salah satu sistem keamanan pada pintu menggunakan kunci yang
sering ada di pasaran, kunci memiliki bermacam model dalam jenis kunci seperti kita ketahui pada
zaman dahulu, lobang kunci memilikiki bentuk ukuran cukup besar dan juga didukung oleh
kuncinya yang cukup besar hal tersebut tidak luput juga dari tindak kriminal seperti penggandaan
kunci yang marak terjadi. oleh karena itu para perancang kunci pintu, merancang kunci pintu yang
lubangnya kecil dan juga banyak sekali sela-sela lubang pintu, banyak batang- batang tembaga
atau besi untuk sistem keamanan pintu agar tidak dapat digandakan seperti model yang dahulu.
Para pelaku tindak kriminal memiliki cara untuk mengatasi masalah tersebut sehingga sangat sulit
untuk melindungi rumah terutama pintu rumah.
Dari beberapa hal di atas maka penulis mengambil judul “Sistem pengaman pintu dengan kunci
digital berbasis mikrokontroler ATmega16 dan IC suara ISD 2590 dilengkapi tampilan LCD”.
Kelebihan pengaman pintu ini delingkapi keypad dengan kunci digital dan lcd dengan
penampilnya dan dapat menampilkan suara jika paswor benar atu salah.
2. Dasar Teori
2.1. Mikrokontroler Atmega16
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
7
Dalam perancangan alat digunakan mikrokontroler jenis ATmega16 sebagai pengendali
utama dalam sistem kerja alat.
ATmega16 memiliki 40 pin yang terdiri dari Port A, Port B, Port C, Port D, Vcc, Gnd, Avcc,
Reset, Xtal, Aref. Konfigurasi dan penjelasan pin ATmega16 akan dijelaskan pada uraian di
bawah ini.
a.VCC merupakan pin masukan positif catudaya. Setiap peralatan elektronika digital tentunya
butuh sumber catu daya yang umumnya sebesar 5 V, itulah sebabnya di PCB kit rangkaian
mikrokontroler selalu dipasang IC regulator 7805.
b.GND sebagai PIN ground.
c. Port A (PA0 ... PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram sebagai pin masukan
ADC.
d.Port B (PB0 ... PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter,
Komparator Analog, dan SPI.
f. Port C (PC0 ... PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator
analog, dan Timer Oscilator.
g.Port D (PD0 ... PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator
analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
h.Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler ke kondisi semula.
i. XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal. Suatu mikrokontroler membutuhkan
sumber detak (clock) agar dapat mengeksekusi intruksi yang ada di memori. Semakin tinggi
nilai kristalnya, maka semakin cepat pula mikrokontroler tersebut dalam mengeksekusi program.
j. AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC.
k.AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.
(XCK/T0) PB0
1
40
PA0 (ADC0)
(T1) PB1
2
39
PA1 (ADC1)
(INT2/AIN0) PB2
3
38
PA2 (ADC2)
(OC0/AIN1) PB3
4
37
PA3 (ADC3)
(SS) PB4
5
36
PA4 (ADC4)
(MOSI) PB5
6
35
PA5 (ADC5)
(MISO) PB6
7
34
PA6 (ADC6)
(SCK) PB7
8
33
PA7 (ADC7)
RESET
9
32
AREF
31
GND
VCC
10
ATmega
16
GND
11
30
AVCC
XTAL2
12
29
PC7 (TOSC2)
PC6 (TOSC1)
XTAL1
13
28
(RXD) PD0
14
27
PC5 (TDI)
(TXD) PD1
15
26
PC4 (TDO)
(INT0) PD2
16
25
PC3 (TMS)
(INT1) PD3
17
24
PC2 (TCK)
(OC1B) PD4
18
23
PC1 (SDA)
(OC1A) PD5
19
22
PC0 (SCL)
(ICP) PD6
20
21
PD7 (OC20)
Gambar 2.1. Pin ATmega16
2.2. LCD Karakter 2x16
LCD (Liquid Cristal Display) adalah output tampilan yang terbuat dari kristal cair yang dapat
menampilkan karakter-karakter sesuai instruksi yang diberikan dari mikrokontroler. Pada alat ini
LCD yang digunakan adalah LCD dot matriks 2 x 16 karakter. LCD merupakan media tampilan
yang digunakan untuk menampilkan angka, huruf, dan grafik. LCD banyak digunakan karena
memiliki banyak keuntungan diantaranya dapat menampilkan data baik data digital maupun
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
8
analog dalam bentuk grafik, bentuknya yang tipis, mudah dalam pengoperasian, membutuhkan
tegangan yang kecil, dan dapat menampilkan berbagai karakter.
