7 

 

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1. GPS (Global Positioning System)

2.1.1. Pengenalan GPS

GPS atau Global Positioning System adalah suatu sistem navigasi satelit

yang terdiri dari 24 satelit beroperasi dan 3 satelit cadangan. Ke-24 satelit itu

mengorbit bumi pada jarak 20.200 km dan waktu orbit 12 jam, sambil

memancarkan sinyal berita gelombang radio. Departemen Pertahanan AS yang

mengoperasikan sistem GPS telah mengatur konfigurasi satelit sedemikian

rupa, sehingga semua tempat di bumi dapat menerima sinyal dari 4 sampai 10

satelit. Sebagai penunjuk waktu, masing-masing satelit dibekali dengan 4 buah

jam atom yang dapat mengukur waktu dengan ketelitian sepermilyar detik.

Teknologi GPS sanggup menentukan lokasi manapun di muka bumi dengan

ketelitian kurang lebih 1 meter.

Gambar 2.1 Sistem Satelit GPS

8 

 

 

 

2.1.2. Bagian-bagian Daerah Kerja GPS

GPS terdiri atas tiga segmen yaitu space segment, control segment, user

segment, dengan penjelasan sebagai berikut:

1. Space Segment

Space segment terdiri atas konstelasi 24 satelit. Masing-masing satelit

mengirimkan sebuah sinyal, yang memiliki sejumlah komponen: dua buah

gelombang sinus (yang juga dikenal sebagai carrier frequency / frekuensi

pembawa), dua kode digital, dan sebuah pesan navigasi.

Pesan kode dan navigasi ditambahkan ke dalam pembawa sebagai

modulasi dua fasa biner. Pembawa dan kode digunakan terutama untuk

menentukan jarak dari receiver pengguna sampai ke satelit GPS. Pesan

nagivasi berisi koordinat (lokasi) satelit sebagai fungsi waktu bersama

dengan informasi-informasi lain.

2. Control Segment

Segmen kontrol dari sistem GPS terdiri atas jaringan lima stasiun

pemantau di seluruh pelosok dunia, dengan stasiun kontrol utama (master

control station/MCS) berlokasi di dekat Colorado Springs, Colorado,

Amerika Serikat. Tugas utama segmen kontrol operasional adalah

menjejaki satelit GPS dengan tujuan untuk menentukan dan

memprediksikan lokasi satelit, integritas sistem, jam atom satelit, data

atmosfer, perkiraan satelit, dan pertimbangan-pertimbangan lain. Informasi

9 

 

 

 

ini kemudian digabungkan dan di-upload ke satelit GPS melalui jalur S-

band.

3. User Segment

User segment mencakup semua pengguna baik militer maupun sipil.

Dengan sebuah penerima GPS yang terhubung dengan antena GPS,

seorang pengguna dapat menerima sinyal GPS, yang dapat digunakan

untuk menentukan posisi pengguna tersebut di manapun di bumi. Saat ini

GPS tersedia bagi siapapun di seluruh dunia tanpa biaya apapun.

Gambar 2.2 Daerah Kerja GPS

2.1.3. Cara Kerja GPS

Secara teoritis, GPS bekerja dengan cara mengumpulkan data dari satelit,

masing-masing satelit akan memberikan informasi jarak antara lokasi satelit

tersebut dengan sebuah titik di bumi (GPS receiver). Dari proses pengambilan

lokasi-lokasi tersebut akan diperoleh koordinat-koordinat yang disebut

waypoint (garis lintang dan bujur pada peta). Dari semua data itu, lokasi titik

10 

 

 

 

(GPS receiver) dapat ditentukan dengan cara menerapkan konsep triangulasi.

Konsep triangulasi dapat dianalogikan seperti berikut. A ingin datang ke di

Gedung G, A tidak tahu di mana letak gedung itu. Ia hanya punya informasi

bahwa Gedung G terletak 10 km dari Universitas X, 15 km dari Pasar Y dan

20 km dari Terminal Z. Dengan menggambar tiga lingkaran yang berpusat di

Universitas X, Pasar Y dan Terminal Z, masing-masing dengan radius 10, 15

dan 20 km. Di titik perpotongan ketiga lingkaran itulah terletak Gedung G.

Dalam hal ini, alat penerima akan berada pada titik potong tiga bidang bola;

masing-masing dengan radius sebesar jarak alat penerima ke satelit, dengan

satelit itu sebagai pusat bola. Dengan demikian, posisi titik itu dapat diketahui

dengan titik perpotongan ketiga lingkaran tersebut.

Gambar 2.3 Teknik Triangulasi

Pada praktiknya, satelit yang digunakan minimum 3 buah dan satelit

keempat dibutuhkan untuk perhitungan sinkronisasi clock dari penerima GPS.

Akurasi yang diperoleh dengan metode ini terbatas pada 100 meter untuk

komponen horizontal, 156 meter untuk vertikal, dan 340 nanodetik untuk

komponen waktu, semua pada tingkat probabilitas sebesar 95%. Tingkat

11 

 

 

 

keakuratan yang rendah ini diakibatkan oleh teknik selective availability, yaitu

teknik yang digunakan untuk menurunkan akurasi posisi waktu nyata bagi

pengguna yang tak berhak. Dengan keputusan pemerintah Amerika Serikat

tanggal 1 Mei 2000 untuk penghentian selective availability, akurasi

horizontal dapat naik menjadi 22 meter (dengan tingkat probabilitas 95%).

Untuk lebih lagi meningkatkan akurasi GPS, digunakan metode diferensial,

yang menggunakan dua alat penerima bersamaan. Dalam kasus ini, tingkat

keakuratan yang diperoleh mencapai beberapa meter saja.

2.1.4. Menentukan Posisi dari Receiver ke Satelit GPS

Sebuah GPS receiver mengetahui lokasi dari satelit dengan cara

menghitung seberapa jauh jarak antara satelit dan receiver dengan

menggunakan rumus sebagai berikut :

(2-1)

Keterangan:

Kecepatan = kecepatan gelombang mikro yang dikirimkan dari satelit,

Waktu = waktu yang dibutuhkan dari satelit mengirimkan sinyal

hingga diterima GPS receiver,

Jarak = jarak antara satelit dengan GPS receiver.

Dari diketahui jarak antara receiver dengan satelit, maka dapat ditentukan

posisi receiver dengan cara mengirimkan balik sinyal ke satelit sehingga

membentuk suatu lingkaran dari ketiga satelit yang ada.

12 

 

 

 

2.1.5. TTFF (Time to First Fix)

TTFF (Time to First Fix) adalah waktu yang diperlukan oleh sebuah GPS

receiver untuk mengetahui posisinya saat ini. TTFF bergantung pada mode

boot up mode GPS apakah hot start, warm start, atau cold start.

Secara umum factor-faktor yang mempengaruhi boot mode antara lain

sebagai berikut:

• Adanya data almanac dan ephemeris yang valid.

• Kuat sinyal yang diterima receiver.

• Posisi receiver dari tempat terakhir dimana dia fix atau memperoleh data

yang valid (sekitar 100 km dari tempat terakhir dia memperoleh data yang

valid).

• Waktu terakhir fix atau memperoleh data yang valid.

Setiap satelit GPS melakukan broadcast pesan navigasi dengan kecepatan

50 bit/s yang berisi kondisi informasi satelit GPS (ditransmisikan pada bagian

pertama dari pesan), data ephemeris (ditransmisikan pada bagian kedua dari

pesan), dan data almanac (ditransmisikan pada bagian akhir dari pesan). Pesan

dikirim dalam frame dimana masing-masing frame memerlukan waktu 30

detik untuk mengirimkan 1500 bit. Setiap frame terdiri 5 subframe dengan

lama 6 detik dan panjang 300 bit. Setiap subframe terdiri dari 10 words yang

masing-masing terdiri dari 30 bit dengan masing-masing memerlukan 0,6

detik untuk dikirimkan.

13 

 

 

 

Word 1 dan 2 dari setiap subframe memiliki tipe data yang sama. Word

pertama mengindikasikan awal dari sebuah subframe dan digunakan oleh

receiver untuk melakukan sinkronisasi dengan pesan navigasi. Word kedua

merupakan handover word yang memiliki informasi waktu yang

memungkinkan receiver untuk mengidentifikasi subframe dan

memberitahukan waktu pengiriman subframe selanjutnya.

