BAB III PERANCANGAN SISTEM - repository.uksw.edurepository.uksw.edu/bitstream/123456789/14076/3/T1_612010043_BAB... · Pada kartu RFID terdapat kode unik ... sendiri menggunakan IC

13

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dibahas mengenai cara kerja sistem, perancangan sistem yang

meliputi perangkatkerasdanperangkat lunak. Pada perancangan perangkat keras akan

dijelaskan fungsi dan cara kerjahardwareyang digunakan pada sistem, desain dan

skematik rangkaian, serta blok diagram dan penjelasannya.Pada perancangan perangkat

lunak akan dijelaskan fungsi dan cara kerja software yang digunakan pada sistem, serta

desain dan flowchart dari program yang akan dibuat, diikuti dengan penjelesannya.

3.1. Cara Kerja Sistem

Sistem dibagi menjadi tiga bagian utama, yaitu prosedur untuk pemesanan

ruang, prosedur untuk pemakaian ruang, serta prosedur untuk pembatalan pemesanan

ruang. Semua prosedur di atas dilakukan pada aplikasi desktop dengan menggunakan

PC. Aplikasi desktop ini digunakan sebagai GUI untuk berinteraksi dengan pengguna.

Sistem yang diajukan hanya berfungsi untuk ruangan dengan 1 pintu yang akan

ditampilkan pada miniatur. Pintu keluar yang berfungsi juga sebagai pintu masuk.

Selain itu tempat pemesanan dan pembatalan ruangan masih berada pada tempat yang

sama.

Pemesanan ruang merupakan salah satu fitur yang terdapat pada menu dan dapat

ditemukan pada aplikasi desktop. Pemesanan ruang merupakan prosedur pertama yang

harus dilakukan pada sistem peminjaman ruang. Apabila menu ini dipilih, maka aplikasi

desktop akan meminta jadwal pemesanan ruang, lama pemesanan, fasilitas eletronik

yang akan dipakai. Setelah pemesanan dilakukan maka aplikasi desktop akan meminta

otentifikasi RFID peminjam. Pemesanan akan berhasil apabila jadwal yang akan

dipesan masih kosong dan berada pada jam aktif kampus. Hanya pemesanan yang

berhasil dilakukan yang akan dicatat pada database. Pengguna masih dapat melakukan

pemesanan lagi pada jadwal yang belum terisi. Pemesanan ruang dapat dilakukan

beberapa kali dengan peminjam yang sama pada jadwal yang berbeda dengan maksimal

10 pemesanan. Pemesanan ruang memilki batas minimum dan maksimal pemesanan,

yaitu 1 hari sebelumnya sampai 30 hari sebelumnya.

14

Pembatalan pemesanan ruang merupakan fitur sampingan pada menu yang

terdapat di aplikasi desktop yang juga merupakan prosedur utama untuk melakukan

pembatalan pemesanan ruang. Apabila menu ini dipilih, maka aplikasi desktop akan

meminta otentifikasi RFID. Setelah otentifikasi RFID berhasil dilakukan, maka aplikasi

desktop akan melakukan pengecekan data terhadap pengguna RFID pada database.

Apabila terdapat pemesanan dengan nomor RFID tersebut, maka aplikasi desktop akan

menampilkan pemesanan-pemesanan ruang dengan nomor RFID tersebut. Peminjam

bisa memilih jadwal mana yang akan dihapus atau pemesanan mana yang akan

dibatalkan. Oleh karena itu fitur ini hanya bisa digunakan apabila pengguna sudah

melakukan pemesanan ruang. Pembatalan ini akan berpengaruh kepada database. Data

pemesanan yang dibatalkan akan dihapus dari database. Pembatalan ruang tidak dapat

dilakukan pada waktu yang sudah berlalu.

Untuk prosedur pemakaian ruang harus sudah melakukan pemesanan ruang

terlebih dahulu. Ruang kelas akan terbuka setelah pengguna melakukan otentifikasi

RFID juga pencocokan data pada database. Otentifikasi RFID dilakukan pada saat

aplikasi desktop memasuki prosedur idle. Hanya peminjam yang telah melakukan

pemesanan serta berada tepat seperti pada jam yang telah dijadwalkan yang bisa

membuka kunci tersebut dan hanya terbuka selama 1 menit dan akan terkunci kembali

apabila peminjam tidak membuka pintunya. Apabila peminjam berhasil membuka

kunci, maka aliran listrik pada ruangan juga akan terhubung. Peminjam juga dapat

menggunakan fasilitas-fasilitas umum yang tersedia pada ruangan seperti kursi, lampu,

saklar-saklar listrik, dan lain-lain. Peminjam juga dapat memakai fasilitas-fasilitas

elektronik sesuai dengan pada saat pemesanan. Buzzer akan menyala sebentar pada saat