A
VDD
5
VCC
1
E
14
K
13
RS
DB7
12
VSS
DB6
11
R/W
DB4
P7
P6
DB5
LCD 2X16
LCD 2X16
16
4
6
3
15
2
+5V
P5
P4
P3
P2
P1
P0
Gambar 3. Rangkaian LCD karakter 2x16 dengan ATmega16
Pin nomor 3, 4, 5, 11, 12, 13, 14, LCD terhubung dengan port mikrokontroler, pin 1 ke ground
dan pin 2 ke tegangan sumber +5VDC dan pin 15 terhubung dengan sumber +5VDC dan pin 16
terhubung dengan ground untuk menghidupkan led di backlight LCD.
2.3. Solenoid Magnetik
Solenoid adalah merupakan suatu komponen elektro yang berkerja berdasarkan sistem
elektromagnetis, sehingga di dalam solenoid terdapat kawat penghantar yang dililitkan pada inti
besi dan solenoid itu sendiri mempunyai sebatang besi yang digunakan sebagai penarik atau tuas.
Apabila penghantar yang dililitkan pada inti besi dialiri listrik maka lilitan tersebut mengeluarkan
medan magnet sehingga dapat menarik batang besi.
Gambar 2.3. Solenoid magnetik
2.4. Keypad 4x4
Rangkaian keypad dalam perencanaan ini menggunakan keypad matrik 4x4. Dari tomboltombol Keypad tersebut apabila ditekan akan terbentuk karakter angka (1 sampai 9, 0, *, #, A, B,
C, D), yang digunakan sebagai masukan dari mikrokontroler. pada keypad ini berfungsi sebaga
masukan terhadap mikrokontroler yang digunakan untuk memasukan password pada angak 0
sampai 9, dalam mikrokontroler ini memiliki 8 bit sehingga dalam memasukan password
maksimal 8 digit angka, sedangkan fungsi dari (C, #, A) yaitu (C) sebagai kondisi clock atau
mengunci, (#) sebagai kondisi open atau membuka, (A) sebagai kondisi delet atau menghapus digit
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
9
password yang salah. Rangkaian keypad 4x4 dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 3.7.
Menunjukan rangkaian keypad 4x4.
Gambar 2.4. Tombol keypad 4x4
2.5. IC ISD 2590
IC ISD (Information Storage Device) adalah sebuah IC yang dapat menyimpan atau
mengeluarkan pesan. Dalam hal ini penulis menggunakan tipe ISD 2590 yang mempunyai
kapasitas penyimpanan selama 90 detik. Rangkaian dalam dari ISD 2590 terdiri dari osilator,
preamplifier, microphone, pengontrol gain otomatis, filter penghalus, dan amplifier untuk
speaker. Sebagai tambahan, IC ini dapat dibuat bekerja dengan pengontrol seperti
mikrokontroler, dalam hal ini penulis menggunakan mikrokonroller ATmega16, yang dapat
menyimpan atau mengeluarkan pesan-pesan yang terekam dengan metode pengalamatan.[4]
Gambar 2.5. IC ISD 2590
2.6. Rangkaian Power Supply
Power Supply adalah perangkat keras yang berfungsi untuk menyuplai tegangan langsung
kekomponen. Pada catu daya yang digunakan menggunakan regulator IC 7809. Regulator
tersebut sebagai penstabil tegangan supaya didapat output yang maksimal. IC 7809 berfungsi
sebagai penstabil tegangan output sebesar 9 volt DC. Catu daya yang mengeluarkan tegangan
output 9 volt DC digunakan untum menghidupkan atau memberikan daya kepada mikrokontroler,
sedangkan pada catu daya yang menghasilkan output tegangan 12 volt DC digunakan untuk
memberikan daya ke driver relay untuk menghidupkan solenoid yang memiliki teganagn 12 volt
DC. Rangkaian power supply dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 3.5. Menunjukan
rangkaian power supply.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
10
Gambar2.Rangkaian Power Supply
3.