Word 3 sampai 10 dari subframe 1 terdiri atas data yang menjelaskan clock

satelit dan hubungan dengan waktu GPS. Word 3 sampai 10 dari subframe 2

dan 3 terdiri dari data ephemeris yang menunjukkan letak pasti dari satelit

tersebut. Data ephemeris diperbaharui setiap sekitar 2 jam.

Almanac terdiri dari posisi kasar (tidak begitu akurat) dan informasi status

dari setiap satelit. Word 3 sampai 10 pada subframe 4 dan 5 terdiri dari sebuah

bagian baru dari data almanac. Setiap frame memiliki 1/25 data almanac

sehingga diperlukan waktu selama 12,5 menit untuk memperoleh almanac

keseluruhan dari tiap satu satelit. Data almanac memiliki beberapa fungsi

yakni untuk membantu penemuan satelit pada penyalaan atau membantu untuk

memprediksi satelit mana yang terlihat dengan mengizinkan receiver untuk

memberikan daftar satelit yang terlihat berdasarkan posisi dan waktu yang

tersimpan sehingga mempersingkat waktu akuisisi. Data almanac akan

disimpan di non-volatile memory. Sementara itu data ephemeris dari setiap

satelit diperlukan untuk menghitung posisi menggunakan satelit tersebut. Jika

receiver tidak memiliki data almanac maka akan menyebabkan waktu delay

14 

 

 

 

yang lama sebelum memperoleh posisinya yang valid karena dilakukan

pencarian terhadap masing-masing satelit merupakan proses yang lambat.

Ketika sebuah GPS receiver sudah pernah fix dan dimatikan, posisi dan

data yang valid akan disimpan. Ketika receiver dihidupkan kembali, dia akan

berusaha untuk menggunakan informasi yang telah tersimpan dalam almanac

untuk memprediksi satelit mana yang terlihat. Jika receiver telah berpindah

terlalu jauh atau internal clock sudah tidak aktif (GPS tidak aktif dari 3 hari

sebelumnya), maka data yang tersimpan tidak dapat digunakan untuk

membantu memprediksi lokasi satelit.

GPS memiliki beberapa mode start up, yaitu:

• Mode Cold Start

GPS melakukan start up dalam mode ini ketika:

o Receiver telah berpindah lebih dari 100 km dari lokasi fix terakhir.

o Waktu saat ini tidak akurat atau tidak diketahui.

o Sinyal yang diterima lemah. Satelit yang diprediksi secara fisik ada

di atas atau terlihat tetapi receiver tidak bisa melihatnya misalnya

karena adanya bangunan yang tinggi atau halangan lainnya.

Situasi-situasi seperti di atas memiliki arti bahwa receiver tidak bisa

memprediksi dan/atau membuktikan satelit mana yang terlihat.

Receiver kemudian mencari semua satelit dan mencoba untuk

memperolehnya secara bergantian. TTFF untuk cold start bisa

mencapai belasan menit.

15 

 

 

 

• Mode Warm Start

GPS melakukan start up dalam mode ini ketika:

o Memiliki almanac yang valid.

o Lokasi saat ini tidak lebih dari 100 km dari lokasi fix terakhir.

o Waktu saat ini diketahui (GPS pernah aktif dalam tiga hari

terakhir).

o Tidak ada data ephemeris yang tersimpan.

o Terdapat 4 atau lebih satelit dengan HDOP < 6 dan kekuatan sinyal

yang bagus (misalnya satelit memiliki geometri yang bagus dan

bisa melihat langit secara langsung).

Receiver bisa memprediksi satelit mana yang terlihat tetapi perlu untuk

memperoleh data ephemeris saat ini terlebih dahulu. TTFF untuk mode

start ini biasanya sekitar 45 detik.

• Mode Hot Start

GPS receiver start up dengan mode hot start jika kondisi warm start

terpenuhi dan ketika:

o Sudah fix dalam 2 jam terakhir.

o Receiver memiliki data ephemeris yang valid minimal untuk 5

satelit.

Dalam mode ini, receiver dengan cepat mengetahui satelit yang terlihat

dan hanya perlu memperoleh data yang sedikit untuk mengetahui

posisinya. TTFF untuk hot start biasanya 22 detik.

16 

 

 

 

TTFF bisa juga dipengaruhi oleh konstelasi atau posisi satelit. Semakin

banyak satelit dalam lokasi yang bagus mengurangi TTFF dan meningkatkan

akurasi. Minimal dibutuhkan 4 satelit untuk fix. Dengan 5 atau lebih

dibutuhkan untuk kualitas fix yang lebih bagus.

GPS bekerja dengan konsep triangulasi. Satelit yang berada tepat di atas

(sudut elevasi 90o) memberikan hasil yang lebih tidak akurat dibandingkan

dengan satelit dengan sudut elevasi yang lebih rendah. Namun sinyal dari

satelit yang terlalu lemah pada langit yang harus melewati atmosfer bumi akan

mengurangi akurasi juga.

2.1.6. Ketidakakuratan pada GPS

Sistem GPS telah didesain untuk seakurat mungkin, tetapi masih ada

penyimpangan yang terjadi. Ada banyak penyebab dari penyimpangan ini,

yaitu :

1. Kondisi Atmosfer

Kondisi atmosfer yang berubah mengakibatkan kecepatan sinyal GPS

berubah karena sinyal tersebut melewati atmosfer bumi dan ionosfer

sehingga kecepatan gelombang mikro dari satelit akan berubah, yang akan

mempengaruhi perhitungan jarak menjadi tidak akurat.

2. Ephemeris Error dan Clock Error

Sinyal pada GPS membawa informasi tentang error pada ephemeris (posisi

secara orbital).

17 

 

 

 

3. Selective Availabilty

Selective Availability (SA) adalah teknik yang digunakan untuk

menurunkan akurasi posisi waktu nyata bagi pengguna yang tak berhak,

dimana merupakan suatu penyimpangan posisi yang disengaja dari sekitar

0 sampai ribuan kaki ke dalam sinyal navigasi yang ada secara umum. SA

ini bisa dihilangkan dengan cara koreksi secara diferrensial.

4. Multipath

Signal yang mengalami pantulan akibat memasuki atmosfer bumi ketika

menuju ke antena GPS.

5. Dilution Of Precision (DOP)

DOP merupakan sebuah indikator kualitas dari geometri pada konstelasi

satelit. Perhitungan sebuah posisi bisa berbeda-beda tergantung pada

satelit mana yang sedang digunakan. Perbedaaan geometri satelit bisa

memperbesar atau bahkan memperkecil error pada GPS. Semakin besar

sudut antara satelit yang satu dengan yang lainnya maka akan

memperkecil nilai DOP, dan menghasilkan pengukuran yang lebih baik.

Nilai yang tinggi pada DOP berarti mengindikasikan geometri yang buruk

pada satelit.

18 

 

 

 

Gambar 2.4 Posisi Baik pada Pemetaan

Gambar 2.5 Posisi Buruk pada Pemetaan

2.1.7. Format Kalimat GPS

Perusahaan-perusahaan pembuat GPS memiliki format kalimat masing-

masing untuk menyimpan hasil pengukuran GPS, sehingga sulit untuk

menggabungkan data dari alat GPS yang berbeda. Masalah yang mirip terjadi

saat ingin melakukan antar-muka terhadap berbagai alat yang berbeda,

termasuk sistem GPS. Untuk mengatasi masalah ini, banyak peneliti yang

membuat format standar untuk berbagai keperluan penggunanya. Format

standar yang banyak digunakan saat ini ada empat, yaitu:

19 

 

 

 

1. RINEX

RINEX dibuat oleh sekelompok peneliti untuk mengatasi kesulitan

mengkombinasikan data biner dari penerima GPS yang berbeda. Data

RINEX merupakan format standar ASCII, sehingga memakan tempat yang

lebih banyak dalam penyimpanannya.

2. NGS-SP3

NGS-SP3 dibangun oleh U.S. NGS yang merupakan akronim dari

Standard Product #3, yang datanya berupa dokumen ASCII yang berisi

data orbital yang presisi dan koreksi clock satelit yang bersangkutan.

3. RTCM SC-104 untuk Layanan DGPS

Format ini merupakan format standar industri untuk mengirimkan koreksi

waktu nyata DGPS yang diajukan oleh Radio Technical Commission for

Maritime Services untuk memastikan operasi yang efisien dan koreksi

pseudorange.

4. NMEA 0183

NMEA merupakan akronim dari National Marine Electronics Association,

yang formatnya diadopsi sebagai format untuk antar-muka alat-alat

elektronik kelautan. Format ini juga menggunakan data dalam format

ASCII.