10 menit sebelum waktu pemakaian habis sebagai peringatan pertama dan akan menyala

sebentar lagi pada saat 5 menit sebelum waktu pemakaian habis sebagai peringatan

kedua. Pada peringatan kedua akan diikuti dengan terputusnya listrik pada ruangan dan

fasilitas elektronik. Pintu memiliki pemberat yang akan membuat pintu selalu dalam

kondisi tertutup dan akan terkunci setelahnya. Buzzer akan terus berbunyi apabila pintu

terbuka lebih dari 2 menit hingga pintu tertutup kembali.

15

Gambar 3.1. Desain miniatur ruang

3.2. Perangkat Keras

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan desain dari perangkat

keras yang akan digunakan dalam pembuatan sistem.Bagian ini sendiri akan terpecah

menjadi 2 bagian utama yaitu, diagram blok beserta penjelasannya dan skematik

rangkaian dari tiap modul yang digunakan.

3.2.1. Diagram Blok Sistem

Gambar 3.2. Diagram blok perangkat keras

Diagram blok perangkat keras merupakan diagram blok keseluruhan sistem.

Pada diagram blok ini dapat terlihat tugas-tugas yang dibutuhkan oleh sistem dilakukan

oleh beberapa perangkat keras. Berikut penjelasan dari diagram blok:

16

1. Motor DC

Berfungsi sebagai kunci elektrik pada pintu. Motor DC akan digunakan

dengan mengubah-ubahpolaritasnya. Perubahan polaritas dilakukan oleh

driver motor.

2. Driver Motor

Berfungsi sebagai rangkaian untuk mengubah polaritas dari motor DC dan

penguat arus pada motor. Perubahan polaritas akan diatur dari keluaran

mikrokontroler. Merupakan penghubung antara motor DC dengan

mikrokontroler.

3. LED

Berfungsi sebagai penanda dari penggunaan fasilitas elektrik juga

terhubungnya listrik pada ruangan. Fasilitas elektriknya berupa AC/Kipas,

MIC, dan LCD. LED terhubung pada relay.

4. Relay

Berfungsi sebagai penghubung antara mikrokontroler dan LED. Karena

sistem masih berupa prototype dan pada kenyataannya untuk mengkontrol

tegangan AC yang dilakukan oleh seperangkat rangkaian DC dibutuhkan

relay.

5. RFID Reader

Berfungsi untuk membaca kartu RFID. Pada kartu RFID terdapat kode unik

yang disebut UID. UID inilah yang akan dibaca pada kartu oleh RFID

Reader.

6. Mikrokontroler

Berfungsi sebagai pengolah data yang berinteraksi langsung dengan tiap

modul yang digunakan baik sebagai penerima input seperti RFID Reader

maupun penghasil output seperti driver motor. Mikrokontroler akan

mengirim data ke PC dan menerima perintah dari PC.

7. Buzzer

Berfungsi sebagai peringatan. Suara pada buzzer akan dikendalikan oleh

mikrokontroler.

17

8. Bluetooth

Berfungsi sebagai alat komunikasi antara mikrokontroler dengan

PC.Bluetooth pada mikrokontroler akan berfungsi sebagai slave sementara

bluetooth pada PC akan berfungsi sebagai master.

9. PC

Berfungsi untuk mengolah data yang dikirim melalui bluetooth oleh

mikrokontroler juga mengirim perintah yang diperlukan kepada

mikrokontroler melalui bluetooth. Disini terdapat GUI yang dapat digunakan

untuk berinteraksi oleh pengguna.

3.2.2. Skematik Rangkaian

Bagian ini berisi skematik rangkaian dari beberapa modul yang akan digunakan

dalam perancangan sistem. Modul yang akan digunakan dalam perancangan sistem

adalah modul mikrokontroler, modul bluetooth, modul relay, modul driver motor, dan

modul RFID Reader.

3.2.2.1. Modul Mikrokontroler

Modul mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino UNO. Arduino UNO

sendiri menggunakan IC ATmega 328p sebagai mikroprosesornya. Arduino UNO dapat

diprogram dengan menggunakan software Arduino IDE. Untuk memprogram Arduino

cukup dengan menhubungkan kabel USB dengan komputer karena board sudah

dilengkapi dengan downloader.

