JETC, Volume 4, Nomor 1, Des 2009 SISTEM PENGENDALI DENGAN BLUETOOTH Sahabuddin Hay Dosen Fakultas Teknik Universitas Haluoleo ABSTRAK Aplikasi bluetooth sebagai pengendali ini menggunakan mikrokontroler AT89S52 sebagai basis pengendalinya. Modul untuk mengontrol kondisi robot sederhana terdiri dari 2 mode yaitu mode remote kontrol manual yang terdiri dari modul mikrokontroler AT89S52, modul LCD 16x2 dilengkapi dengan input keypad. Dan menggunakan komputer yang dilengkapi dengan program antarmuka menggunakan Microsoft Visual Basic 6.0. Robot sederhana ini dapat dijalankan jika modul bluetooth dalam keadaan terhubung walaupun modul pengontrol berada pada ruang yang berbeda. Dari pengujian yang dilakukan didapatkan alat yang digunakan dapat terkoneksi dengan jarak maksimum 10,2 m dengan kondisi tanpa halangan sedangkan dengan kondisi halangan jarak maksimum yang dapat dicakup 10 m.. Kata Kunci : Sistem Pengendali, Bluetooth sebagainya. 1. LATAR BELAKANG Teknologi menimbulkan suatu Melalui teknologi wireless yang kecenderungan untuk membuat kegiatan terus berkembang selama beberapa tahun manusia menjadi lebih mudah dan praktis. terakhir, penggunaan kabel sebagai sarana Pengendalian pengirimanMatematika, data tanpa chiper komunikasi semakin ini Kata Kunci :dan Kriptografi, substistusi, chiper dikurangi transposisi,halblockchiper, stream-chiper, sandi Caesar, sandi Vigenère menggunakan kabel (wireless) merupakan dikarenakan memiliki keterbatasan antara salah satu wujud nyata dari kecenderungan lain panjang kabel, pemasangan kabel, tersebut. Pengendalian dan pengiriman data instalasi kabel yang rumit, tidak praktis dan dengan tidak menggunakan kabel sekarang tidak fleksibel. umum menggunakan media infra merah, Teknologi Bluetooth merupakan ultrasonik, gelombang radio, laser, jaringan salah satu media pengganti kabel dan Telepon infrared link yang menghubungkan devais 578 selular (Handphone) dan Sistem Pengendali Dengan Bluetooth [Sahabuddin Hay] yang satu dan lainnya menggunakan untuk digunakan hubungan radio jarak dekat. Bluetooth programmable. sebab bersifat beroperasi pada ISM Band (Industrial, Scientific, and Medical) pada 2GHz dan 2. KAJIAN PUSTAKA didesain ringan serta mudah dibawa. 2.1 RS-232 Bluetooth dapat digabungkan dengan Pada komputer komunikasi serial perlengkapan lain dan terdapat standarisasi yang biasa digunakan adalah Port RS232, serta protokol agar membuatnya mobile, pada bagian ini akan dibahas meliputi kuat, dan tidak tergantung dari perusahaan format data, level tegangan dan konfigursi tertentu. kaki yang akan digunakan pada skripsi ini. Keunggulan bluetooth antara lain Ada dua macam komunikasi data secara berdaya rendah, mudah digunakan, transfer serial yaitu komunikasi data secara sinkron data maksimum 721Kbps, tahan terhadap dan komunikasi data secara asinkron. Pada noise komunikasi karena menggunakan frekuensi- data secara serial baik hopping. Penggunaan komputer sebagai komunikasi data secara sinkron maupun pusat pengendali, mikrokontroler sebagai komunikasi data secara asinkron pasti pengatur kerja alat dan penerima umpan membutuhkan sebuah sinyal denyut (clock) balik, serta komunikasi jaringan serial atau berbasis RS 232 merupakan salah satu reference) untuk mengendalikan aliran alternatif yang dapat diimplementasikan data. untuk memenuhi tuntutan tersebut. memutuskan kapan harus mengirim dan Komputer, dengan referensi Clock pewaktuan ini digunakan (timing untuk antarmuka kapan harus menerima bit-bit data pada berbasis GUI ( Graphical Unit