20 

 

 

 

Tipe String:

Tipe String Deskripsi

$GPAAM

$GPALM

$GPBEC

$GPBOD

$GPBWC

$GPFSI

$GPGGA

$GPGLC

$GPGLL

$GPGRS

$GPGSA

$GPGSV

$GPHDG

$GPHDT

$GPHSC

$GPMWV

$GPROT

$GPRPM

Waypoint Arrival Alarm

GPS Almanac Data

Bearing & Distance to Waypoint, Dead Reckoning

Bearing, Origin to Destination

Bearing & Distance to Waypoint, Great Circle

Frequency Set Information

*Global Positioning System Fix Data (Time, Position,

Elevation)

Geographic Position, Loran-C

*Geographic Position, Latitude/Longitude

GPS Range Residuals

*GPS DoP (Dilution of Precision) and Active Satellites

*GPS Satellites in View

Heading, Deviation & Variation

Heading, True

Heading Steering Command

(Time, Position, Velocity)

Rate of Turn

Tabel 2.1 Daftar kalimat NMEA

21 

 

 

 

2.1.8. GGA (Global Positioning System Fix Data) (NMEA v2.3)

Kalimat GGA menyediakan lokasi 3 dimensi. Format kalimatnya adalah:

• Data tidak valid

$GPGGA,,,,,,0,03,,,M,,M,,*65

• Data valid

$GPGGA,161229.487,3723.2475,N,12158.3416,W,1,07,1.0,9.0,M, , ,

,0000*18

Dimana:

Istilah Sintak Satuan Penjelasan

Sintak $GPGGA GGA protokol

Waktu UTC 161229.49 hhmmss.sss

Garis Lintang 3723.2475 ddmm.mmmm

Indikator N/S N N=north(utara) atau S=south(selatan)

Garis Bujur 12158.342 dddmm.mmmm

Indikator W/E W E= east(timur) atau W=west(barat)

Indikator Posisi 1

Satelit yang

Digunakan 07

HDOP 1.0

Ketinggian Terhadap

Air Laut 9.0 meter

Horizontal Dilution of Precision

(error secara horizontal)

22 

 

 

 

Satuan M meter

Geoid Separation meter

Satuan M meter

Age of Diff. Corr. kosong bila DGPS tidak digunakan

Diff. Ref. Station ID 0000

Checksum *18 Pegnecekan error

<CR> <LF> Akhir dari pesan

Tabel 2.2 Kalimat GGA

2.2. GSM (Global System for Mobile Communication)

2.2.1. Pengenalan GSM

Global system for mobile communication (GSM) merupakan standar yang

diterima secara global untuk komunikasi selular digital. GSM adalah nama

group standardisasi yang dimapankan pada tahun 1982 untuk menghasilkan

standar telepon bergerak di Eropa, digunakan sebagai formula spesifikasi

untuk sistem selular radio bergerak yang bekerja pada frekuensi 900 Mhz.

2.2.2. Spesifikasi Teknis GSM

GSM didesain untuk beroperasi pada tiga jenis band frekuensi. Berikut

dibawah ini adalah tabel perbandingan ketiga band frekuensi tersebut.

23 

 

 

 

Tabel 2.3 Tabel Perbandingan 3 Band Frekuensi

2.3. SMS (Short Message Service)

2.3.1. Pengenalan SMS

SMS merupakan singkatan dari Short Message Service yang berarti

layanan pesan singkat. Ini merupakan teknologi yang memungkinkan

pengiriman dan penerimaan pesan antara telepon mobile. SMS pertama kali

muncul di Eropa pada tahun 1992. Pada awalnya ia dimasukkan ke dalam

standar GSM (Global System for Mobile Communications). Kemudian dibawa

oleh teknologi-teknologi wireless seperti CDMA dan TDMA. Standar GSM

dan SMS awalnya dikembangkan oleh ETSI (European Telecommunications

Standard Institute). Sekarang 3GPP (Third Generation Partnership Project)

24 

 

 

 

yang bertanggungjawab atas perkembangan dan maintenance standar GSM

dan SMS.

Sesuai namanya “layanan pesan singkat”, data yang bisa dibawa oleh

sebuah SMS sangat terbatas. Satu pesan SMS maksimal bisa memuat 140

bytes (1120 bits) data, sehingga satu SMS bisa terdiri dari:

• 160 karakter jika encoding karakter 7-bit yang digunakan. (Encoding

karakter 7-bit cocok untuk encoding karakter Latin seperti alfabet Inggris).

• 70 karater jika encoding Unicode UCS2 16 bit yang digunakan. (Pesan

SMS terdiri dari karakter non-Latin seperti karakter Chinese, Jepang,

Arab, Korea).

Di samping teks, pesan SMS bisa juga membawa data biner. Hal ini

memungkinkan untuk mengirim ringtone, gambar, logo operator, wallpaper,

business card (misalnya VCards), dan konfigurasi WAP untuk telepon selular

dengan pesan SMS.

Satu keuntungan utama dari SMS adalah ia 100% didukung oleh telepon

selular GSM, tidak seperti halnya WAP dan mobile Java yang tidak didukung

oleh model telepon selular lama.

2.3.2. Mekanisme Kerja SMS

Mekanisme kerja pengiriman SMS dibagi menjadi tiga macam, yaitu:

25 

 

 

 

• Pengiriman SMS dalam satu operator (Intra-Operator SMS)

Gambar 2.6 Mekanisme Intra-operator SMS

SMS yang dikirimkan oleh nomer pengirim akan dimasukkan terlebih

dahulu ke dalam SMSC operator nomer pengirim, kemudian SMSC

tersebut akan mengirimkan ke nomer yang dituju secara langsung. Nomer

penerima akan mengirimkan delivery report yang menyatakan bahwa SMS

telah diterima kepada SMSC. SMSC kemudian meneruskan report

tersebut kepada nomer pengirim SMS, disertai status report dari proses

pengiriman SMS tersebut.

• Pengiriman SMS antar operator yang berbeda (Inter-Operator SMS)

Gambar 2.7 Mekanisme inter-operator SMS

26 

 

 

 

Selain masuk ke SMSC operator pengirim, SMS yang dikirimkan akan

diteruskan oleh SMSC operator pengirim ke SMSC operator penerima

SMS, kemudian baru diteruskan ke nomer tujuan. Delivery report yang

dihasuilkanpun harus melewati mekanisme yang sama sebelum diterima

oleh nomer pengirim.

• Pengiriman SMS dari suatu operator suatu negara ke negara lain (SMS

Internasional)

Mekanisme yang terjadi tidak jauh berbeda dengan mekanisme pada inter-

operator SMS. Perbedaannya hanya pada SMSC nomer penerima, yang

tentu saja adalah SMSC operator luar negeri, dan penambahan kode negara

pada nomer tujuan.

2.4. AT Command

2.4.1. Pengertian AT Command

AT Command berasal dari kata attention command. Attention berarti

peringatan atau perhatian, command berarti perintah atau instruksi. Jadi, AT

Command ialah perintah atau instruksi yang dikenakan pada modem GSM

atau telepon selular.

AT Command diperkenalkan oleh Dennis Hayes pada tahun 1977 yang

dikenal dengan “smart modem”. Modem bekerja pada baud rate 300 bps.

Modem ini terdiri dari sederet instruksi yang mengatur komunikasi dan fitur-

fitur di dalamnya. Salah satu contoh sederhana penggunaan AT Command

27 

 

 

 

misalnya komunikasi dua buah komputer menggunakan port COM(port RS-

232). AT Command mempunyai dua mode, yaitu mode data(data mode) dan

mode perintah (command mode). Untuk berpindah dari mode data menuju

mode perintah dipisahkan oleh tiga tanda plus dan jeda selama satu detik.

Dalam perkembangannya AT Command banyak diterapkan pada mobile

telepon selular. Instruksi dasar AT Command digunakan hampir oleh semua

merk telepon selular. Namun demikian, ada beberapa instruksi yang

ditambahkan sendiri pada handset tersebut oleh vendor pembuatnya.

Penggunaan AT Command pada telepon selular telah mempermudah untuk

mengetahui segala informasi yang terdapat pada handset tersebut. Dengan

menggunkan instruksi tertentu kita akan dapat mengetahui merk, nomor IMEI

dll. Selain itu dengan AT Command kita bisa menyetting instruksi atau

mengaktifkan instruksi pada handset untuk melakukan fungsi tertentu,

misalnya melakukan panggilan, mengirim sms, dsb. Perlu diketahui pula

bahwa masing-masing vendor handset biasanya menyertakan AT Command

yang mendukung produk tersebut.