Tabel 3.1. Konfigurasi pin pada Arduino UNO

Pin Keterangan

A0 Saklar di dalam ruangan

A1 Saklar penanda kondisi pintu

0 Pin RX pada HC-06

1 Pin TX pada HC-06

2 Buzzer

3 LED listrik ruangan

4 CCW driver motor

5 CW driver motor

6 Relay untuk LED AC/kipas

7 Relay untuk LED MIC

8 Relay untuk LED LCD

18

9 Pin RST pada MFRC 522

10 Pin SS pada MFRC 522

11 Pin MOSI pada MFRC 522

12 Pin MISO pada MFRC 522

13 Pin SCK pada MFRC 522

Gambar 3.3 Konfigurasi board Arduino UNO[11]

3.2.2.2. Modul Bluetooth

Bluetooth HC-06 hanya dapat berfungsi sebagai slave. Komunikasi HC-06

diatur seperti penggunaan serialport melalui TX dan RX. HC-06 dapat diatur dengan

memasukki AT Mode yang diatur dengan AT command. Pengaturan yang dapat

dilakukan oleh AT Mode pada HC-06 seperti pengaturan baudrate, nama, password.

19

Gambar 3.4. Konfigurasi HC-06 ke ArduinoUNO[12]

3.2.2.3. Modul Driver Motor

Driver motor yang digunakan disusun oleh 4 transistor TIP 41 dengan

membentuk rangkaian H-Bridge. Driver motor ini berfungsi untuk mengubah polaritas

untuk mengunci dan membuka kunci searah ataupun berlawanan arah dengan jarum

jam.Selain mengubah polaritas, driver motor dapat memperkuat arus masukkan pada

motor DC.

Gambar 3.5. Skematik driver motor H-Brigde

20

3.2.2.4. Modul Relay

Sebelum arus mengalir masuk kepada fasilitas elektrik, maka output dari

mikrokontroler untuk pengaturan penggunaan fasilitas elektrik terhubung kepada relay

12 volt 5 kaki. Agar dapat dilakukan kontrol dari mikrokontroler, maka diperlukan

transistor yang berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan relay.

Gambar 3.6. Skematik relay

3.2.2.5. Modul RFID Reader

Modul MFRC 522 menggunakan SPI (SS, MOSI, MISO, SCK) untuk

berkomunikasi dengan Arduino UNO. Arduino UNO sendiri memiliki feature SPI

sehinggaMFRC 522 tinggal menyesuaikan dengan pin-pin SPI pada Arduino UNO.

Modul ini akan membaca tag ataupun kartu RFID yang terdapat MF1 IC S50 di

dalamnya.

Gambar 3.7. Konfigurasi MFRC 522 ke Arduino UNO[13]

21

3.3. Perangkat Lunak

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan desain dari perangkat

lunak yang akan digunakan dalam pembuatan sistem. Bagian ini sendiri akan terpecah

menjadi 3 bagian utama yaitu, perancangan pada database, perancangan pada arduino,

dan perancangan pada visual studio atau aplikasi desktop.

3.3.1 Perancangan Database

Tabel 3.2. tabel_rfid

Nama Tabel Tipe Data Keterangan

id varchar(45) not null, primary key

nama varchar(45) not null

status varchar(45) not null

fakultas varchar(45) not null

uid varchar(45) not null

Tabel 3.3. tabel_pemesanan

Nama Tabel Tipe Data Keterangan

id_pemesan varchar(45) not null, foreign key

tanggal_masuk date not null

jam_masuk time(4) not null

durasi int not null

ac_kipas int not null

lcd int not null

mic int not null

keperluan varchar(45)

Database akan diimplementasikan ke dalam sebuah softwaredatabase yaitu,

MySQL Server 5.7. MySQL Server dapat dikontrol dengan menggunakan query seperti

softwaredatabase pada umumnya. Penggunaan MySQL Server sendiri tergolong cukup

mudah dengan featureworkbench yang telah tersedia. Workbench pada MySQL Server

merupakan GUI yang digunakan untuk dapat mempermudah pengguna dalam

mengelola penggunaan database. Dikarenakan kebutuhan database yang tidak terlalu

besar dengan data akses tunggal, MySQL Server dianggap mampu memenuhi semua

kebutuhan untuk dapat menunjang berjalannya sistem dengan baik.Selain MySQL

Server, featureConnector/ODBC 5.3 diperlukan untuk menghubungkan antara database

dengan platformsoftware yang digunakan sebagai pembuat aplikasi desktop.

