20

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dijelaskan perancangan modul e-STNK serta penerapannya

pada sistem parkir yang menggunakan komunikasi socket sebagai media komunikasi

sistem. Perancangan terdiri dari perancangan perangkat keras dan perancangan

perangkat lunak.

3.1. Gambaran Sistem

Gambar 3.1. Blok diagram keseluruhan sistem yang dirancang.

Gambar 3.1 menunjukkan blok diagram keseluruhan sistem yang dirancang,

secara umum sistem yang dirancang terdiri dari beberapa bagian utama yaitu modul e-

STNK, aplikasi desktop server, dan aplikasi TCP server. Berikut penjelasan dari blok

diagram di atas :

1. Kartu tag RFID pada aplikasi ini berisi data hash nomor polisi kendaraan.

2. Pengguna melakukan pengecekan verifikasi data yang tersimpan pada kartu

21

tag RFID dengan menggunakan modul e-STNK.

3. Modul e-STNK membaca data dari tag RFID kemudian melakukan

autentifikasi ke server dengan menggunakan modul GSM/GPRS dengan

metode soket TCP/IP.

4. Server sistem e-STNK ini berupa sebuah aplikasi socket server console yang

menangani komunikasi socket antara modul e-STNK dan server. Setelah

menerima permintaan autentifikasi dari modul e-STNK, maka akan dilakukan

pengecekan data ke basis data, apakah nomor STNK itu teregistrasi atau tidak,

kemudian mengembalikan informasi tersebut ke modul e-STNK.

5. Admin bertugas untuk meregistrasikan data nomor polisi kendaraan ke kartu

tag RFID dan data pendukung lainnya ke dalam basis data. Untuk antarmuka

admin, disediakan aplikasi desktop untuk mengolah data pada basis data e-

STNK serta melakukan penulisan data ke tag RFID.

3.2. Perancangan Perangkat Keras

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan hingga perealisasian

perangkat keras sistem. Perancangan perangkat keras meliputi perancangan pada modul

e-STNK yang terdiri dari beberapa bagian serta mikrokontroler ATMega2560 sebagai

pengendali utama. Mikrokontroler tersebut terhubung dengan beberapa modul yaitu

modul RFID MFRC522, modul GSM/GPRS SIM908, modul LCD keypad shield, serta

buzzer.

Gambar 3.2. Blok diagram perangkat keras modul e-STNK

Gambar 3.2 menunjukkan blok diagram perancangan modul e-STNK. Berikut

penjelasan dari masing – masing modul.

22

3.2.1. RFID MFRC522

RFID MFRC522 merupakan sensor utama dari modul e-STNK yang digunakan

untuk membaca dan menulis data ke kartu tag. RFID ini bekerja pada frekuensi 13,56

MHz, berkomunikasi melalui protokol SPI dengan mikrokontroler, serta memiliki jarak

pembacaan kartu maksimal adalah 5 cm. Kartu tag yang digunakan adalah kartu tag

jenis mifare ISO 14443A dengan kapasitas 1KB. Gambar 3.2 menunjukkan sensor

RFID dan kartu tag yang digunakan.

Gambar 3.2. Sensor MFRC522 dan kartu tag mifare ISO 14443A

Konfigurasi pin sensor MFRC522 dengan ATMega 2560 ditunjukkan oleh Tabel

3.1 sebagai berikut :

Tabel 3.1. Konfigurasi Pin RFID MFRC522 dengan ATMega 2560

Pin RFID MFRC522 Pin ATMega 2560

1 3.3V

2 PD49

3 GND

4 NC

5 PD50 (MISO)

6 PD51 (MOSI)

7 PD52 (SCK)

8 PD53 (SS)

3.2.2. Modul GSM/GPRS SIM908

SIM908 digunakan untuk berkomunikasi dengan aplikasi TCP server melalui

GPRS. Modul SIM908 ini memiliki dua rangkaian utama yang dibutuhkan untuk

mendukung modul agar dapat bekerja yaitu antarmuka kartu SIM dan catu daya. Kedua

rangkaian ini bersama dengan modul SIM908 disatukan pada sebuah stamp dengan

tujuan memudahkan dalam penggunaan modul. Catu daya menggunakan baterai lithium

ion 3,7 volt 1000 mAh.