Setiap baris command dimulai dengan “AT” atau “at”. Oleh karena itu

modem commands disebut dengan AT commands. Ada dua tipe AT command:

• Basic commands adalah AT command yang tidak dimulai dengan “+”.

Contohnya, ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hook control), dan ATO

(kembali ke kondisi data online).

28 

 

 

 

• Extended command adalah AT command yang dimulai dengan “+”.

Contohnya +CMGS (mengirim pesan SMS), +CMSS (mengirim pesan

SMS dari media penyimpanan), +CMGL (mendaftar pesan SMS), dan

+CMGR (membaca pesan SMS) merupakan extended commands.

2.4.2. Ketentuan dalam Penulisan Sintaks AT Command

Semua command line harus dimulai dengan “AT” dan diakhiri dengan

sebuah carriage return character (pindah baris (ASCII 13)). Misalkan untuk

mendaftar semua pesan SMS masuk yang belum dibaca yang disimpan, ketik

“AT” kemudian extended AT command “+CMGL”, dan terakhir sebuah

carriage return character: AT+CMGL <CR> .

Sebuah command line bisa terdiri atas lebih dari satu AT command. Hanya

AT command pertama yang didahului dengan “AT”. AT command pada

command-line string yang sama harus dipisahkan dengan titik koma. Misalnya

untuk mendaftar semua pesan SMS masuk yang disimpan dan mendapatkan

nama manufaktur dari mobile device, ketik “AT”, kemudian extended AT

command “+CMGL”, diikuti dengan sebuah titik koma dan extended AT

command selanjutnya “+CMGI”: AT+CMGL;+CGMI<CR>. Error akan

terjadi apabila kedua AT command didahului dengan “AT”. Bila ingin menulis

sebuah string dapat meggunakan tanda petik pada awal dan akhir kata.

Misalnya untuk membaca semua pesan dari message storage, kita perlu

memberikan string “ALL” untuk extended AT command +CMGL seperti

berikut: AT+CMGL=”ALL”<CR>.

29 

 

 

 

Respon informasi dan result code (baik final result code dan unsolicited

result codes) selalu diawali dan diakhiri dengan sebuah carriage return

character dan sebuah linefeed character. Misalnya setelah mengirim

command line “AT+CGMI<CR>” ke mobile device, mobile device tersebut

harus mengembalikan respon yang sama seperti berikut:

<CR><LF>Nokia<CR><LF>

<CR><LF>OK<CR><LF>

Baris pertama merupakan respon informasi dari AT command +CGMI dan

baris kedua merupakan final result code. <CR> dan <LF> mewakili sebuah

carriage return character dan linefeed character. Hasil akhir “OK”

menandakan akhir dari respon. Hal ini menandakan tidak ada data yang akan

dikirim lagi dari mobile dvice.

Dalam spesifikasi SMS, semua AT command merupakan huruf besar.

Namun beberapa modem GSM/GPRS dan mobile phone mengizinkan

penulisan AT command baik dalam huruf besar maupun huruf kecil.

2.4.3. Mode Operasi SMS: SMS Text Mode dan SMS PDU mode

Terdapat dua mode yang bisa dioperasikan oleh GSM/GPRS modem atau

mobile phone yakni SMS text mode dan SMS PDU mode.

Berikut perbandingan SMS mode teks dan SMS mode PDU :

• Sintaks pada SMS AT command dan responnya

Ketika modem GSM/GPRS atau mobile phone beroperasi pada mode teks

maka pengiriman SMS dengan menggunakan format ASCII biasa.

30 

 

 

 

Misalnya kita ingin mengirim SMS “It is easy to send text messages.” Ke

nomor telepon +85291234567. Pada mode SMS mode teks harus

dimasukkan command line berikut:

AT+CMGS=”+85291234567”<CR> It is easy to send text

messages.<Ctrl+z>

Namun jika modem GSM/GPRS atau mobile phone beroperasi dalam

mode PDU, eksekusi dari command line di atas akan menyebabkan

terjadinya kesalahan dalam pengiriman. Hal ini disebabkan karena sintaks

AT command +CMGS berbeda dalam mode SMS PDU. Untuk melakukan

hal yang sama, command line berikut harus digunakan:

AT+CMGS=42<CR>07915892000000F001000B915892214365F700002

1493A283D0795C3F33C88FE06CDCB6E32885EC6D341EDF27C1E3E

97E72E<Ctrl+z>

2.4.4. Contoh Sintaks AT Command

Beberapa contoh protokol AT Command yang biasa digunakan untuk

melakukan SMS:

• AT+CMGF = Message Format

• AT+CMGR = Read Message

• AT+CMGS = Send Message

• AT+CMGD = Delete Message

• AT+CMGDA = Delete All Message

31 

 

 

 

Selain untuk melakukan SMS, terdapat beberapa AT Command untuk

keperluan lainnya misalnya:

• ATH = Disconnect Existing Connection

• AT+CSCLK = Configure Slow Clock

Beberapa istilah yang perlu diketahui untuk memahami sintak-sintak

dibawah ini:

• TA (Terminal Adapter) adalah  suatu perangkat yang mengkonversikan

jalur ISDN (Integrated Service Digital Network) ke POT (Plain Old

Telephone) regular, sehingga bisa menyambungkan telepon standar atau

modem ke saluran ISDN.

• TE (Terminal Equipment) adalah jalur port keluaran (TX komunikasi

Serial).

• ME (Mobile Equipment) adalah alat komunikasi yang digunakan

(Sim300).

2.4.4.1. Membaca Pesan SMS (AT+CMGR)

• Sintaks

AT+CMGR=<index>[,<mode>]

<index> : nilai (dalam integer) dalam range dari nomor lokasi

yang tempat penyimpanan SMS.

<mode> : 0 untuk mode normal, 1 untuk tidak mengubah

status dari SMS record.

32 

 

 

 

• Respon

TA mengembalikan pesan SMS dengan nilai lokasi <index> dari

message storage <mem1> ke TE.

+CMGR:

<stat>,<oa>,[<alpha>],<scts>[,<tooa>,<fo>,<pid>,<dcs>,<sca>,

<tosca>,<length>]<CR><LF><data>

Bila error terjadi berkaitan dengan fungsionalitas ME:

+CMS ERROR: <err>

Keterangan parameter:

<alpha> : representasi alfanumerik jenis string dari <da> atau

<oa> berkaitan dengan masukkan yang ditemukan di

phonebook MT.

<da> : destination address dalam format string

<data> : user data dalam text mode

<des> : data coding scheme (default 0) atau Cell Broadcast

Data Coding Scheme dalam format integer.

<fo> : oktet pertama dengan nilai default 17

<length> : nilai integer yang menandakan panjang karakter dari

body pesan

<mid> : message identifier dalam format integer

<oa> : nilai originating address dalam format string

<pid> : protocol identifier dalam format integer (default 0)

33 

 

 

 

<sca> : address value

<scts> : service center time stamp dalam format time-string

<stat> : 0 “REC UNREAD” pesan yang diterima dan belum

dibaca; 1 “REC READ” pesan yang diterima dan

sudah dibaca; 2 “STO UNSENT” pesan yang

disimpan dan belum dikirim; 3 “STO SENT” pesan

yang disimpan dan sudah dikirim; 4 “ALL” semua

pesan.

<tooa> : oktet originating-address type-of-address dalam

format integer

<tosca> : oktet Type-of-Address dalam format integer

2.4.4.2. Mengirim Pesan SMS (AT+CMGS)

• Sintaks

+CMGS = <da>[,<toda>]<CR>teks yang dimasukkan<ctrl-Z>

<da> : destination address dalam format string

<toda> : oktet destination-address type-of-address

<length> : nilai integer yang menandakan panjang karakter dari

body pesan

• Respon

TA mengirim pesan dari TE ke jaringan. Nilai message reference

<mr> dikembalikan ke TE bila pesan terkirim dengan sukses.

+CMGS: <mr>

34 

 

 

 

OK

Jika terjadi error berkaitan dengan fungsionalitas ME:

+CMS: <err>

Keterangan parameter:

<mr> : message reference dalam format integer

2.4.4.3. Menghapus Pesan SMS (AT+CMGD)

• Sintaks

AT+CMGD = <index>

• Respon

TA menghapus pesan dari lokasi <index> pada message storage.

