Sejak manusia mengenal dan memahami lingkungannya manusia

PINTU OTOMATIS DENGANBARCODE SCANNER BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 16
Program Studi Teknik Informatika
Sekolah Tinggi Manajemen Informatika Dan Komputer
Atma Luhur Pangkalpinang
2015
ABSTRAK
Tujuan pembuatan alat ini adalah untuk mengurangi kerepotan user, admin
ataupun security dalam hal keamanan ruangan server. Hal ini di iluatrasikan pada saat
user ingin mengakses ruangan server tersebut. Selain user,admin dan security yang
belum mendaftarkan kode barcode yang ada pada kartu ID card tidak dapat memasuki
area ruangan server tersebut. Hal seperti ini memerlukan suatu pemacahan teknologi
yang tepat guna seperti “Pintu Otomatis Dengan Barcode Scaner Berbasis
Mikrokontroler ATMEGA 16”.
Pengujian system keseluruhan merupakan minimalisasi uji coba keadaan
keadaan realitas pada saat digunakan. Kode barcode pada kartu ID card dibaca oleh
scanner barcode dan kemudian disimpan dalam IC ATMega 16 untuk kemudian memiliki
hak akses masuk sehingga pada saat scanner menerima kode barcode tersebut bisa
memicu motor sevo sebagai simulasi pintu otomatis.
Kata Kunci : Barcode, Mikrokontroler, ATMEGA 16
Tanggal pembuatan : 30 Juni 2015
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Sejak manusia mengenal dan
memahami lingkungannya manusia
mulai belajar dan menciptakan
teknologi untuk lebih meningkatkan
kualitas hidup dan kerjanya misalnya
panah, tombak dan kampak yang
digunakan sebagai alat bantu pada
masa berburu. Teknologi-teknologi
tersebut diciptakan sebagai alat bantu
yang dapat mempercepat kerja dan
meningkatkan hasil. Perkembangan
teknologi
telah
memberikan
kemudahan bagi kehidupan kita,
hampir setiap aspek kehidupan sudah
memanfaatkan kecanggihan teknologi.
Beberapa
fasilitas
teknologi
dimanfaatkan
diantaranya
untuk
mempermudah sistem kontrol. Seperti
dengan adanya system mikrokontroler
dapat membantu proses pengontrolan
yang tadinya manual agak susah
sehingga menjadi otomatis dan lebih
mudah. Penggunaan barcode dan scan
barcode untuk mengendalikaan pintu
ruangan server khususnya secara
otomatis salah satu perkembangan
dalam ilmu mikrokontroler yang
merupakan salah satu solusi terbaik
untuk mengatasi masalah pembatasan
akses misalnya area server yang
memiliki kartu ID card yang terdapat
kode barcode.Kode barcode pada
umumnya dapat kita temukan pada
bungkus makanan, label harga, kartu
pengenal dan masih banyak lagi
kode batangan yang spesial sebagai
contoh kode barcode yang terdapat
pada kartu ID card pada suatu kampus
ataupun perusahan umumnya berisi
nomor ID card menjadi kode khusus
untuk mengakses pintu otomatis untuk
1.2. Batasan Masalah
Untuk lebih terarahnya penulisan
ini maka masalah dibatasi pada
pembahasan prototype tentang cara
pengoperasian bahassa pemprograman
dan dari segi perancangan software untuk
membuat pintu otomatis barcode.
2. LANDASAN TEORI
Pembuatan sistem pintu otomatis
ini berbasiskan mikrokontroler ATMEGA
16 memerlukan landasan teori dari
komonen-komponen yang digunakan
sehingga dapat diketahui karakterstik dan
prinsip kerja dan menghasilkan keluaran
yang diharapkan.
2.1. IC ATMEGA 16
AVR
merupakan
seri
mikrokontroler
Complementary
Metal Oxide Semiconductor (CMOS)
8-bit buatan Atmel berbasis arsitektur
RISC (Reduced Instruction Set
Computer). Hampir semua instruksi
pada program dieksekusi dalam satu
siklus clock. AVR mempunyai 32
register
general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode
compare, interupsi internal dan
eksternal,
serial
UART,
programmable Watchdog Timer,
power saving mode, ADC dan PWM.