Interface ) masing-masing pengirim (transmitter ) dan merupakan suatu pusat pengendali yang penerima (receiver). amat mudah dioperasikan. Sebagai tulang Berikut ilustrasi komunikasi data punggung jaringan yang menghubungkan secara sinkron maupun komunikasi data mikrokontroler, bluetooth dan komputer secara asinkron dengan cara penggunaan digunakan standar RS 232. Standar ini yang berbeda. mempunyai keunggulan antara lain murah, dan kecepatannya dapat mencapai 100 kbps. Mikrokontroler sebagai pengendali suatu alat juga relatif mudah dan fleksibel Gambar 2.1. Format Data Sinkron 579 JETC, Volume 4, Nomor 1, Des 2009 baik pada sisi pengirim (transmitter) maupun pada sisi penerima (receiver), jadi tidak ada jalur clock khusus. Untuk itu diperlukan sinkronisasi antara pengirim Gambar 2.2 Format Data Asinkron. (transmitter) dan penerima (receiver), hal Dalam komunikasi data secara sinkron, ini dilakukan dengan mengirimkan tiap semua alat menggunakan sebuah clock byte yang mengandung start bit untuk bersama yang dibangkitkan oleh sebuah menyinkronkan clock dan satu atau lebih alat atau berasal dari alat yang khusus stop bit untuk menandai akhir transmisi. digunakan sinyal Kecepatan transmisi (baud rate) dapat Pengirim dipilih bebas dalam rentang tertentu dalam (transmitter) akan mengsinkronkan semua sebuah hubungan yang merupakan jumlah bit yang dikirimkan dengan clock, dengan bit per detik yang dikirim atau diterima per kata lain tiap bit yang dikirimkan akan satuan waktu, biasanya dinyatakan dalam bernilai valid pada selang waktu tertentu satuan bits per second (bps). Baud rate setelah sebuah transisi clock (rising atau adalah jumlah kejadian yang mungkin, atau falling (receiver) perubahan data per detik. Baud rate yang menggunakan transisi clock (rising edge) umum digunakan adalah 110, 300, 1200, untuk menentukan kapan harus membaca 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600. tiap bit yang datang. Pada komunikasi data Dalam komunikasi data serial, baud rate secara sinkron untuk antarmuka (interface) dari kedua alat yang berhubungan harus yang memiliki hubungan dalam jarak yang diatur pada kecepatan yang sama. denyut sebagai (clock edge). pembangkit generator). Penerima relative jauh (>50 meter) kurang praktis Pada IBM komputer kompatibel, karena harus menyediakan jalur khusus komunikasi data serialnya dikerjakan oleh untuk mengirimkan clock dan rawan sebuah komponen yang disebut UART terkena (Universal derau (noise). Antarmuka Asynchronous Receiver / (interface) sinkron hanya berguna untuk Transmitter). IC UART 8250 dari Intel hubungan dalam jarak relatif pendek (≤ 50 merupakan salah satunya. Selain berbentuk meter) atau bahkan hubungan antara IC komponen dalam sebuah untai elektronika. mikrokontroler Pada komunikasi data secara asinkron, UART, misal keluarga mikrokontroler clock tidak dikirimkan bersama data serial, MCS-51 tetapi dibangkitkan secara sendiri-sendiri AT89S52). Bahasa pemrograman yang 580 mandiri, berbagai ada (termasuk yang macam dilengkapi AT89S51 & Sistem Pengendali Dengan Bluetooth [Sahabuddin Hay] diperlukan untuk mengirim dan menerima didesain menjadi suatu chip radio yang data secara asinkron cukup sederhana, kecil dan murah untuk mengantikan kabel tidak sesulit yang dibayangkan. dengan Pada UART, pengiriman data (baud rate) mengirimkan atau menerima dengan suatu dan fase clock pada transmitter receiver frekuensi khusus yang ditanamkan disetiap juga harus sinkron. Untuk itu diperlukan perangkat elektronik seperti komputer, sinkronisasi