22

Terdapat dua tabel yang berisi informasi yang diperlukan untuk menunjang

sistem. Dua tabel ini nantinya akan diimplementasikan ke dalam database pada MySQL

Server. Pada tabel_rfid terdapat informasi tentang pengguna RFID. Pada kolom id akan

berisi informasi tentang nomor induk mahasiswa atau nomor induk karyawan dari

pengguna yang terdiri dari 9 digit angka yang diasumsikan sebagai karakter. Kolom id

akan digunakan sebagai kode unik bagi setiap pengguna. Pada kolom nama akan berisi

infromasi tentang nama dari pengguna. Pada kolom status akan berisi informasi tentang

status dari pengguna yang terdiri dari mahasiswa, dosen, dan staff. Pada kolom fakultas

akan berisi informasi tentang fakultas pengguna. Pada kolom uid akan berisi informasi

dari kartu RFID yang digunakan oleh pengguna. Pada tabel_pemesanan terdapat

informasi tentang pemesanan ruang. Pada kolom id_pemesan akan berisi informasi

tentang id pengguna yang akan melakukan peminjaman ruang. Karena id_pemesan

mengarah kepada id pada tabel_rfid, maka id_pemesanan atur sebagai foreign key. Pada

kolom tanggal_masuk akan berisi infromasi tentang tanggal pemakaian ruang. Pada

kolom jam_masuk akan berisi informasi tentang jam pemakaian ruang. Pada kolom

durasi akan berisi lamanya waktu pemakaian ruang. Pada kolom ac_kipas, lcd, dan mic

akan berisi angka 1 yang menandakan ada peminjaman fasilitas pada kolom terkait

ataupun 0 yang menandakan tidak ada peminjaman fasilitas pada kolom terkait. Pada

kolom keperluan akan berisi informasi tentang keperluan dari pemakaian ruang dan

kolom ini boleh dikosongkan.

3.3.2 Diagram Alir pada Arduino

Dengan menggunakan perangkat lunak Ardunio IDE 1.8, Arduino dapat

diprogram sesuai dengan kebutuhan. Arduino IDE sendiri merupakan perangkat lunak

yang memang telah disediakan oleh pengembang dan pembuat Arduino. Di dalam

Arduino terdapat library yang berisi perintah-perintah yang dapat digunakan. Cukup

dengan melakukan deklarasi pada awal pembuatan koding, maka perintah-perintah yang

terdapat dalam library tersebut dapat digunakan. Library juga dilengkapi dengan

contoh-contoh program yang langsung dapat dicoba yang memiliki fungsi sesuai

dengan keterangan yang tertera pada judulnya. Salah satu modul yang digunakan dalam

perancangan sistem ini adalah RFID Reader MFRC 522. Apabila dilihat dari library

tersedia yang dapat diunduh dan bukan standart library yang sudah ada pada waktu

23

melakukan instalasi, pengembang Arduino telah menyediakan library MFRC 522 yang

dapat diunduh sehingga pengguna MFRC 522 yang juga menggunakan Arduino sebagai

mikrokontroler dapat mengakses feature yang terdapat pada MFRC 522 tanpa harus

mengakses setiap register-nya.

Terdapat tiga kondisi utama pada koding Arduino, kondisi pertama adalah cek

apakah MFRC 522 membaca adanya kartu RFID yang terbaca, kondisi kedua adalah

cek apakah HC-06 membaca adanya perintah yang dikirim melalui bluetooth PC,

kondisi ketiga adalah cek apakah kondisi kunci dalam keadaan tertutup atau terbuka.

Pada kondisi pertama dilakukan dengan memanfaatkan contoh koding yang terdapat

pada library MFRC 522. Pada library terdapat contoh koding untuk melakukan

pembacaan UID pada kartu RFID. Kondisi pertama didapatkan dengan menjalankan

fungsi untuk membaca UID yang terdapat pada contoh koding. Pada kondisi kedua

didapatkan dengan melakukan pembacaan serial pada bluetooth. Eksekusi akan

dilakukan bedasarkan karakter yang terbaca oleh bluetooth. Hasil eksekusi berupa

output yang langsung terhubung baik pada relay maupun driver motor. Pada kondisi

yang ketiga dilakukan pengecekan kondisi kunci terbukanya kunci, apabila kunci

terbuka maka dilakukan dua pengecekan, apabila pintu masih dalam kondisi tertutup

selama 1 menit maka kunci akan terkunci kembali, apabila pintu dalam kondisi terbuka

selama 2 menit maka buzzer akan terus berbunyi hingga pintu tertutup kembali.

24

Mulai

Cek RFID yang

terbaca?

Cek perintah dari

PC?

Kirim ke PC

via bluetooth

Kondisi kunci

terbuka?Pintu terkunci

Proses

sesuai

perintah

Cek kondisi

pintu terbuka?

Buzzer hidup

1 menit sudah

berlalu?

2 menit sudah

berlalu?Buzzer mati

Ya

Tidak

Ya

Ya

Tidak

Ya

Cek kondisi

pintu terbuka?