OK

ERROR

Jika terjadi error berkaitan dengan fungsionalitas ME:

+CMS ERROR: <err>

Keterangan parameter:

<index> : nilai (dalam integer) dalam range dari nomor lokasi

yang didukung oleh associated memory

2.4.4.4. Menghapus Semua Pesan SMS (AT+CMGDA)

• Sintaks

AT+CMGDA = <type>

• Respon

OK

35 

 

 

 

ERROR

Keterangan parameter:

“DEL READ” : menghapus semua pesan yang telah dibaca

“DEL UNREAD” : menghapus semua pesan yang belum dibaca

“DEL SENT” : menghapus semua SMS yang telah dikirim

“DEL UNSENT” : menghapus semua SMS yang belum terkirim

“DEL INBOX” : menghapus semua SMS yang diterima

“DEL ALL” : menghapus semua SMS

2.4.4.5. Mengatur Format Pesan SMS (AT+CMGF)

• Sintaks

AT+CMGF=[<mode>]

• Respon

TA menset parameter format input dan output dari pesan yang

digunakan

Keterangan Parameter:

<mode> : 0 untuk PDU mode; 1 untuk text mode

2.4.4.6. Menolak Panggilan yang Masuk (ATH)

• Sintaks

ATH[n]

• Respon

Memutuskan panggilan.

OK

36 

 

 

 

Keterangan parameter:

<n> : 0 untuk memutuskan dari line dan mengakhiri

panggilan

2.4.4.7. Konfigurasi Clock Rendah (AT+CSCLK)

• Sintaks

AT+CSCLK = [<n>]

• Respon

OK

ERROR

Keterangan parameter:

<n> : 0 – menon-aktifkan slow clock; 1 – mengaktifkan

slow clock

2.5. Mikrokontroler

2.5.1. Pengertian Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan sebuah prosesor yang digunakan khusus untuk

kepentingan kontrol. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari

suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun

dari elemen-elemen dasar yang sama. Seperti umumnya komputer,

mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang

diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem

terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang

37 

 

 

 

programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan

jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang

lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.

Beberapa fitur yang umumnya ada dalam mikrokontroler, yaitu:

RAM (Random Access Memory)

RAM digunakan oleh mikrokontroler untuk tempat penyimpanan

variabel. Memori ini bersifat volatile yang berarti akan kehilangan

semua datanya jika tidak mendapatkan catu daya.

ROM (Read Only Memory)

ROM seringkali juga disebut sebagai code memory karena berfungsi

untuk tempat penyimpanan program yang diberikan oleh user.

Register

Register adalah tempat penyimpanan nilai-nilai yang akan digunakan

dalam proses telah disediakan oleh mikrokontroller.

Special Function Register

Special Function Register adalah register khusus yang berfungsi untuk

mengatur jalannya mikrokontroller. Special Function Register ini

terletak pada RAM.

• Input dan Output Pin

Pin input adalah bagian yang berfungsi sebagai penerima sinyal dari

luar(sama seperti keyboard pada komputer), pin ini dapat dihubungkan

ke berbagai media inputan seperti keypad, sensor, dan sebagainya. Pin

38 

 

 

 

output adalah bagian yang berfungsi untuk mengeluarkan sinyal dari

hasil proses algoritma mikrokontroler.

• Interrupt

Interrupt bagian dari mikrokontroler yang berfungsi sebagai bagian

yang dapat melakukan interupsi, sehingga ketika program utama

sedang berjalan, program utama tersebut dapat diinterupsi (melompat

ke program interrupt service routine). Beberapa interrupt pada

umumnya, yaitu :

1. Interrupt external : interupsi akan terjadi bila ada inputan dari pin

interrupt.

2. Interrupt timer : interupsi akan terjadi bila waktu tertentu telah

tercapai.

3. IInterrupt serial : interupsi yang terjadi ketika terima data saat

komunikasi serial.

2.5.2. Perbedaan Mikrokontroller dan Mikroprocessor

Meskipun memiliki fungsi dan kemampuan yang hampir sama, terdapat

beberapa perbedaan dari mikroprosesor dan mikrokontroller. Perbedaan

tersebut antara lain terdapat pada hal berikut ini:

1. Mikrokontroller lebih ditujukan pada hal yang bersifat khusus untuk

mengontrol dan memantau sesuatu yang lebih spesifik, sementara

mikroprosesor biasanya digunakan untuk keperluan sistem kontrol dengan

cakupan ruang lingkup yang lebih besar.

39 

 

 

 

2. Sebagian besar mikrokontroller telah memiliki fasilitas yang telah

terintegrasi seperti RAM, ROM, serta I/O,berbeda dengan mikroprosesor

yang masih membutuhkan fasilitas lain sebagai komponen yang terpisah.

2.6. Komunikasi Serial

Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data secara

satu per satu per waktu tertentu. Sehingga komunikasi serial hanya menggunakan 2

kabel data yaitu kabel data untuk pengiriman yang disebut transmit (Tx) dan kabel

data untuk penerimaan yang disebut receive (Rx). Kelebihan dari komunikasi serial

adalah jarak pengiriman dan penerimaan dapat dilakukan dalam jarak yang cukup

jauh dibandingan dengan komunikasi parallel tetapi kekurangannya adalah kecepatan

lebih lambat daripada komunikasi parallel.

Dalam komunikasi serial dikenal ada dua mode komunikasi serial:

a. Mode Sinkron.

Mode sinkron merupakan mode komunikasi yang pengiriman tiap bit data

dilakukan dengan menggunakan sinkronisasi clock. Pada saat transmitter hendak

mengirimkan data, harus disertai clock untuk sinkronisasi antara transmitter

dengan receiver.

b. Mode Asinkron.

Komunikasi asinkron serial merupakan sebuah protocol transmisi asinkronus,

dimana komunikasi ini tidak menggunakan clock, tetapi telah memiliki baud-rate

yang telah disepakati oleh masing-masing sistem yang sedang berkomunikasi.

40 

 

 

 

Kerja dari komunikasi ini adalah, sinyal start dikirimkan pada saat sebelum data

dikirimkan, dan sinyal stop dikirimkan setelah setiap data selesai dikirimkan.

Sinyal start digunakan untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan untuk

menerima dan memproses data yang akan dikirimkan dan sinyal stop berguna

untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan data berikutnya.

Gambar 2.8 Ilustrasi Cara Kerja Komunikasi Serial Asinkron

2.7. Komunikasi I2C

2.7.1. Pengenalan I2C

I²C (Inter-Integrated Circuit) adalah multi-master serial komputer bus yang

diciptakan oleh Philips yang digunakan untuk melampirkan kecepatan rendah

peripheral ke motherboard, embedded sistem, atau ponsel. Sejak pertengahan

1990-an beberapa pesaing (misalnya Siemens AG (kemudian menjadi

Infineon Technologies AG), NEC, ST Micron, Motorola (kemudian menjadi

Freescale), Intersil, dll) membawa I²C produk di pasar. Pada 1 Oktober 2006,

tidak ada biaya lisensi yang diperlukan untuk menggunakan protokol I²C.

Gambar 2.9 Skema I2C dengan Satu Master dan Tiga Slave

41 

 

 

 

I²C menggunakan hanya dua jalur open-drain 2 arah (bidirectional), Serial

Data Line (SDL) dan Serial Clock (SCL), dengan pull-up resistor. Tegangan

yang digunakan adalah 5 V atau 3.3 V.

I²C didesain memiliki 7-bit address dengan 16 reserved address, sehingga

memungkinkan ada 112 slave yang dapat berkomunikasi pada bus yang sama.

Umumnya I²C berkecepatan 100 kbit/s modus standar dan 10 kbit/s modus

kecepatan rendah. Revisi terakhir I²C dapat berkomunikasi dengan kecepatan

400 kbit /s, 1 Mbit/s, dan bahkan 3,4 Mbit/s.

2.7.2. Referensi Desain

Dalam perancangannya I2C menggunakan 2 jalur Clock (SCL) dan data

(SDA) yang masing-masing memiliki peran sebagai berikut:

• Master chip yang mengatur kerja komunikasi (clock).

• Slave chip yang diajak berkomunikasi.

Pada I2C dimungkinkan terdapat multi master dan multi slave.

Ada empat mode operasi untuk suatu perangkat bus, meskipun

kebanyakan perangkat hanya menggunakan satu peran dan dua mode:

• master mengirimkan - master mengirimkan data ke slave,

• master menerima - master menerima data dari salah satu slave,

• slave mengirimkan - slave pengiriman data ke master,

• slave menerima - slave menerima data dari master.