antara transmitter dan receiver. printer, handphone dan lainnya. Hal ini dilakukan oleh bit Start dan bit membawa Bluetooth informasi didesain untuk dengan Stop. Ketika saluran transmisi dalam frekuensi kerja pada panjang gelombang kondisi idle, output UART adalah dalam 2,4GHz (2400 – 2483,5 MHz) pita ISM keadaan logika „1‟. (Industrial – Scientific – Machine). Tabel 1. Konfigurasi Kaki dan Nama Frekuensi ini dapat mentransmisikan suara Sinyal Konektor Serial DB-9. dan data dengan kecepatan dibawah 1 megabit per detik. Desain bluetooth ini memungkinkan sistem untuk tidak bertabrakan dengan sistem pada perangkat lain di frekuensi sekitarnya. Pada suatu perangkat bluetooth Konektor pada DTE berjenis male / kaki biasanya dapat berfungsi dalam 2 mode, sedangkan pada DCE berjenis female / yaitu: socket seperti yang terlihat pada Gambar 2. 3. 1. Circuit switched, menggunakan mode operasi ini transmit / pengiriman secara sinkron dengan kecepatan pengiriman 64 Kbps. Mode ini Gambar 2.3. Konfigurasi kaki konektor DB-9. 2.2 Teknologi Bluetooth Teknologi teknologi yang bluetooth merupakan dikembangkan oleh perusahaan yang tergabung dalam special interest group (SIG), termasuk diantaranya adalah perusahaan Ericsson. Bluetooth banyak digunakan untuk komunikasi suara dan jaringan digital wireless maupun wireline. 2. Packet switched, menggunakan mode hubungan ini secara asinkron yang dapat beroperasi secara symetrical (kecepatan data antara send dan receive sama) atau asymetrical (kecepatan data antara send dan 581 JETC, Volume 4, Nomor 1, Des 2009 receive tidak sama). Kecepatan Hardware yang mengatur frekuensi pengirimannya maksimum hingga 721 kerja pada bluetooth biasa disebut Kbps, akan tetapi kecepatan transfer baseband. Prosesor baseband mengatur data maksimum pada hubungan secara semua perintah yang mengatur paket. Tiap symetrical adalah 433,9 Kbps. Mode paket berisi informasi tentang darimana packet switched ini banyak digunakan asalnya, frekuensi apa yang digunakan, untuk data internet maupun untuk tujuan data, selain itu juga berisi informasi sistem komunikasi bergerak. bagaimana data tersebut dikompresi, dan paket perintah yang dikirimkan untuk 2.3 Modul Bluetooth Modul bluetooth yang digunakan mengetahui keefektifan dari pengiriman adalah BSC110 (bluetooth serial cable) data. Baseband juga melakukan inquiry versi 1.1 buatan Avantwave. Pada modul (prosedur untuk mencari divais bluetooth ini mempunyai protokol serial port profile dalam jangkauan dan menentukan alamat yang berguna untuk membentuk virtual serta clock untuk divais tersebut) dan link serial RS232. BSC110 merupakan paging pengganti kabel untuk koneksi RS232 yang komunikasi link dengan divais yang aktif didesain dengan antena terintegrasi dengan dalam daya kelas 2 dan mempunyai jangkauan mensinkronisasi pola lompatan frekuensi 10m. dan clock divais bluetooth yang berbeda. Frekuensi kerja (prosedur untuk coverage membentuk area) untuk bluetooth Bluetooth mempunyai dua tipe link menggunakan pola lompatan frekuensi yaitu Synchronous Connection-Oriented yang disinkronisasi berdasarkan internal link clock dari master device bluetooth lain Connectionless (ACL). SCO digunakan yang berada dalam suatu link manager, untuk lompatan menyebabkan digunakan sebagai komunikasi paket data. sistem dapat berubah 1600/detik dalam 79 Baseband mengatur dua tipe link bluetooth kanal (2402+k MHz, dengan k= 0,1,...,78). tersebut. frekuensi ini Pola lompatan frekuensi yang digunakan bluetooth sangat meminimalkan berguna risiko gangguan (SCO) dan komunikasi Asynchronous suara dan ACL Baseband transceiver menggunakan untuk TDD (Time Division Duplex) ini berarti dari pengiriman dan penerimanan data oleh peralatan lain, karena jalur frekuensi kerja master 2,4 GHz yang digunakan bluetooth juga bergantian. Paket data dikirimkan dalam digunakan perangkat lain. slot waktu, setiap slot panjangnya 625 μs. 582 dan slave dilakukan secara Sistem Pengendali Dengan Bluetooth [Sahabuddin Hay] Tiap bluetooth mempunyai link manager kerja mencari divais lain yang telah terikat sendiri-sendiri untuk mengatur komunikasi (bonded) dengan dia. antara divais bluetooth. Link Manager Untuk menunjukkan status dan bertanggung jawab terhadap link set-up mode antara divais bluetooth dan mencakup indikator. Untuk berpindah dari mode yang aspek security (keamanan) dan enkripsi satu ke yang lainnya digunakan saklar. dengan cara membentuk, menukar, dan Dalam standalone mode BSC110 akan memeriksa link dan kunci-kunci enkripsi menunggu koneksi sebagai slave. Jika serta kontrol dan negosiasi ukuran paket remote device terhubung dengan BSC110 baseband. maka Led akan menyala. Untuk memutus 2.4 Bluetooth Interface koneksi maka saklar yang terdapat pada Modul bluetooth yang digunakan mempunyai interface berkomunikasi (mikrokontroler dapat dengan atau mengatur, berkomunikasi serial untuk Host mengontrol, dan interface terdapat Led sebagai modul ditekan sekali. Tabel 2. Status dan Mode Koneksi. host komputer). melalui koneksi ini. Arsitektur hardware dari modul bluetooth Pada saat tidak terkoneksi tombol ditekan yang digunakan dapat dilihat pada Gambar maka BSC110 akan menjadi Bond mode. 2.4. Led akan berkedip dengan cepat dan akan mencari BSC110 yang berdekatan. Bila berhasil maka 2 BSC 110 akan terhubung bersama. BSC110 akan terhubung kembali setelah link loss (koneksi terputus), power off, power on dalam bond mode. Bila fitur Gambar 2.4. Koneksi Antara Modul DTE dan Modul DCE. 2.5 Kontrol dan Indikator Modul Bluetooth keamanan diaktifkan maka divais memerlukan pairing dengan BSC110 dan kode kaki yang digunakan “0000”. Modul bluetooth yang digunakan mempunyai 2 mode kerja yaitu standalone dan bonding. Mode standalone adalah mode kerja menunggu adanya koneksi, sedangkan mode bonding adalah mode Gambar 2.5. Letak Jumper dalam Modul Bluetooth. 583 JETC, Volume 4, Nomor 1, Des 2009 GAP merupakan prosedur yang pencarian divais tegangannya sama dengan VCC, sehingga bluetooth lain (idle mode procedures atau tegangan pada R2 atau tegangan reset akan tidak ada link terbentuk dengan divais lain) turun menjadi 0 volt. berhubungan dengan Kemudian kapasitor terisi hingga dan pengelolaan link koneksi dari divais Jika saklar ditekan, reset bekerja bluetooth (connecting mode procedures). secara manual, aliran arus akan mengalir GAP juga mengatur tingkat keamanan dari dari VCC melalui R1 menuju kaki reset. divais bluetooth misalnya perlu melakukan Tegangan di kaki reset (VR2) sebesar pairing atau tidak. GAP juga memberikan parameter yang diperlukan agar divais bluetooth dapat diakses oleh divais bluetooth yang lain. SPP merupakan prosedur untuk membentuk virtual link serial RS232. Interface serial ini seperti yang telah Tegangan dijelaskan untuk menyebabkan kaki ini berlogika “1”. Saat host saklar dilepas, aliran arus dari VCC akan komputer). Host berhenti, dan tegangan reset akan turun mengontrol, dan menjadi 0 volt kembali. Rangkaian reset diatas berguna berkomunikasi (mikrokontroler dapat dengan atau mengatur, berkomunikasi melalui interface ini. VR2 pada kaki RST dapat dilihat pada Gambar 2.6. 