TidakYa

Cek kondisi

pintu terbuka?Tidak

Ya

Tidak

Tidak

Tidak

Ya

Ya

Tidak

Gambar 3.8. Diagram alir pada arduino

3.3.3 Diagram Alir pada Aplikasi Desktop

Pada aplikasi desktop terdapat tiga prosedur utama, prosedur untuk melakukan

pembatalan, prosedur untuk melakukan pemesanan, dan prosedur untuk melakukan

pemakaian ruang. Ketiga prosedur ini memiliki fungsi yang berbeda-beda dan memiliki

diagram alirnya masing-masing. Aplikasi desktop hanya menjalankan ketiga prosedur

ini secara berulang-ulang tergantung dari prosedur mana yang di request oleh si

pengguna melalui GUI.

25

Mulai

Permintaan

Pemesanan

Dilakukan?

Permintaan

Pembatalan

Dilakukan?

Permintaan

Pemakaian Ruang

Dilakukan?

Tidak

Tidak

Tidak

Ya

Ya

Ya

Melakukan

Pembatalan

Melakukan

Pemesanan

Melakukan

Pemakaian

Ruang

Gambar 3.9. Diagram alir pada aplikasi desktop

3.3.4 Diagram Alir Prosedur Pemesanan Ruang

Prosedur ini digunakan untuk melakukan pemesanan ruang. Diagram alir ini

dieksekusi apabila dilakukan request untuk prosedur pemesanan pada diagram alir

aplikasi dekstop dan apabila prosedur sudah selesai dilakukan maka diagram alir akan

kembali kepada diagram alir aplikasi dekstop. Terdapat proteksi tambahan saat

menjalankan prosedur seperti rentang waktu peminjaman antara 10-30 hari dan juga

maksimal pemesanan yang dapat dilakukan untuk satu pengguna adalah 10 pemesanan.

26

Mulai

Selesai

Otentifikasi

RFID?

Pilih Jadwal

dan Fasilitas

Jadwal Kosong, Jam

Aktif, dan Belum

Maksimal Pesan?

Ya

Pemesanan

Berhasil

Ya

Pesan Lagi

Ya

Tidak

Tidak

Gambar 3.10. Diagram alir pemesanan

Gambar 3.11. Desain GUI prosedur pemesanan ruang

27

3.3.5 Diagram Alir Prosedur Pemakaian Ruang

Prosedur ini digunakan untuk melakukan pemakaian ruang. Diagram alir ini

dieksekusi apabila dilakukan request untuk prosedur pemakaian ruang pada diagram alir

aplikasi dekstop dan apabila prosedur sudah selesai dilakukan maka diagram alir akan

kembali kepada diagram alir aplikasi dekstop. Prosedur ini dapat dikatakan prosedur

idle karena prosedur ini bekerja bedasarkan waktu real dan tanpa memerlukan request

dari button pada GUI terlebih dahulu seperti pada prosedur pemesanan dan pembatalan.

Mulai

Selesai

Otentifikasi

RFID dan Cek

Jadwal?

Kunci

Terbuka 1

Menit

Cek Waktu?

Ya

Ya

Ya

Tidak

Listrik Ruangan

Terhubung?

Fasilitas

Elektronik

Berfungsi?

Menghubung

kan Listrik

Ruangan

Tidak

Menghubung

kan Fasilitas

Elektronik

Tidak

Ya

Pintu Terbuka 2

Menit Lebih?

Ya

Tidak

Tidak

Buzzer

Buzzer dan Listrik

Ruang dan Fasilitas

Elektronik Terputus

Gambar 3.12. Diagram alir pemakaian ruang

28

Gambar 3.13. Desain GUI prosedur pemakaian ruang

3.3.6 Diagram Alir Prosedur Pembatalan Pemesanan

Prosedur ini digunakan untuk melakukan pembatalan. Diagram alir ini

dieksekusi apabila dilakukan request untuk prosedur pembatalan pada diagram alir

aplikasi dekstop dan apabila prosedur sudah selesai dilakukan maka diagram alir akan

kembali kepada diagram alir aplikasi dekstop. Terdapat proteksi tambahan saat

menjalankan prosedur seperti untuk pemesanan yang sudah melewati waktu real tidak

dapat dibatalkan.

Gambar 3.14. Desain GUI prosedur pembatalan

29

Mulai

Otentifikasi

RFID

Ada

Pemesanan?

Pilih Jadwal

yang Akan

Dihapus

Selesai

Pembatalan

Berhasil

Ya

Ya

Tidak

Tidak

Gambar 3.15. Diagram alir pembatalan