AVR pun mempunyai In-System
Programmable (ISP) Flash on-chip
yang mengijinkan memori program
untuk diprogram ulang (read/write)
dengan koneksi secara serial yang
disebut Serial Peripheral Inteface
(SPI).
disekeliling
kita
yang
berisi
user dan admin setelah didaftarkan
dalam IC mikrokontroler. Harapan
penulis semoga karya ini dapat
bermanfaat ruangan server yang hanya
bisa diakses dengan sistem barcode.
AVR memilki keunggulan
dibandingkan dengan mikrokontroler
lain, keunggulan mikrokontroler AVR
yaitu memiliki kecepatan dalam
mengeksekusi program yang lebih
cepat, karena sebagian besar instruksi
dieksekusi dalam 1 siklus clock (lebih
cepat dibandingkan mikrokontroler
keluarga MCS 51 yang memiliki
arsitektur Complex Intrukstion Set
Compute).
ATMEGA16
mempunyai
throughput mendekati 1 Millions
Instruction Per Second (MIPS) per
MHz, sehingga membuat konsumsi
daya menjadi rendah terhadap
kecepatan proses eksekusi perintah.
Beberapa keistimewaan dari
AVR ATMEGA16 antara lain:
a. Mikrokontroler AVR 8 bit
yang memilliki kemampuan
tinggi dengan konsumsi daya
rendah
b. Arsitektur
RISC
dengan
throughput mencapai 16 MIPS
pada frekuensi 16MHz
c. Memiliki kapasitas Flash
memori 16 Kbyte, EEPROM
512 Byte dan SRAM 1 KByte
d. Saluran I/O sebanyak 32 buah,
yaitu Port A, Port B, Port C
dan Port D
e. CPU yang terdiri dari 32 buah
register
f. Unit interupsi dan eksternal
g. Port
USART
untuk
komunikasi serial
h. Fitur peripheral
Tiga buah Timer/Counter
dengan kemampuan perbandingan
(compare)
i. Dua buah Timer/Counter 8 bit
dengan Prescaler terpisah dan
Mode Compare
j. Satu buah Timer/Counter 16
bit dengan Prescaler terpisah,
Mode Compare dan Mode
Capture
k. Real Time Counter dengan
Oscillator tersendiri Empat
kanal PWM 8 kanal ADC
l. 8
Single-ended
Channel
dengan keluaran hasil konversi
8 dan 10 resolusi (register
ADCH dan ADCL)
m. 7 Diferrential Channel hanya
pada kemasan Thin Quad Flat
Pack
(TQFP)
n. Differential Channel dengan
Programmable
Gain
Antarmuka Serial Peripheral
Interface (SPI) Bus On-chip
Analog Comparator
o. Non-volatile program memory
2.2. RESISTOR
Resistor adalah suatu komponen
elektronika yang fungsinya untuk
menghambat arus listrik.
Resistor dapat dibagi menjadi dua,
yaitu :
Resistor tetap adalah resistor yang
memiliki nilai hambatan yang tetap.
Resistor memiliki batas kemampuan
daya misalnya : 1/16 watt, 1/8 watt, ¼
watt, ½ watt dsb.
Artinya
resitor
hanya
dapat
dioperasikan dengan daya maksimal
sesuai dengan kemampuan dayanya.
Simbol Resistor Tetap :
Gambar 2.4 Contoh Resistor
2.3.
Kapasitor Tetap
Kapasitor tetap merupakan
kapasitor yang mempunyai nilai
kapasitas yang tetap.
Simbol Kapasitor Tetap :
Kapasitor dapat dibedakan
dari bahan yang digunakan sebagai
lapisan diantara lempeng-lempeng
logam yang disebut dielektrikum.
Dielektrikum tersebut dapat berupa
keramik, mika, mylar, kertas,
polyester
ataupun
film.
Pada
umumnya kapasitor yanng terbuat
dari bahan diatas nilainya kurang dari
Satuan kapasitor adalah Farad,
dimana 1 farad = 103 mF = 106
109 nF =1012 pF.