42 

 

 

 

Gambar 2.10 Timing Diagram dari I2C

Master awalnya dalam mode mengirim akan mengirimkan start bit diikuti

dengan 7-bit alamat dari slave, yang akhirnya diikuti oleh satu bit untuk

memberitahu ingin menulis (0) atau membaca (1) ke atau dari slave.

Jika slave telah menerima data dengan benar maka slave akan menjawab

dengan sebuah ACK bit (logika low) untuk slave yang alamatnya benar.

Master kemudian berlanjut dengan mengirimkan atau mode menerima.

Alamat dan data byte yang dikirim dimulai bit yang paling signifikan

(MSB) menuju ke (LSB). Start bit ditandai oleh pemberian logika high

menuju ke logika low (Falling-Edge) dari SDA dengan SCL berlogik high,

stop bit ditunjukkan dengan logika low ke logika high (Rising-Edge) dari SDA

dengan SCL berlogika high.

Gambar 2.11 Master Menulis ke Slave

43 

 

 

 

Jika master menulis data (1 byte) ke slave secara berulang maka slave

akan mengirimkan sebuah bit ACK untuk setiap penerimaan 1 byte data.

Dalam situasi ini, master dalam mode mengirim data dan slave dalam mode

menerima data.

Gambar 2.12 Master membaca dari Slave

Jika master ingin membaca dari slave secara berulang kali (lebih dari 1

byte), maka master harus mengirim bit ACK setelah sebuah byte diterima oleh

master, tetapi apabila master tidak ingin membaca data lagi dari slave, maka

master harus mengirim NACK setelah byte data terakhir. Dalam situasi ini,

master dalam mode menerima dan slave dalam mode mengirimkan.

Untuk menyelesaikan komunikasi master kemudian memberikan stop bit,

atau dapat mengirimkan start bit lagi untuk mempertahankan bus kontrol

untuk proses transfer data selanjutnya.

2.8. Komunikasi SPI

2.8.1. Referensi Desain

Serial Peripheral Interface atau SPI adalah komunikasi data serial secara

sinkron yang telah distandarkan oleh Motorola yang beroperasi secara mode

full-duplex atau dengan kata lain dapat berkomunikasi dua arah secara

44 

 

 

 

bersamaan. Dalam komunikasi SPI terjadi pertukaran data perangkat

komunikasi antara master dan slave, di mana perangkat master berfungsi

sebagai pengatur jalannya komunikasi data dan slave sebagai perangkat yang

diajak komunikasi. Pada komunikasi SPI, memungkinkan untuk

berkomunikasi dengan beberapa slave dengan memanfaatkan pin chip select.

SPI kadang disebut sebagai "four wire" atau empat jalur, karena pada SPI

menggunakan empat buah jalur untuk berkomunikasi.

Gambar 2.13 Skema Jalur pada Komunikasi SPI

Jalur pada SPI:

• SCLK - serial Clock (output dari master)

• MOSI / SIMO - master Output, slave Input (output dari master)

• MISO / SOMI - Input master, slave Output (output dari slave)

• SS – pin pemilihan slave (aktif logic low , output dari master)

Alternatif penamaan yang banyak digunakan:

• SCK, CLK - Serial Clock (output dari master)

• DI, DI, SI - Serial Data In, Data Dalam Serial, Dalam

• SDO, DO, SO - Serial Data Out, Data Out, Serial Out

45 

 

 

 

• NCS, CS, NSS, STE – pin pemilihan slave (aktif rendah; output dari

master)

Pada penggunaannya SDO pada master harus dihubungkan ke SDI pada

slave, dan sebaliknya. Pin pemilihan slave pilih akan aktif bila diberi logic

low.

2.8.2. Operasi

Komunikasi SPI dapat beroperasi pada satu perangkat master dengan satu

atau lebih perangkat slave.

Jika hanya ada satu perangkat slave maka pin SS dimungkinkan untuk

tetap berlogika low. Beberapa slave memerlukan falling-edge (logika high ke

logika low) dari pin pemilihan slave untuk memulai tindakan seperti pada IC

MAX124.

Kebanyakan perangkat slave memiliki output tri-state sehingga pin MISO

menjadi memiliki impedansi tinggi apabila perangkat tidak dipilih. Perangkat

tanpa output tri-state SPI tidak dapat berbagi segmen bus dengan perangkat

lain sehingga hanya satu slave yang dapat berkomunikasi dengan master.

2.8.3. Transmisi Data

Untuk memulai komunikasi, master mengkonfigurasi nilai clock yang

digunakan untuk kecepatan komunikasi. Kecepatan komunikasi SPI harus

menggunakan frekuensi kurang dari atau sama dengan frekuensi maksimum

dari perangkat slave. Frekuensi clock yang digunakan biasanya dalam kisaran

46 

 

 

 

1-70 MHz. Kemudian, master akan memberikan logic low pada pin chip select

dari perangkat slave yang akan diajak berkomunikasi.

Pada setiap siklus clock, terjadi komunikasi data full-duplex:

• master mengirimkan satu bit data pada jalur MOSI, slave membaca data

tersebut dari jalur yang sama,

• slave mengirimkan satu bit data pada jalur MISO, master membaca data

tersebut dari jalur yang sama.

Gambar 2.14 Skema Komunikasi Data pada SPI

2.8.4. Polaritas dan Fase Clock

Gambar 2.15 Diagram Polaritas dan Fase Clock

Selain pengaturan frekuensi clock, master juga harus mengkonfigurasi

polaritas dan fase clock sehubungan dengan spesifikasi dari perangkat slave.

47 

 

 

 

Pengaturan polaritas dan fase clock dapat dilakukan pada CPOL dan CPHA.

Sebagian besar vendor telah menggunakan penamaan ini.

Berikut merupakan mode konfigurasi untuk clock:

• Pada CPOL = 0, nilai awal clock adalah 0 (warna merah):

o untuk CPHA = 0, data dibaca ketika clock rising-edge (logika low ►

logika high), data dapat diubah ketika clock falling-edge (logika high

► logika low),

o untuk CPHA = 1, data dibaca ketika clock falling-edge (logika high ►

logika low) dan data dapat diubah ketika clock rising-edge (logika low

► logika high).

• Pada CPOL = 1 nilai awal clock adalah 1 (warna biru):

o untuk CPHA = 0, data dibaca ketika clock falling-edge (logika low ►

logika high), data dapat diubah ketika clock rising-edge (logika high

► logika low),

o untuk CPHA = 1, data dibaca ketika clock rising-edge (logika high ►

logika low) dan data dapat diubah ketika clock falling-edge (logika low

► logika high).

Kombinasi polaritas dan fase sering disebut sebagai mode yang umumnya

berjumlah sesuai dengan konvensi berikut:

48 

 

 

 

Mode CPOL CPHA

0 0 0

1 0 1

2 1 0

3 1 1

Tabel 2.4 Mode Komunikasi SPI

2.9. LCD (Liquid Crystal Display)

2.9.1. Pengenalan LCD

LCD (Liquid Crystal Displays) adalah layar display yang mempunyai 2

lapisan material yang dipolarisasi dengan cairan semacam kristal. Bentuk

paling sederhana dari teknologi LCD ini terdapat di kalkulator yang kita

gunakan sehari-hari, atau penunjuk waktu (timer) pada microwave saat

memanggang kue, dan tampilan jam digital. Bentuk canggih yang masih dapat

kita nikmati di sekeliling kita ada pada layar monitor komputer dan laptop.

Liquid Crystal diterjemahkan kristal (kristal benda padat) cair. Pada tahun

1888, seorang ahli botani, Friedrich Reinitzer, menemukan fase yang berada di

tengah-tengah antara fase padat dan cair. Fase ini memiliki sifat-sifat padat

dan cair secara bersama-sama. Molekul-molekulnya memiliki arah yang sama

seperti sifat padat, tetapi molekul-molekul itu dapat bergerak bebas seperti

pada cairan. Fase kristal cair ini berada lebih dekat dengan fase cair karena

dengan sedikit penambahan temperatur (pemanasan) fasenya langsung

49 

 

 

 

berubah menjadi cair. Sifat ini menunjukkan sensitivitas yang tinggi terhadap

temperatur. Sifat inilah yang menjadi dasar utama pemanfaatan kristal cair.