RANCANGAN SISTEM
3.1. SUSUNAN BLOK DIAGRAM
Perancangan sistem pengaman pintu dengan kunci digital berbasis mikrokontroler ATmega16
dan IC suara ISD 2590 dilengkapi tampilan LCD secara keseluruhan dapat dijelaskan melalui blok
diagram pada Gambar 3.1 di bawah ini.
Gambar 3.1 Diagram blok
3.2. Rangkaian Driver Relay
Rangkaian driver relay ini mengunakan relay SPDT (Single Pole Double Throw), Pole :
banyaknya contact yang dimiliki oleh relay, Throw : banyaknya kondisi (state) yang mungkin
dimiliki contact. Relay ini implementasi logika kontrol dalam suatu sistem. Sebagai “bahasa
pemrograman” digunakan konfigurasi yang disebut ladder diagram atau relay ladder logic. Driver
relay ini akan mengaktifkan solenoid ketika menadapatkan perintah atau logika satu (1) dari
mikrokontroler ketika keypad memberikan masukan ke mikrokontroler.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
11
Gambar 3.2 Rangkaian Driver Relay SPDT (Single Pole Double Throw)
3.3. Perancangan PerangkatLunak (Software)
Rangkaian push button mengunakan rangkaian active low, yaitu ketika push button berlogic (0) akan aktif dan ketika ber-logic (1) akan tidak aktif. Rangkaian active low adalah ketika
push button di supply dengan tegangan +5 V dan kaki satunya menuju ke pin mikrokontroler
ATmega16.
Gambar 3.3 Rangkaian push button
3.3. Perancangan Disain Alat
Disain alat (box) berfungsi sebagai tempat untuk meletakan rangkaian-rangkaian seperti :
LCD karakter 2x16, Mikrokontroler ATmega16, keypad, driver relay, dan rangkaian IC ISD
2590. box sendiri berukuran 150mm(p), 99mm(l), dan 45mm(t), dan box ini bisa dipasang di
pintu. Contoh gambar portable box dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Gambar 3.9. Disain Alat
4. PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1. Pengujian keypad
Tombol
1
2
3
4
5
6
PortA
0
0
1
1
0
1
1
PortA
1
1
0
1
1
0
1
PortA
2
1
1
0
1
1
0
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
PortA
3
1
1
1
1
1
1
PinA
4
0
0
0
1
1
1
PinA
5
1
1
1
0
0
0
PinA
6
1
1
1
1
1
1
PinA
7
1
1
1
1
1
1
12
7
8
9
0
A
C
#
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
Port 0C.1
01
1
11
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
Kondisi
solenoid
1
0
0
OFF
1
0
1
ON
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
0
Tabel 4.1. Pengujian Keypad
Keterangan :
Kolom : port A.0, Port A.1, Port A.2, Port A.3
Baris
: Pin A.4, Pin A.5, Pin A.6, Pin A.7
Kolom : logika 0 (low)
Baris
: logika 1 (high)
Keypad mengunakan aktif low maka kondisi pada baris Pin A.4-Pin A.7 pada kondisi logika
(1), dan pada kolom PORT A.0-PORT A.3 pada kondisi logika (0), sehinga ketika keypad akan di
tekan maka pada baris berlogika (1) berubah menjadi (0) dan keypad aktif. Dari tombol-tombol
keypad tersebut apabila ditekan akan terbentuk karakter angka (1-9, 0, *, #,A ,B ,C ,D), yang
digunakan sebagai inputan dari mikrokontroler. pada keypad ini berfungsi sebaga masukan
terhadap mikrokontroler yang digunakan untuk memasukan password pada angka 1-9, sedangkan
fungsi dari (C, #, A) yaitu (C) sebagai kondisi clock atau mengunci, (#) sebagai kondisi open atau
membuka, (A) sebagai kondisi delete atau menghapus digit password yang salah.