Untuk mengetahui besarnya
nilai kapasitas atau kapasitansi pada
kapasitor dapat dibaca melalui kode
angka pada badan kapasitor tersebut
yang terdiri dari 3 angka. Angka
pertama dan kedua menunjukkan
angkaatau nilai, angka ketiga
menunjukkan faktor pengali atau
jumlah nol, dan satuan yang
digunakan ialah pikofarad (pF).
Contoh :
Pada badan kapasitor tertulis
angka 103 artinya nilai kapasitas dari
kapasitor tersebut adalah 10x103 pF =
Kapasitor tetap yang memiliki nilai
Kapasitor ini memiliki polaritas
(memiliki kutub positif dan kutub
negatif) dan biasa disebutkan
tegangan kerjanya.
tegangan kerjanya
melebihi 16 volt.
Simbol Elco
:
tidak
boleh
adalah kapasitor elektrolit (elco).
tegangan yang besar hanya satu arah.
Dioda ini biasa digunakan untuk
menyearahkan arus dan tegangan.
Dioda
ini
memiliki
tegangan
maksimal dan arus maksimal,
misalnya Dioda tipe 1N4001 ada 2
jenis yaitu yang berkapasitas 1A/50V
dan 1A/100V.
Simbol dioda hubungan sama
dengan simbol dioda kontak
titik.
Gambar 2.8 Kapasistor tetap
2.4.
DIODA
Dioda
merupakan
suatu
semikonduktor yang hanya dapat
menghantar arus listrik dan tegangan
pada satu arah saja. Bahan pokok
untuk pembuatan dioda adalah
Germanium (Ge) dan Silikon/Silsilum
(Si).
Dioda terdiri dari :
a. Dioda Kontak Titik
Dioda ini dipergunakan untuk
mengubah frekuensi tinggi
menjadi frekuensi rendah.
Contoh tipe dari dioda ini
misalnya; OA 70, OA 90 dan
1N 60.
Simbol Dioda Kontak Titik :
b. Dioda Hubungan
Dioda ini dapat mengalirkan arus atau
c. Dioda Zener
Dioda Zener adalah dioda
yang bekerja pada daerah
breakdown atau pada daerah
kerja reverse bias. Dioda ini
banyak digunakan untuk
pembatas tegangan. Tipe dari
dioda zener dibedakan oleh
tegangan
pembatasnya.
Misalnya 12 V, ini berarti
dioda zener dapat membatasi
tegangan yang lebih besar dari
12 V atau menjadi 12 V.
Simbol Dioda Zener :
Gambar 2.10 Dioda Zener
d. Dioda
Pemancar
Cahaya
(LED)
LED adalah kepanjangan dari
Light Emitting Diode (Dioda
Pemancar Cahaya). Dioda ini
akan mengeluarkan cahaya
bila diberi tegangan sebesar
1,8 V dengan arus 1,5 mA.
LED
banyak
digunakan
sebagai lampu indikator dan
peraga (display).
Simbol LED :
Untuk mengetahui kaki-kaki
transistor lebih mudah dengan melihat
data
book
transistor
yang
mencantumkan kaki-kaki transistor.
Dan untuk mengetahui kaki-kaki
transistor
dengan
menggunakan
multitester. Transistor unipolar adalah
FET (Field Effect Transistor) yang
terdiri dari JFET kanal N, JFET kanal
P, MOSFET kanal N, dan MOSFET
kanal P.
Simbol Transistor Unipolar :
Gambar 2.11 Dioda
2.4
TRANSISTOR
Transistor memiliki dua jenis
yaitu:
Transistor
Bipolar
dan
Transistor
Unipolar.
Transistor
Bipolar adalah transistor yang
memiliki dua persambungan kutub
pada Transistor, Unipolar adalah
transistor yang hanya memiliki satu
buah persambungan kutub. Transistor
biasa terdiri dari 3 buah kaki yang
masing-masing diberi nama: emitor,
basis dan kolektor. Transistor bipolar
dapat diibaratkan dengan dua buah
dioda yang tergambar pada gambar.