Jenis kristal cair yang digunakan dalam pengembangan teknologi LCD

adalah tipe nematic (molekulnya memiliki pola tertentu dengan arah tertentu).

Tipe yang paling sederhana adalah twisted nematic (TN) yang memiliki

struktur molekul yang terpilin secara alamiah (dikembangkan pada tahun

1967). Struktur TN terpilin secara alamiah sebesar 900. Struktur TN ini dapat

dilepas pilinannya (untwist) dengan menggunakan arus listrik.

2.9.2. Jenis-Jenis LCD

Ada macam-macam jenis LCD, yaitu

• Monochrome

LCD jenis ini sering kita jumpai di kalkulator, jam tangan digital, dan juga

ponsel-ponsel lama. Cara kerja monochrome di ponsel untuk

menghitamkan pixel adalah dengan memblokir cahaya yang akan keluar.

Salah satu kelebihan dari monokrom adalah konsumsi daya yang lebih

rendah dibandingkan dengan yang lain.

• Passive-Matrix Color Display

Kebanyakan handphone layar berwarna awalnya menggunakan teknologi

passive-matrix ini. Teknologi ini menggunakan sistem kawat yang berupa

vertikal dan horizontal untuk memberi daya/menerangkan sebuah pixel.

LCD ini mempunyai kelemahan di respon yang agak lambat, qualitas

50 

 

 

 

tampilan kurang optimal dan kurang terang jika dibandingkan dengan tipe

layar active-matrix.

• Active Matrix Color Display

Active matrix memanfaatkan teknologi TFT (Thin Film Transistor) yang

pada umumnya dipakai untuk notebook. Layar TFT menempatkan

transistor di tiap-tiap pixel layar yang mampu dinyalakan dan dimatikan

secara individual, sehingga menghasilkan tampilan gambar yang lebih

tajam, terang, dan respon yang sangat cepat. Tetapi layar TFT

mempunyain kelemahan yakni lebih mahal dan lebih mengonsumsi daya

batterai. TFT adalah jenis LCD yang paling banyak digunakan hingga saat

ini.

• UFB

UFB (Ultra Fine & Bright), sebuah teknologi LCD yang diciptakan dan

diperkenalkan oleh Samsung pada tahun 2002. Dapat beroperasi hanya

dengan 3mW dimana jauh lebih sedikit mengonsumsi daya dibandingkan

TFT. Hal ini pastinya akan memperpanjang daya tahan baterai. Handphone

yang menggunakan tipe layar UFB akan mempunyai ukuran yang lebih

tipis. Ponsel yang menggunakan LCD jenis ini biasanya lebih tipis

dibanding ponsel yang menggunakan LCD jenis lain, hal ini karena UFB

hanya setebal 2,2 mm.

51 

 

 

 

• OLED

OLED (Organic Light-Emitting Diode) juga dikenal sebagai LEP (Light-

Emitting Polymer) dan OEL (Organic Electro-Luminescence). Merupakan

teknologi layar generasi baru yang terdiri dari titik-titik polimer organik

yang memancarkan cahaya ketika diisi dengan listrik. Jika dibandingkan

dengan LCD, layar OLED mempunyai kelebihan yakni lebih tipis (hanya

sekitar 1 mm), ringan, terang, cepat, murah, dan mengonsumsi daya yang

lebih dikit karena tidak memerlukan cahaya belakang/backlight).

Kelemahan layar ini adalah sulit untuk melihat jika anda berada dibawah

sumber cahaya seperti matahari.

2.10. Kompas

Kompas adalah alat navigasi untuk mencari arah berupa sebuah panah penunjuk

magnetis yang bebas menyelaraskan dirinya dengan medan magnet bumi secara

akurat. Kompas memberikan rujukan arah tertentu, sehingga sangat membantu dalam

bidang navigasi. Arah mata angin yang ditunjuknya adalah Utara, Selatan, Timur, dan

Barat. Apabila digunakan bersama-sama dengan jam dan sekstan, maka kompas akan

lebih akurat dalam menunjukkan arah. Alat ini membantu perkembangan

perdagangan maritim dengan membuat perjalanan jauh lebih aman dan efisien

dibandingkan saat manusia masih berpedoman pada kedudukan bintang untuk

menentukan arah.

52 

 

 

 

Lokasi magnet di Kutub Utara selalu bergeser dari masa ke masa. Penelitian

terakhir yang dilakukan oleh The Geological Survey of Canada melaporkan bahwa

posisi magnet ini bergerak kira-kira 40 km per tahun ke arah barat laut.

Gambar 2.16 Kompas

Bentuk sederhana dari kompas adalah sebuah jarum (atau juga bisa menggunakan

silet) yang kita beri muatan magnet (menggosok-gosokkan sebuah magnet di

sepanjang jarum secara searah) lalu diletakkan di permukaan air (supaya mengapung

kita bisa tusukkan ke sebuah gabus), maka secara ”ajaib” jarum itu akan menunjuk ke

arah utara selatan.

Bentuk kompas yang lebih modern adalah GPS (Global Position System) yaitu

alat yang langsung dapat menunjukkan posisi kita di permukaan bumi dengan bantuan

satelit yang berada di atas kita.

Kompas elektronik seperti Wayfinder menggunakan paten teknologi sensor

magnetis yang pertama kali dikembangkan oleh PNI, Inc untuk militer AS. Teknologi

ini disebut "magneto-induktif" dan merupakan kemajuan terbesar dalam teknologi

kompas sejak fulxgate diciptakan 60 tahun lalu.

53 

 

 

 

Magneto-induktif yaitu teknologi elektronik yang dapat merasakan perbedaan

medan magnet bumi yang disebabkan oleh unsur eksternal seperti bahan-bahan ferro-

magnetik dan medan magnet yang dihasilkan oleh sistem elektronik. Wayfinder

kompas digital ini memiliki mikrokontroler yang tertanam untuk mengurangi medan

magnet dari sistem elektronik (distorsi) dan medan magnetik bumi semakin dikuatkan

sehingga kompas dapat secara akurat membaca arah mata angin.

Kinerja sebuah kompas akan sangat tergantung pada lokasi instalasi. Sebuah

kompas sangat bergantung pada medan magnet bumi untuk menentukan arah. Setiap

distorsi medan magnet bumi dengan sumber-sumber magnet lain seperti kumparan

pada motor harus dikompensasi dalam rangka untuk menentukan arah yang akurat.

Sumber medan magnet di mobil Anda termasuk magnet permanen, motor, arus listrik

dc atau ac, dan logam ferro-magnetik seperti baja atau besi. Kesalahan pembacaan

kompas dapat dikurangi dengan menempatkan kompas jauh dari sumber-sumber

magnet.

Beberapa efek dari luar dapat dikompensasikan dengan cara mengkalibrasi

kompas pada lokasi yang ditetapkan. Namun, beberapa gangguan tidak mungkin

dikompensasi, misalnya gangguan gerak yang dihasilkan oleh logam magnetik, arus

listrik atau dekat jaringan listrik. Magnetic shielding dapat digunakan untuk gangguan

dari motor atau audio speaker. Cara terbaik untuk mengurangi gangguan adalah jarak,

yaitu dengan menjauhkan kompas dari sumber-sumber medan magnet lain dan jangan

pernah melapisi kompas magnetis dengan lapisan metalik atau logam.

54 

 

 

 

2.11. Keypad dan Encoder

Keypad adalah seperangkat tombol yang disusun dalam satu blok yang biasanya

berisi angka, simbol lain, dan beberapa huruf-huruf abjad. Jika tombol-tombol

tersebut kebanyakan berisi angka, maka juga dapat disebut keypad numerik. Keypad

banyak ditemukan pada alfanumerik keyboard dan perangkat lain seperti kalkulator,

kombinasi kunci dan telepon, yang sebagian besar memerlukan input numerik.

Sesuai dengan persetujuan untuk standarisasi, tombol pada keypad gaya

kalkulator diatur sedemikian rupa sehingga 123 ada di baris bawah. Sebaliknya,

tombol 123 pada telepon berada di bagian atas. Juga tombol * (bintang) dan #

(octothorpe) pada kedua sisi angka nol.

Keypad juga sering digunakan sebagai perangkat input utama untuk embedded

microcontrollers. Keypad sebenarnya terdiri dari sejumlah saklar, terbagi menjadi

beberapa baris/kolom yang diatur sedemikian rupa.

