36 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN POSISI DAN

36
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM PEMANTAUAN POSISI DAN TINGKAT
PENCEMARAN UDARA BEGERAK
3.1 PRINSIP KERJA SISTEM
Sistem pemantauan posisi dan tingkat pencemaran udara bergerak,
merupakan sebuah sistem yang digunakan untuk mengetahui posisi dan tingkat
pencemaran udara pada suatu tempat, baik dalam keadaan diam maupun bergerak
dengan menggunakan sistem komunikasi tanpa kabel. Sistem ini terdiri atas dua
buah sub sistem, yaitu sub sistem transmitter dan sub sistem receiver. Pada bagian
transmitter terdiri atas sensor gas, sensor suhu, sensor kelembaban, modul SIM
508 dimana di dalamnya sudah terdapat sebuah Global Positioning system (GPS)
dan sebuah modul Global system for Mobile Communication (GSM), dan sebuah
mikrokontroler sebagai pemproses data-data sensor, dan data posisi dari GPS
yang kemudian dikirimkan ke sub sistem receiver melalui Short Message Service
(SMS). Pada bagian receiver terdiri atas modul SIM 300CZ, RS 232, dan
Personal Computer (PC) sebagai pemproses data yang diterima dari transmitter
untuk ditampilkan pada monitor PC berupa titik pada peta digital dan data-data
hasil pengukuran sensor.
Prinsip kerja sistem ini dimulai dari penempatan sub sistem transmitter pada
posisi dan kondisi dimana pemantauan tingkat pencemaran udara akan dilakukan,
kemudian sistem transmitter diaktifkan dan GPS mulai mendapatkan sinyal dari
satelit sehingga informasi posisi transmitter sudah dapat diketahui oleh GPS,
sensor Gas mulai mendeteksi gas di udara sekitarnya dan suhu serta kelembaban
udara dapat diukur oleh sensor suhu dan kelembaban. Sinyal informasi dari GPS
dan output sensor-sensor, diterima oleh mikrokontroler untuk diproses sehingga
data informasi posisi, output sensor gas, suhu, dan kelembaban udara disusun
dalam sebuah format data yang akan ditumpangkan pada paket data dalam format
Protokol Data Unit (PDU) untuk dikirimkan ke bagian receiver melalui SMS.
SMS dari transmitter akan diterima oleh Receiver melalui modul GSM, kemudian
data sensor-sensor, dan data posisi transmitter diproses untuk ditampilkan pada
layar monitor oleh komputer dengan menggunakan perangkat lunak, Informasi
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
37
posisi transmitter akan dipetakan dalam peta digital, sedangkan informasi tingkat
polusi udara, suhu dan kelembaban, ditampilkan berupa angka dan grafik. Dengan
menggunakan komputer, maka pengguna dapat mengetahui tingkat polusi udara
dan posisi target dengan mudah dan dapat diakses dari manapun selama ada
jaringan operator selular.
3.1.1 Blok Diagram dan Fungsinya
Secara garis besar, sistem pemantauan posisi dan tingkat pencemaran
udara ini terdiri atas dua bagian yaitu Receiver dan Transmitter, yang dapat
digambarkan dalam blok diagram seperti diperlihatkan pada Gambar 3.1. berikut.
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem keseluruhan
Dari blok diagram Gambar 3.1 dapat diuraikan menjadi blok diagram secara
terperinci untuk masing-masing bagian yaitu bagian receiver dan bagian
transmitter, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3 berikut.
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
38
02'8/*60
567286%
&219(57(5
7;
6,0&
5;
56
Gambar 3.2 Blok diagram Sub-sistem Receiver
Sistem Receiver terdiri atas modul GSM, RS 232, konverter RS 232 ke usb, dan
PC. Berikut adalah fungsi tiap-tiap bagian:
1. Modul SIM 300CZ
Modul SIM 300CZ merupakan modul GSM yang berfungsi untuk
menerima data yang dikirim oleh sistem target berupa informasi posisi dan
data sensor-sensor yang dikemas dalam format PDU.