2.6 Rangkaian Reset Pengendali Mikro AT89S52 Rangkaian reset dirancang untuk melakukan reset saat pertama kali AT89S52 diberi suplai tegangan atau disebut juga dengan power on reset. Rangkaian reset ini terdiri dari sebuah kapasitor yang bernilai 10 μF dan dua buah hambatan yang bernilai 100kΩ dan 8k2Ω. Saat sumber daya diaktifkan, maka kapasitor akan terhubung singkat dan arus mengalir dari VCC langsung ke kaki reset sehingga kaki tersebut berlogika “1”. 584 Gambar 2.6. Rangkaian Reset AT89S52 2.7 Rangkaian Osilator Pengendali Mikro AT89S52 Karena pengendali mikro AT89S52 sudah memiliki rangkaian internal clock generator, maka untai osilator luar ini hanya melengkapi internal clock generator. Rangkaian tersebut terdiri dari osilator Sistem Pengendali Dengan Bluetooth [Sahabuddin Hay] kristal dengan nilai 11,0592 MHz ditambah bluetooth 2 buah kapasitor 30 pF yang berfungsi membentuk suatu koneksi. Untuk sistem untuk Kristal wireless pengendali robot sederhana ini dihubungkan dengan kaki 18 (XTAL1) dan modul bluetooth yang terkoneksi dengan kaki mikro komputer atau remote kontrol manual AT89S52. Rangkaian osilator pengendali menggunakan mode bond dan modul mikro dapat dilihat pada Gambar 2.7. bluetooth menstabilkan 19 frekuensi. (XTAL2) pengendali BSC110 pada yang lain robot untuk sederhana menggunakan mode standalone. Modul bluetooth yang digunakan ditunjukkan Gambar 8. Gambar 2.7. Rangkaian Osilator AT89S52. 2.8 Modul Bluetooth BSC110 Modul bluetooth yang digunakan buatan Avantwave (BSC 110). BSC110 Gambar 2.8. Modul Bluetooth terdapat 2 tipe yaitu BSC110 DCE dan Hubungan mikrokontroler dengan BSC110 DTE. Akan tetapi pada skripsi ini modul bluetooth ditunjukkan Gambar 3.20. hanya DCE Port serial mikrokontroler menggunakan dikarenakan distributor yang menyediakan logika 5 volt sedangkan modul bluetooth bluetooth serial port profile ini hanya menggunakan memiliki tipe BSC110 DCE. antarmuka dengan host, sehingga untuk baud menggunakan BSC110 logika RS232 sebagai Berdasarkan Tabel 2 pengaturan berkomunikasi antara mikrokontroler dan rate modul bluetooth digunakan IC MAX232 agar transmisi bluetooth mempunyai kecepatan 9.6 Kbps maka J5, J6, J7 = “100”. Dalam sebagai pengubah level tegangan. sistem ini menggunakan pairing sehingga J4=”1”. Tidak bluetooth semua konektor dihubungkan serial dengan Agar modul bluetooth dapat saling mikrokontroler atau komputer, cukup TX terkoneksi dan membentuk virtual serial dan RX saja dihubungkan dengan TX dan link maka minimal salah satu dari modul di RX set mempunyai flow control sendiri yaitu flow dalam mode bond. Mode bond merupakan mode untuk mencari modul mikrokontroler karena bluetooth control on / flow control off. 585 JETC, Volume 4, Nomor 1, Des 2009 Karena modul bluetooth yang mengirimkan data yang telah diprogram terhubung dengan sistem mikrokontroler pada modul mikrokontroler melalui modul bertipe DCE maka untuk dapat melakukan pengirim dan hasil penerimaan ditampilkan transceiver data hubungan yang terjadi oleh komputer. Hasil yang diperoleh tidak usah dibalik jadi TX terhubung ditunjukkan pada Tabel dengan TX dan RX terhubung dengan RX. Dari Tabel dapat disimpulkan, Tetapi pada bluetooth yang terhubung bahwa modul bluetooth yang digunakan ini komputer harus dibalik jadi TX terhubung dapat berfungsi baik dalam melakukan RX dan RX terhubung TX. pengiriman dan penerimaan data. Gambar 2.9. Koneksi Mikrokontroler dengan Modul Bluetooth 3. PEMBAHASAN Modul bluetooth 3.1 Pengujian Terhadap