23

SIM908 memiliki pin power key yang berguna untuk mengaktifkan dan

menonaktifkan kerja modul serta pin status key yang berguna sebagai indikator apakah

modul sedang hidup atau mati. Cara mengaktifkan modul SIM908 adalah dengan

memberikan level tegangan low selama 1 detik pada pin power key kemudian diberikan

level tegangan high. Modul SIM908 aktif ditandai dengan pin status yang berlogika

high. Timing diagram dari proses pengaktifkan modul SIM908 dapat dilihat pada

Gambar 3.3. Skema ini digunakan oleh mikrokontroler pada saat inisialisasi dan reset

modul 908.

Gambar 3.3. Timing diagram proses pengaktifan modul SIM908 [5]

SIM908 dikendalikan oleh mikrokontroler dengan komunikasi serial. Pin

konfigurasi dari modul SIM908 dengan mikrokontroler dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Konfigurasi pin modul SIM908 dengan mikrokontroler.

3.2.3. Modul LCD Keypad Shield

Sebagai penampil informasi serta antarmuka keypad pada modul e-STNK,

digunakan modul LCD Keypad Shield dari DFRobot. Modul ini terdiri dari sebuah LCD

24

karakter 2x16 dan antarmuka keypad yang terdiri atas 6 buah tombol. LCD karakter

tersebut mendukung 4 bit mode data dan digunakan untuk menampilkan menu serta

informasi dari berbagai proses yang dilakukan oleh modul e-STNK. Tombol yang

digunakan hanya 4 buah, yaitu UP untuk memilih menu ke atas, DOWN untuk memilih

menu ke bawah, SELECT untuk memasuki menu yang dipilih, serta LEFT yang

digunakan untuk kembali ke menu utama. Gambar 3.5 menunjukkan gambar modul

LCD Keypad Shield, sedangkan Tabel 3.2 menunjukkan konfigurasi pin yang

terhubung dengan mikrokontroler.

Gambar 3.5 Modul LCD keypad shield [9]

Tabel 3.2. Konfigurasi Pin LCD Keypad Shield dengan ATMega 2560

LCD Keypad Shield Pin ATMega 2560

Tombol (SELECT, UP, RIGHT,

DOWN, LEFT)

Analog 0

DB4 Digital 4

DB5 Digital 5

DB6 Digital 6

DB7 Digital 7

RS (Data or Signal Display Selection) Digital 8

Enable Digital 9

Backlit Control Digital 10

3.2.4. Buzzer

Buzzer digunakan sebagai bunyi penanda saat suatu proses (baca, tulis, atau

verifikasi) telah selesai dilakukan oleh modul e-STNK. Rangkaian buzzer menggunakan

transistor NPN C828A yang digunakan sebagai saklar. Kaki basis transistor terhubung

25

dengan resistor 330 ohm yang disambung ke pin digital 44 dari mikrokontroler.

Rangkaian buzzer dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Skematik rangkaian buzzer

3.3. Perancangan Perangkat Lunak

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan perangkat lunak sistem.

Gambaran umum perangkat lunak pada sistem ini dapat dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Gambaran umum perangkat lunak pada sistem e-STNK

Perancangan perangkat lunak meliputi perangkat lunak pada mikrokontroler, basis

data, aplikasi TCP server, aplikasi desktop server, serta komunikasi GPRS.

3.3.1. Perangkat lunak pada mikrokontroler

Mikrokontroler digunakan sebagai pengendali utama dari modul e-STNK.

Perangkat lunak tersebut mengakomodasi setiap tugas – tugas dari modul e-STNK.

Gambar 3.8 memperlihatkan garis besar jalannya program perangkat lunak pada

mikrokontroler.

26

Gambar 3.8. Aliran proses perangkat lunak pada modul e-STNK

Berikut adalah penjelasan dari diagram alir pada gambar di atas :

Saat modul e-STNK dihidupkan, pertama kali akan dilakukan inisialisasi

serial, inisialisasi LCD, inisialisasi RFID, serta inisialisasi modul

GSM/GPRS.

Setelah melakukan inisialisasi, maka akan mencoba berhubungan dengan

server melalui komunikasi socket kemudian masuk ke menu utama dari

27

modul e-STNK. Terdapat 2 menu utama yaitu menu Sistem Parkir dan

Komputer.

Jika memilih menu sistem parkir, maka modul e-STNK akan menunggu

kartu tag RFID didekatkan ke antena RFID. Setelah didekatkan, modul e-

STNK akan membaca nomor serial kartu tag serta data hash nomor polisi

kendaraan yang tersimpan di dalam kartu tag.