2. RS 232
RS 232 merupakan sebuah IC yang berfungsi sebagai antarmuka antara
modul SIM 300CZ dengan PC.
3. Konverter RS 232 ke USB
Konverter RS232 ke USB digunakan sebagai antarmuka komputer dengan
perangkat keras system, jika PC yang digunakan menggunakan port USB.
4. PC (Personal Computer)
PC berfungsi untuk memproses data sensor dan data posisi yang diterima
oleh modul GSM dalam format PDU kemudian menampilkannya pada
desktop komputer berupa posisi pada peta digital dan angka ataupun
grafik.
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
39
Gambar 3.3 Blok diagram Sub-sistem Transmitter
Gambar 3.3 memperlihatkan blok diagram sub sistem transmitter yang terdiri atas
komponen- komponen utama yang dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Modul SIM 508
Modul SIM 508 terdiri atas modul GSM dan penerima GPS yang
berfungsi untuk mengetahui posisi yang diterima oleh GPS dan
modul GSM berfungsi untuk mengirimkan data posisi dan data sensorsensor hasil pemprosesan dari mikrokontroler melalui SMS.
2. Mikrokontroler AVR
Mikrokontroler jenis AVR ATMega8535, dimana di dalamnya sudah
terdapat konverter analog ke digital sehingga sinyal analog dari tiap-tiap
sensor analog dapat langsung dihubungkan ke input mikrokontroler, untuk
diproses dan dikirimkan melalui komunikasi serial.
3. Sensor Gas
Sensor Gas yang digunakan yaitu sensor gas TGS 2600 yang berfungsi
untuk mendeteksi kontaminasi Oksigen oleh gas lainnya.
4. Sensor Suhu dan Kelembaban
Sensor Suhu dan kelembaban yang digunakan adalah SHT 11 yang
berfungsi untuk mendeteksi suhu dan kelembaban disekitar target berada.
3.2
PERANGKAT KERAS
Perangkat keras secara keseluruhan dibuat dengan menggunakan
komponen-komponen sesuai dengan fungsi dari blok-blok sistem yang
digambarkan pada Gambar 3.2 dan Gambar 3.3.
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
40
Skematik diagram dan layout PCB untuk sub sistem transmitter
digambarkan pada Gambar 3.4. dan Gambar 3.5 berikut:
SHT 11
Antenna Antenna
E2
E1
VCC
1
2
3
4
5
6
7
8
TGS 2600
VBAT VBAT
R?
Res2
1K
VBAT
VBAT
VBAT
TX
ANT GSM
RX
ANT GPS
VCC
S1
GSM RESET
10K
R1
S3
9
C1
RESET
SIM 508Z
Cap Pol1
10uF
2
GPS RESET
S3
C2
Cap
0.01uF
1
POWER
S2
POWER
14
15
16
17
18
19
20
21
X1
11.0592 MHz
STATUS
GND
LINK NET
POWER
GND
R2
Res2
R2
Res2
R2
Res2
GND
GND
LED1
PA0 (ADC0)
PA1 (ADC1)
PA2 (ADC2)
PA3 (ADC3)
PA4 (ADC4)
PA5 (ADC5)
PA6 (ADC6)
PA7 (ADC7)
PD0 (RXD)
PD1 (TXD)
PD2 (INT0)
PD3 (INT1)
PD4 (OC1B)
PD5 (OC1A)
PD6 (ICP)
PD7 (OC2)
PC0 (SCL)
PC1 (SDA)
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6 (TOSC1)
PC7 (TOSC2)
RESET
XTAL2
XTAL1
VCC
AVCC
AREF
GND
GND
40
39
38
37
36
35
34
33
22
23
24
25
26
27
28
29
VCC
10
30
32
31
11
ATmega8535-16PC
C3
Cap
0.01uF
GND
LED1
12
13
PB0 (XCK/T0)
PB1 (T1)
PB2 (AIN0/INT2)
PB3 (AIN1/OC0)
PB4 (SS)
PB5 (MOSI)
PB6 (MISO)
PB7 (SCK)
LED1
GND
Gambar 3.4 Skematik Diagram Perangkat keras sistem transmitter
Gambar 3.5 (a) Layer atas PCB sub sistem transmitter
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
41
Gambar 3.5 (b) Layer bawah sub sistem transmitter
Gambar 3.5 (c) Tata letak komponen sub sistem transmitter
Skematik diagram dan layout PCB untuk sub system receiver diperlihatkan pada
Gambar 3.6 dan Gambar 3.7 berikut
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
42
VCC
E?
Antenna
0.1uF
VBAT VBAT
C?
Cap
VBAT
VBAT
C?
Cap
VBAT
TX
0.1uF
IC 1
1
3
4
5
11
10
VBAT
RX
12
9
S1
POWER
15
POWER
C?
C1+
C1C2+
C2-
T1IN
T2IN
VDD
VCC
T1OUT
T2OUT
R1OUT
R2OUT
R1IN
R2IN
GND
VEE
PXX
CAN_TXD
CAN_RXD
PXX
2
16
Cap
0.1uF
14
7
13
8
C?
6
Cap
0.1uF
MAX232CPE
SIM 300C
STATUS
GND
LINK NET
POWER
GND
R2
Res2
R2
Res2
R2
Res2
GND