Modul Bluetooth mempunyai daya yang kelas digunakan 2 sehingga Tujuan dari pengujian terhadap jangkauan yang dapat dicakup 10 m. bagian ini adalah untuk mengetahui apakah Setelah dilakukan pengujian jarak yang perangkat keras dan perangkat lunak dari dapat dicakup 10,2 m dengan kondisi tanpa modul bluetooth dapat berkoneksi dengan halangan. Untuk kondisi dengan halangan divais bluetooth lain, jarak yang dapat tembok antara ruang yang satu dengan dicakup, yang lainnya jarak yang dapat dicakup 10 dan frekuensi kerja yang digunakan. Pada pengujian koneksi modul bluetooth dengan bluetooth lainnya telah dilakukan bersamaan dengan pengujian modul mikrokontroler. Pengujian dengan 586 m. Tabel 3.1. Pengujian Modul Bluetooth Sistem Pengendali Dengan Bluetooth [Sahabuddin Hay] 3.2 Pengujian Modul Pengendali Arah 4. KESIMPULAN Berdasarkan dari pengamatan dan Putar Motor DC Modul pengendali arah putar motor pengujian dari perangkat keras dan lunak DC yang dibuat menggunakan transistor yang telah direalisasikan pada skripsi ini, NPN tipe TIP 31 dan transistor PNP tipe maka kesimpulan yang diambil adalah TIP 32 yang memiliki hfe atau penguatan sebagai berikut: arus sebesar 120x. Transistor digunakan 1. Modul sebagai relay elektronik agar pengaturannya dapat dikendalikan oleh mikrokontroler. dapat bluetooth melakukan yang digunakan pengiriman dan penerimaan data dengan baik 2. Aplikasi bluetooth sebagai pengendali Saat pengujian port 2.6 dan port 2.7 menggunakan mikrokontroler dari mikrokontroler dihubungkan langsung AT89S52 sebagai basis ke kaki basis dari transistor TIP31 yaitu Q3 pengendalinya. Dan untuk dan Q4, dan kemudian keluaran port 2.6 mengontrol kondisi terdiri dari 2 mode diset high „5 volt‟ agar transistor Q3 aktif yaitu mode remote kontrol manual dan motor akan berputar, tetapi pada yang terdiri dari modul mikrokontroler kenyataannya motor tidak berputar, lalu AT89S52. keluaran dari port 2.6 dicek dan ternyata komputer yang dilengkapi dengan tegangan dari port 2.6 hanya 1,6 volt program sehingga arus basis pada Q3 adalah (1,6 – Microsoft Visual Basic 6.0. Dan antarmuka modul menggunakan menggunakan 0,7)/470 yaitu sekitar 1,9 mA. Saat 3. Sistem yang dirancang dapat berhasil perancangan arus basis yang dibutuhkan bekerja dengan baik dengan jarak oleh Q3 agar aktif dan motor dapat maksimum 10,2 m untuk kondisi tanpa berputar adalah 8,33mA. Untuk mengatasi halangan. masalah itu maka pada keluaran port 2 dihubungkan merupakan ke IC IC buffer 74LS245 arus yang sehingga tegangan keluarannya tetap high saat dihubungkan ke kaki basis transistor Q3, dan menyebabkan transistor Q3 aktif dan DAFTAR PUSTAKA Axelson, Jan, “Serial Port Complete”, Lakeview Research, 1998. Bluetooth SIG “Specification of the Bluetooth System volume 1”, v 1.1, 22 Februari 2001 www.bluetooth.com motor akan berputar Bluetooth SIG “Specification of the Bluetooth System volume 2”, v 1.1, 22 Februari 2001 www.bluetooth.com 587 JETC, Volume 4, Nomor 1, Des 2009 MacKenzie, I. Scott, “The 8051 Microcontroller 2nd Edition”, Prentice Hall, 1995. Malvino, Albert Paul, “Electronics Principles 3rd Edition”, McGraw – Hill, 1984. Prasetia, Retna,” Interfacing Port Paralel dan Port Serial Komputer dengan Visual Basic 6.0”, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2004 588 Ronald, Andrian “Wireless Printer Adapter Memanfaatkan Serial Port Profile Bluetooth”, Fakultas Teknik Universitas Kristen Satya Wacana, Oktober 2004 Tooley, Michael, ”Electronic Circuits Handbook 2nd Edition”, Butterworth – Heinemann, 1993.