Kemudian modul e-STNK akan mengirimkan paket data ke aplikasi console

TCP server untuk melakukan verifikasi, kemudian menampilkan balasan

dari aplikasi TCP server ke tampilan LCD. Bentuk paket datanya adalah

sebagai berikut :

32-byte data hash # n-Byte nomor serial tag

Balasan yang mungkin diterima dari aplikasi TCP server adalah :

- Blank Card jika kartu tag kosong / tidak ada datanya.

- String nomor polisi kendaraan apabila teregistrasi dan data ditemukan

didalam database.

- INVALID apabila terjadi error / paket data terganggu sehingga terjadi

masalah parsing paket data

- UNREGISTERED jika data yang dicari tidak ada.

Contoh paket data yang dikirimkan saat melakukan verifikasi serta balasan

dari aplikasi TCP server ditunjukkan oleh Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Contoh paket data verifikasi nomor STNK serta balasan

dari aplikasi TCP server.

Jika pengguna memilih mode komputer, maka modul e-STNK harus

disambungkan ke komputer yang menjalankan aplikasi desktop server

melalui USB.

Setelah tersambung dengan komputer, modul e-STNK akan menunggu

perintah dari aplikasi desktop server. Jika saat menunggu perintah terjadi

interupsi oleh pengguna dengan menekan tombol BACK pada modul e-

28

STNK, maka akan keluar dari menu mode komputer dan kembali ke menu

utama.

Jika aplikasi desktop server mengirimkan perintah untuk membaca data

kartu tag, yaitu dengan mengirimkan command “R1#” melalui serial, maka

modul e-STNK akan melakukan pembacaan data pada kartu. Modul e-STNK

menunggu kartu tag didekatkan, kemudian membaca datanya lalu data

tersebut dikirimkan ke aplikasi desktop server melalui serial.

Jika aplikasi desktop server mengirimkan perintah untuk menulis data ke

kartu tag, yaitu dengan mengirimkan command “W1#” melalui serial, maka

modul e-STNK akan menerima data yang akan dituliskan ke kartu tag

melalui serial, kemudian menunggu kartu tag didekatkan ke antena RFID,

lalu melakukan penulisan data ke kartu tag. Setelah itu, modul e-STNK akan

mengirimkan “ACK” ke aplikasi desktop server melalui serial sebagai tanda

bahwa penulisan data telah selesai dilakukan.

3.3.2. Basis data

Basis data merupakan pusat penyimpanan data pada sistem e-STNK ini. Data

yang disimpan pada basis data ini adalah data mahasiswa, data karyawan, data daftar

fakultas, data jenis jabatan, data STNK, data registrasi e-STNK, serta data parkir. Entity

Relationship Diagram (ERD) dapat dilihat pada Gambar 3.10. Penjelasan masing-

masing tabel dalam ERD pada Gambar 3.10 adalah sebagai berikut :

a) Tabel Fakultas

Tabel ini berisi nama – nama fakultas beserta kode fakultas yang digunakan.

b) Tabel Jabatan

Tabel ini berisi nama jabatan dari karyawan.

c) Tabel Karyawan

Tabel ini berisi data pribadi karyawan yang meliputi NIP, nama, alamat asal,

alamat tinggal, tempat dan tanggal lahir, nomor telepon, fakultas, serta jabatan.

d) Tabel Mahasiswa

Tabel ini berisi data pribadi mahasiswa yang meliputi NIM, nama, alamat

asal, alamat tinggal, tempat dan tanggal lahir, nomor telepon, fakultas, serta

angkatan.

e) Tabel JenisKendaraan

29

Tabel ini berisi nama jenis kendaraan yang terdapat pada STNK.

f) Tabel STNK

Tabel ini berisi data – data yang terdapat pada STNK seperti nomor polisi,

nama pemilik, alamat, merk, jenis kendaraan, tahun pembuatan, serta data-data

lainnya sesuai dengan STNK.

g) Tabel Registrasi

Tabel ini berisi data registrasi e-STNK. Ketika mahasiswa / karyawan

meregistrasikan STNK nya, maka data registrasi akan disimpan di tabel ini. Di

tabel ini ada satu kolom bernama IsMahasiswa yang menandai registrasi

dilakukan oleh mahasiswa atau karyawan. Jika IsMahasiswa bernilai 0, maka

registrasi dilakukan oleh karyawan, sedangkan jika bernilai 1 maka registrasi

dilakukan oleh mahasiswa.