GND
LED1
GND
LED1
LED1
GND
Gambar 3.6 Skematik Diagram Perangkat keras sistem receiver
Gambar 3.7 (a) Layer atas PCB sub sistem receiver
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
43
Gambar 3.7 (b) Layer bawah sub sistem receiver
Gambar 3.7 (c) Tata letak komponen sub sistem receiver
3.3 PERANGKAT LUNAK
Perangkat lunak yang dibuat terdiri atas dua buah perangkat lunak, yaitu
Pemograman pada mikrokontroler dan pemrograman pada PC.
3.3.1 Pemrograman Mikrokontroler
Pemrograman pada mikrokontroler dilakukan pada sub sistem transmitter
yaitu dengan membuat subrutin-subrutin sebagai berikut: inisialisasi port serial,
pengambilan data GPS dan seleksi data GPS, pengambilan data sensor-sensor,
penyimpanan data sementara, memformat data ke dalam format FDO, pengiriman
data serial, dan lain-lain.
Algoritma
pemprosesan
data
secara
keseluruhan
menggunakan
mikrokontroler dapat digambarkan pada Gambar 3.8 Diagram alir program
mikrokontroler .
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
44
Gambar 3.8 Diagram alir program mikrokontroler
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
45
3.3.2 Algoritma pemrograman pada PC
Algoritma pemprosesan data pada perangkat lunak PC pada sub sistem
receiver adalah sebagai berikut: pertama penginisialisasian port serial PC yaitu
mengatur baud rate, dan format data serialnya, serta inisialisasi buffer data, dan
pembuatan tampilan awal. Setelah penginisialisasian, port serial akan menerima
data dengan membuat prosedur penerimaan data dan disimpan pada suatu lokasi
memori PC . Penyeleksian dimulai dengan membaca data yang ada pada buffer
dengan memperhatikan flag dan header untuk setiap data yang diterima mulai dari
awal data, isi data dan batas untuk setiap data yang diterima, kemudian
menampilkan data posisi pada peta digital berupa titik, dan data-data sensor
berupa nilai dan grafik pada desktop komputer. Proses pengolahan data pada
perangkat lunak komputer dapat digambarkan pada diagram alir Gambar 3.10, dan
Gambar 3.9 berikut adalah rencana tampilan perangkat lunak pada desktop
komputer.
Gambar 3.9 Tampilan perangkat lunak pada layar monitor PC
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
46
08/$,
,1,6,$/,6$6,
%$&$606
0$68.
6,03$1'$7$
3$'$%8))(5
6(/(.6,'$7$
$3$.$+
'$7$/,17$1*
"
7,'$.
<$
7$03,/.$1
'$7$/,17$1*
7,'$.
7,'$.
$3$.$+'$7$
%8-85
"
<$
7$03,/.$1
'$7$%8-85
7$03,/.$1
7,7,.3$'$
3(7$',*,7$/
7,'$.
7,'$.
$3$.$+'$7$
68+8
.(/(0%$%$1
"
$3$.$+'$7$
6(1625*$6
"
<$
<$
.219(56,'$7$
6(1625*$6.(
'$/$07(;7
.219(56,'$7$
6(1625.(
'$/$07(;7
7$03,/.$1
'$7$6(1625
*$63$'$7(;7
%2;
7$03,/.$1
'$7$68+8'$1
.(/(0%$%$1
3$'$7(;7%2;
.(/8$5
"
<$
6(/(6$,
Gambar 3.10 Diagram Alir perangkat lunak pada PC
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia
47
3.4
FORMAT DATA OUTPUT (FDO)
Format Data Output (FDO) adalah istilah untuk format data serial yang
akan dikirim dari perangkat target ke receiver. FDO merupakan format data PDU
(Protocol Data Unit) dimana pada segmen User data diisi dengan data-data posisi,
dan data-data sensor, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.11 berikut.
Gambar 3.11 Format Data Output (FDO)
Keterangan gambar:

SCA
: Alamat (nomor) SMS Center.

PDU Type
: Type SMS

MR
: Nomor Referensi SMS

DA
: Nomor Handphone Tujuan

PID
: Bentuk Pesan Tekt

DCS
: Skema Encoding Data I/O

VP
: Jangka Waktu SMS (Waktu Validitas)

UDL
: panjang pesan SMS

UD
: User data merupakan paket data yang dikirim oleh target
o HEADER
: Tanda awal data
o DGPS
: Data posisi
o DGS
: Data sensor Gas
o DSHT
: Data sensor Suhu dan Kelembaban
Implementasi dan ..., Taryudi, FT UI, 2009
Universitas Indonesia