Simbol Transistor :
Gambar 2.12 Transistor
Gambar 2.13 Transistor Unipolar
2.5 Motor Servo
Dalam Jurnal Ilmiah Elektrikal
Enginering
UNHAS
“Sistem
Penghitung Jumlah Barang Otomatis
Dengan
Sensor
Ultrasonik”
(Christoforus
Yohannes
09.02)
menerangkan bahwa Motor servo
adalah motor yang mampu bekerja
dua arah(CW danCCW) dimana arah
dan sudut pergerakan rotornya dapat
dikendalikan
hanya
dengan
memberikan pengaturan duty cycle
sinyal PWM pada bagian pin
kontrolnya. Motor servo adalah jenis
motor yang digunakan sebagai
penggerak pada sistem servo (servosystem) seperti pada penggerak pada
control posisi lengan robot. Motor
Servo akan bekerja secara baik jika
pada bagian pin kontrolnya diberikan
sinyal PWM denganfrekuensi 50 Hz.
Dimana pada saat sinyal dengan
frekuensi 50 Hz tersebut dicapai pada
kondisi ton duty cycle 1.5 ms, maka
rotor dari motor akan berhenti tepat
ditengah-tengah (sudut 0°/ netral).
Pada saat ton duty cycle dari sinyal
yang diberikan kurang dari1.5ms,
maka rotor akan berputar kearah kiri
dengan membentuk sudut yang
besarnya linier terhadap besarnya ton
duty cycle, dan akan bertahan diposisi
tersebut.
Kisaran jarak yang dapat di baca
sensor ultrasonic ping ini adalah 3 cm
sampai 3 m dan sudut pancaran dari
sensor jarak ultrasonic ping adalah
dari 0o sampai dengan 30o.
Gambar 2.15 Sensor Ultrasonik
Gambar 2.14 Motor Servo DC
2.6 Sensor Ultrasonik
Dalam Jurnal Ilmiah Elektrikal
Enginering
UNHAS
“Sistem
Penghitung Jumlah Barang Otomatis
Dengan
Sensor
Ultrasonik”
(Christoforus
Yohannes
09.02)
Sensor ultrasonik adalah sensor yang
bekerja berdasarkan prinsip pantulan
gelombang suara dan digunakan
untuk mendeteksi keberadaan suatu
objek tertentu di depannya, frekuensi
kerjanya
pada
daerah
diatas
gelombang suara dari 40 KHz hingga
400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri
dari dari dua unit, yaitu unit pemancar
dan unit penerima. Sensor ultrasonik
yang digunakan adalah sensor PING
produksi Paralax. Sensor PING
mendeteksi jarak objek dengan cara
memancarkan gelombang ultrasonik (
40 KHz ) selama t = 200 us kemudian
mendeteksi pantulannya. Sensor
PING memancarkan gelombang
ultrasonik sesuai dengan kontrol dari
Mikrokontroler pengendali ( pulsa
trigger dengan tout min 2 us ).
2.7 LCD 2x16
Aditya Prabhandita (2012)
menyatakan, bahwa LCD merupakan
singkatan dari Liquid Crystal Display
(Indonesia:Penampil Kristal Cair)
adalah suatu jenis media tampilan
yang menggunakan kristal cair
sebagai penampil utama. Ada banyak
jenis LCD yang beredar di pasaran.
Namun ada standarisasi yang cukup
populer digunakan merupakan modul
LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x
16 kolom) dengan konsumsi daya
rendah. Modul tersebut dilengkapi
dengan mikrokontroler yang didesain
khusus untuk mengendalikan LCD.
LCD dengan jenis seperti ini
memungkinkan pemrogram untuk
mengoperasikan
omunikasi data
secara 8 bit atau 4 bit.
Gambar 2.16 Modul LCD yang
digunakan
Berikut adalah tabel susunan pin LCD
bertipe 2x16 secara umum.
Pins
deskripsi
1
Ground
2
3
VCC 5 volt DC
Pengaturan kontras
“RS” Instruction/Register
4
Select
“R/W” Read/Write LCD
5
Registers
6
“EN” Enable clock
7-16
Data I/O Pins
Tabel 2.5 Tabel Susunan pin LCD
2x16
Urutan pin (1), umumnya,
dimulai dari sebelah kiri (terletak di
pojok kiri atas) dan untuk LCD yang
memiliki 16 pin, 2 pin terakhir (15 &
16) adalah anoda dan katoda untuk
back-lighting.