h) Tabel ParkirOut

Tabel ini berisi data parkir yang diperoleh dari modul e-STNK. Informasi

yang disimpan berupa tanggal dan waktu parkir keluar.

i) Tabel Pengguna

Tabel pengguna berisi data pengguna yang bisa mengakses aplikasi desktop

server e-STNK. Informasi yang disimpan di tabel ini adalah nama pengguna

serta password yang digunakan untuk masuk ke aplikasi.

j) Tabel LogHistory

Tabel ini berisi history dari aktivitas pengguna. Ketika pengguna menambah

atau mengubah atau menghapus data dari basis data, maka datanya akan dicatat

pada tabel LogHistory ini.

Pada basis data server cadangan, ditambahkan fitur replikasi transactional.

Berikut adalah langkah – langkah yang dilakukan dalam menambahkan fitur ini :

Membuat VPN untuk server utama dan server cadangan dengan

menggunakan software LogMeIn Hamachi.

Mengkonfigurasi publisher pada basis data server cadangan.

Mengkonfigurasi distribution database pada server cadangan.

Mengkonfigurasi subscriber pada basis data server utama.

Untuk panduan konfigurasi fitur replikasi basis data lebih lengkapnya bisa

dilihat pada Lampiran A.

30

Gambar 3.10. ERD basis data e-STNK

31

3.3.3. Aplikasi TCP server

Aplikasi TCP server merupakan jembatan penghubung antara modul e-STNK

dengan basis data yang terdapat di server. Berikut adalah fungsi dari aplikasi TCP

server yang dibuat :

1. Menerima koneksi dari modul e-STNK dengan metode komunikasi socket.

2. Menerima paket data verifikasi dari modul e-STNK.

3. Memisahkan paket data yang diterima dari modul e-STNK.

4. Melakukan pengecekan ke dalam basis data apakah nomor polisi kendaraan

teregistrasi atau tidak.

5. Melakukan verifikasi data hash nomor polisi kendaraan dari modul e-STNK

apakah valid atau tidak.

6. Memberi balasan hasil verifikasi ke modul e-STNK.

Diagram alir jalannya aplikasi TCP server dapat dilihat pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Diagram alir jalannya aplikasi TCP server

32

3.3.4. Aplikasi Desktop Server

Aplikasi desktop server e-STNK merupakan aplikasi back end pada sistem e-

STNK yang memiliki fungsi sebagai berikut :

1. Menambah, mengubah, dan menghapus data karyawan, mahasiswa, dan

fakultas serta menyimpannya ke dalam basis data;

2. Menambah, mengubah, dan menghapus data registrasi e-STNK serta

menyimpannya ke dalam basis data;

3. Menulis data hash nomor polisi kendaraan ke kartu tag RFID dengan

menggunakan bantuan modul e-STNK;

4. Membaca data hash nomor polisi kendaraan kartu tag RFID dengan

menggunakan bantuan modul e-STNK;

5. Menampilkan data parkir sesuai dengan batasan waktu yang dipilih dalam

bentuk tabel dan grafik.

Diagram alir jalannya proses registrasi pada aplikasi desktop server ini dapat

dilihat pada Gambar 3.12 serta diagram alir proses baca tulis data kartu tag pada

aplikasi desktop server dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.12. Aliran proses registrasi pada aplikasi desktop server e-STNK

33

Gambar 3.13. Aliran proses baca tulis data kartu tag pada aplikasi desktop

e-STNK dengan bantuan modul e-STNK

3.3.5. Komunikasi GPRS

Untuk berkomunikasi dengan modul SIM908, maka digunakan perintah –

perintah ATCommand yang dikirim dengan menggunakan komunikasi serial. Fungsi

utama yang digunakan dari modul ini adalah kemampuannya untuk melakukan

komunikasi GPRS. Kemampuan ini dimanfaatkan oleh modul e-STNK untuk menjalin

komunikasi dengan aplikasi TCP server dengan metode komunikasi socket. Aliran

perancangan perangkat lunak komunikasi GPRS dapat dilihat pada Gambar 3.14.

34

Gambar 3.14. Aliran proses komunikasi GPRS pada modul SIM908