4.2. Pengujian Push Button
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui push button buka atau tutup pada solenoid bekerja
dengan baik, maka dilakukan pengujian pada push buttom yang di pasang pada mikrokontroler.
Port
Kondisi logic
Port C.6
Port C.7
0
1
Kondisi
Solenoid
OFF
ON
Tabel 4.2 Hasil pengujian rangkain push button
Dari hasil percobaan rangkaian push button bahwa saat kondisi Port C.6 berlogika “0”, maka
solenoid tidak aktif. Saat kondisi Port C.7 berlogika “1”, maka solenoid aktif.
4.3. Pengujian Driver Solenoid
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui driver solenoid dapat bekerja dengan baik, maka
dilakukan pengujian pada driver solenoid. Prosedur pengujian :
1. Mempersiapkan power supply dan rangkaian driver solenoid.
2. Beri tegangan pada relay sebesar 12 Vdc.
3. Amati solenoid saat Port C.1 mendapat logika.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
13
Tabel 4.3 Hasil pengujian rangkaian driver solenoid
Dari percobaan rangkaian driver solenoid bahwa saat kondisi Port C.1 berlogika “0” maka
solenoid tidak aktif dan ketika mendapat logika “1” solenoid aktif.
4.3. Pengujian IC suara ISD 2590
dapat bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian pada rangkaian IC suara. Prosedur
pengujian:
1. Mempersiapkan power supply dan rangkaian IC suara ISD 2590.
2. Beri tegangan pada rangkaian IC suara sebesar 5 Vdc.
3. Set pin mana yang akan di isi sura dengan mengaktifkanya (set pin A.8 dan pin A.7).
4. Tekan tombol reset dan start untuk merekam suara dan dekatkan suara pada microphone.
5. Amati suara pada speaker pada saat tombol start di tekan dan pada saat Port D.0 dan Port D.1
mendapatkan logika.
vcc
1 A0
VCCD 28
2 A1
VCCA 16
3 A2
4 A3
C4
0,1 µf
VSSC 12
5 A4
VSSA 13
vcc
R6
100K
R7
100K VSS
C5 22 µf
C1 0,1 µf
S1
START/PAUS
vcc
VCC
6 A5
IC ISD 2509
S1
7 A6
SP+ 14
STOP/RESET
8 A7
SP- 15
9 A8
AUX IN 11
10 A9
ANA IN 20
23 CE
ANA OUT 21
PLAYBACK/
RECORD
R4 5,1 K
ohm
24 PD
27 P/R
Port C.0
25 CEM
Port C.1
22 OVR
26 XCLK
C3 0,1
µf
MIC REF 18
MIC 17
vcc
AGC
R2
470K
ohm
C1 0,1 µP
C5 0,1 µp
19
R1
1K
ohm
C2
4,7 µP
R3
10K
ohm
C4
220 µp
ELEKTRIK
MICROPHONE
R5
10K
ohm
Gambar 4.8 Pengujian rangkaian IC suara ISD 2590
Hasil dari percobaan rangkaian IC suara ISD 2590 ditunjukan oleh tabel 4.4 seperti dibawah ini:
Port
Kondisi logic
Kondisi suara
Port D.0
0
ON
Port D.1
1
OFF
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Rangkaian IC Suara ISD 2590
5. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dan pengujian sistem pengaman pintu mengunakan password dan IC suara
ISD 2590 dapat disimpulkan bahwa:
1. Secara keseluruhan alat yang dibuat, dapat bekerja dan berfungsi sebagaimana yang
diharapkan, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai alat pengaman pintu mengunakan password.