2.8 Code Vision AVR
Rohmat F.I dan Zuda E.N.P.W
(2010)
menyatakan,
bahwa
pengembangan
sebuah
system
menggunakan mikrokontroler AVR
buatan
ATMEL
menggunakan
software
AVR
STUDIO
dan
CodeVision AVR. AVR STUDIO
merupakan software khusus untuk
bahasa assembly yang mempunyai
fungsi
sangat
lengkap,
yaitu
digunakan untuk menulis program,
kompilasi, simulasi dan download
program ke IC mikrokontroler AVR
dapat dilakukan pada CodeVision.
CodeVision AVR memilki fasilitas
terminal, yaitu untuk melakukan
komunikasi
serial
dengan
mikrokontroler
yang
sudah
diprogram.
Proeses
download
program ke IC mikrokontroler AVR
dapat menggunakan system download
secara In-System Programming (ISP).
ISP Flash On-chip mengijinkan
memori program untuk diprogram
ulang dalam sistem menggunakan
hubungan serial SPI.
Gambar 2.17 Code Vision AVR
2.9 Khazama AVR Programmer
Khazama programmer adalah
sebuah
software
yang
biasa
digunakan
oleh
para
pecinta
elektronik mikrokontroler untuk
mengunduh atau bahasa kerennya
mendownload program yang telah
dibuat dari misalnya, Bascom AVR,
AVR Studio atau masih banyak lagi
untuk di transfer pada rangkaian
elektronik
yang
menggunakan
mikrokontroler.
Sebagai
pengetahuan, Khazama Programmer
ini sanggup digunakan pada sistem
operasi komputer seperti Windows
XP, Windows Vista, Dan Windows
7. Data yang di unduh oleh program
ini biasanya dari software pembuat
program berbentuk File Hex.
Gambar 2.17 Khazama AVR
Programmer
4.1 Perancangan Sistem
Untuk perancangan system pintu
otomatis dengan barcode menggunakan
barcode scanner ini dapat di urai dalam
beberapa tahap perancangan sesuai
kebutuhan yang ada mulai dari
perancangan
system
sampai
implementasiannya.
Perancangan
system
kerja
merupakan tindak lanjut dari sebuah
proyek yang akan dikerjakan dimana
dalam perancangan system kerja dapat
digambarkan dalam diagram blok
sebagai acuan secara keseluruhan
system agar mudah dipahami alur dan
cara kerja suatu system yg dirancang.
Adapun urutan – urutan proses dalam
system ini dapat dijabarkan secara
umum dalam bentuk diagram blok .
dalam tahapan perancangan ini
dimana nantinya admin yang mencetak
ID card yang akan digunakan nantinya
sebagai ID card untuk membatasi siapa
saja yang berhak mengakses masuk ke
ruangan server, dimana pembatasan
karakter ID barcode hanya dibatasi
sepuluh digit, empat digit pertama
menyatakan tahun empat digit kedua
menyatakan divisi atau bagian dan dua
digit terakhir menyatakan nomor user
atau karyawan. Di ilustrasikan sebagai
berikut
2.
Gambar 4.7 ID Card Barcode
Diagram activity pintu otomatis
Gambar diagram blok
Pada gambar blok diatas terlihat
bahwa system pengatur pintu otomatis
disusun atas Sembilan blok pendukung
yang terdiri dari : sensor 1 (close)
sensor 2 (open), pengkondisian sinyal
dalam, pengkondisian sinyal luar,
barcode reader, LCD display, driver
motor , motor servo yang digabung
dengan mekanis pintu dan IC AT
MEGA 16. Pengaksesan tiap saluran
dalam kelompok port yang digunakan
dalam proses transfer data masuk
maupun data keluar yang telah terekam
dalam IC AT MEGA 16 dilakukan
secara
Bit
(individual)
untuk
mengurangi kesalahan pada system.
Gambar Proses Mode Start Dan Mode
Perancangan ID Barcode
Setup