Mikrokontoler ATmega16 sebagai pengendali utama dan solenoid magnetik sebagai pengunci
utama, alat ini cukup efisien karena membutuhkan perangkat keras yang sedikit. Dari hasil
percobaan alat yang dilakukan selama 5 kali, hasil yang didapat adalah seluruh system mampu
bekerja dengan baik dan presentase keberhasilannya adalah 80%.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
14
2. Kemampuan IC suara ISD 2590 ini digunakan untuk mengeluarkan suara ketika kondisi
password benar atau salah, hasil suara yang di keluarkan oleh speaker IC ISD 2590 ketika
mendapatkan logika dari mikrokontroler suara cukup jelas, dikarenakan rangkaian yang
digunakan IC suara ISD 2590 sudah memiliki filter penghalus dan amplifier untuk speaker.
6. SARAN
Dari hasil penelitian ini masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk
pengembangan lebih lanjut. Oleh karna itu penulis merasa perlu memberi saran-saran sebagai
berikut:
1. Fungsi dari alat, diharapkan bisa di aplikasikan untuk sistem-sistem yang lain dengan
mikrokontroler ATmega16 sebagai kendalinya.
2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik atau lebih aman dapat menggunakan solenoid lebih
dari satu.
3. Fungsi dari alat, diharapkan bisa diperluas lagi, seperti diberi alarm pringatan ketika password
dalam kondisi salah.
4. Alat ini merupakan sistem berbasis mikrokontroler, maka diperlukan perawatan berkala pada
bagian yang terpenting, terutama pengecekan catudaya 9 Volt, sehingga mencegah terjadinya
kerusakan IC.
7. DAFTAR PUSTAKA
[1]. Ario Gusti Ramakumbo, Sigit Yatmono, Muhamad Ali, Magnetic door lock menggunakan
kode pengaman berbasis ATmega328, Universitas Negeri Yogyakarta, 2012.
[2]. Ebiezer, Raden Supriyanto, Pembuka Pintu Otomatis Menggunakan AVR ATmega8535 dan
Sensor PIR, Unifersitas Gunadarma Depok.
[3]. Hadi Mokh. Sholihul, Mengenal Mikrokontroler AVR ATmega16, 2003-2008 Ilmu
Komputer.
[4]. Benny, Ramon Sahora, Aplikasi Penentuan Posisi Busway dengan Tampilan Teks Berjalan
dan Suara Berbasis IC Information Storage Device, JURNAL ILMIAH ELITE ELEKTRO,
VOL. 2, NO. 1, MARET 2011: 30-34, Politeknik Negeri Jakarta, Depok 16425.
[5]. Tomy Wijaya, PROYEK AKHIR ALAT KUNCI PINTU BERPASSWORD DENGAN
PENCATAT RIWAYAT KE BASIS DATA.
[6]. Priyo Adi Jatmiko, Sidik Noertjahjono, Sotyohadi, Pembuatan Sisem Pengendali On/Off
Peralatan Listrik via SMS Dengan Fasilitas Konfigurasi Nomor HP Berbasis ATMEGA16,
Jurnal Elektro ELTEK Vol. 3, No. 1, April 2012, Institut Teknologi Nasional Malang.
[7]. Handy Wicaksono, Relay – Prinsip dan Aplikasi, Teknik Elektro - Universitas Kristen Petra,
1996.
Jurnal INFOTEKMESIN Volume 6 Edisi Juli 2013
15