Gambar 2.17 Struktur Fisik Keypad

55 

 

 

 

Encoder adalah sebuah alat yang melakukan konversi data dari satu bentuk ke

bentuk lainnya. Salah satu contohnya encoder keypad, encoder ini akan melakukan

perubahan terhadap penekanan yang dilakukan pada keypad menjadi seurutan logika

data.

2.12. MMC (Multi Media Card)

2.12.1. Penjelasan Umum

Multi Media Card (MMC) adalah media penyimpanan dan komunikasi

data yang kecil yang dirancang untuk aplikasi seperti pada mainan elektronik,

PDA, kamera digital, telepon seluler, digital recorders, dan lain sebagainya.

Tujuan dari fiturnya adalah mobilitas yang tinggi serta performa yang tinggi

dengan biaya yang relatif rendah.

Komunikasi MMC menggunakan 7 pin serial bus yang dirancang untuk

beroperasi pada tegangan rendah. Protokol komunikasi didefinisikan sebagai

suatu bagian dari standar ini dan disebut sebagai mode MultiMedia Card.

Untuk kompabilitas, sebagai tambahan untuk mode MultiMedia Card, terdapat

sebuat protocol komunikasi yang berbasis pada standar SPI.

2.12.2. Mode SPI pada MMC

SPI mode terdiri dari sebuah protocol komunikasi opsional yang terdapat

pada Flash-based MultiMedia Card. Mode ini merupakan bagian dari protocol

MultiMedia Card yang dirancang untuk berkomunikasi dengan jalur SPI.

Interface ini dipilih ketika pertama kali command reset setelah dinyalakan dan

tidak bisa diubah ketika sudah menyala.

Implementasi SPI pada MultiMedia Card menggunakan subset dari

protocol MultiMedia Card dan command set. Standar ini ditujukan untuk

digunakan oleh system yang hanya memerlukan satu card saja dan memiliki

kecepatan transfer data yang lebih rendah (dibandingkan dengan

56 

 

 

 

MultiMediaCard protocol based system). Dari sudut pandang aplikasi,

keuntungan dari mode SPI adalah kemampuan untuk menggunakan off-the-

shelf host (sudah terstandar). Kerugiannya adalah performa yang kalah dari

MultiMediaCard protocol based system (misalnya dari jumlah card).

Konsep dasar Multi Media Card adalah mengirim data melalui jalur-jalur

komunikasi. Jalur-jalur komunikasi tersebut adalah:

• CLK: dengan setiap cycle dari sinyal ini pengiriman sebuah bit pada

command dan data lines telah dilakukan.

• CMD: jalur command yang dua arah yang digunakan untuk inisialisasi

card dan data transfer command.

• DAT: merupakan jalur data bidirectional. Sinyal DAT beroperasi pada

mode push-pull.

2.12.3. Sistem File FAT-16

Sistem file FAT16 diperkenalkan pada MS-DOS pada tahun 1981.

Awalnya dirancang untuk menangani file di floppy drive, dan telah memiliki

modifikasi kecil selama bertahun-tahun sehingga dapat menangani hard disk.

Keuntungan terbesar dari FAT16 adalah bahwa kompatibel di berbagai sistem

operasi, termasuk Windows 95/98/ME, OS / 2, Linux, dan beberapa versi

UNIX. Masalah terbesar dari FAT16 adalah bahwa ia tetap kerja maksimum

pada setiap partisi, sehingga penggunaan hard disk menjadi lebih besar,

ukuran setiap cluster harus mendapatkan lebih besar ruang. Dalam 2-GB

partisi, masing-masing cluster adalah 32 kilobyte, yang berarti bahwa file

terkecil sekalipun pada partisi akan mengambil ruang 32 KB. FAT16 juga

tidak mendukung kompresi, enkripsi, atau keamanan yang canggih dengan

menggunakan daftar kontrol akses.

Media dengan kapasitas antara 16 MB sampai dengan 2 GB bisa

menggunakan sistem file FAT 16. Setiap FAT16 memiliki komponen sebagai

berikut :

57 

 

 

 

• Reserved region, yang mengandung boot sector,

• FAT region, yang berisi table FAT,

• Root directory,

• File dan directory data region yang menyimpan file dan subdirectory.

Bagian-bagian dalam FAT-16 yang perlu diketahui:

1. Reserved Region,

2. BIOS Parameter Block,

3. Boot Code,

4. Boot Signature,

5. File Allocation Table Region,

6. Root Directory Region,

7. File and Directory Data Region.

2.11.3.1. Reserved Region

Reserved region merupakan bagian pertama pada FAT 16 yang

terdiri dari sebuah sektor tunggal yang disebut boot sector. Alamat

boot sector dimulai dari suatu nilai LBA yang disimpan di tabel

partisi MBR (Master Boot Record). Pada media yang tidak memiliki

master boot record, boot sector disimpan pada sector yang pertama.

Boot sector terdiri dari sebuah BIOS Parameter Block (BPB) yang

merupakan area yang terlah dipesan untuk boot code dan sebuah boot

signature.

2.11.3.2. BIOS Parameter Block

BPB adalah sector yang berisi informasi-informasi penting

tentang MMC khusunya format (file sistemnya) yang akan

digunakan. Data pada BIOS parameter block (BPB) terdapat pada

byte ke 11 sampai 35 boot sector.

58 

 

 

 

Byte Deskripsi Ukuran Keterangan

11 Jumlah byte per

sector

2 Umumnya digunakan

512 byte

13 Jumlah sector per

cluster

1 Nilai yang

dimungkinkan 1, 2, 4,

8, 16, 32, 64, dan 128.

14 Jumlah Reserve

Sektor

2 Biasanya 1

16 Jumlah FAT 1 Umumnya digunakan 2

17 Jumlah maksimum

data yang

dimasukan pada

root directory

2 Umumnya digunakan

512 byte

22 Jumlah sector per

FAT

2 Jumlah pada sebuah

FAT

Tabel 2.5 Struktur dari Boot Sector FAT16

2.11.3.3. Boot Code

Lokasi 62 sampai dengan 509 (448 byte) menyimpan boot code.

Jika tabel partisi menandakan kalau sebuah volume dapat di-boot,

pada boot up, kode yang dapat dieksekusi pada MBR loncat ke boot

code pada volume boot sector. Boot code me-load sistem operasi.

2.11.3.4. Boot Signature

Pada boot sector yang valid, byte ke-510 akan bernilai 55h dan

byte ke-511 akan bernilai AAh. Untuk media dengan ukuran sector

per cluster-nya lebih besar dari 512 byte, lokasi ini akan tetap sama

walaupun bukan byte terakhir pada sektor.

2.11.3.5. File Allocation Table Region

59 

 

 

 

File Allocation Table pada sistem tabel FAT 16 umumnya

memiliki 2 copy yang identik. Setiap tabel FAT memiliki 16 bit entry

untuk setiap volume cluster data. File yang membutuhkan beberapa

cluster menggunakan FAT untuk me-maintain sebuah record dari

cluster yang digunakan oleh setiap file.

2.11.3.6. Root Directory Region

Dalam sebuah volume FAT 16, sektor-sektor setelah tabel FAT

terdapat root directory. Root directory umumnya bisa menyimpan

sampai dengan 512 masukkan dengan ukuran masing-masing 32

byte. Jika ukuran sector adalah 512 byte maka root directory

memerlukan 32 sektor. Root directory memiliki informasi tentang

file dan subfolder.

Byte

Ukuran

(byte) Penjelasan

1 8 Nama file

9 3 Extension file

12 1 Attribute (hidden file, read only, dan lainnya)

13 1 Dipesan oleh windows

14 1

15 2 jam pembuatan

17 2 tanggal pembuatan

19 2 tanggal terakhir akses

21 2 dipesan oleh FAT32

23 2 Jam terakhir kali ditulis

25 2 Tanggal terakhir kali ditulis

27 2 Start cluster

29 4 Ukuran file

Tabel 2.6 Struktur dari Root Directory FAT16

60 

 

 

 

2.11.3.7. File and Directory Data Region

Sektor- sektor setelah root directory dikelompokkan menjadi data

cluster. Sebuah data cluster bisa terdiri dari satu atau beberapa sektor.

Karena FAT memiliki masukkan untuk masing-masing cluster dan

memesan dua masukkan pertama untuk tujuan lain, maka data cluster

yang pertama merupakan cluster ke dua dengan yang sisanya mengikuti

urutan dari cluster ke tiga dan seterusnya. File dan subdirectory disimpan

pada cluster.

2.13. Algoritma Perhitungan Jarak dan Sudut antara Dua Titik

2.13.1. Garis Lintang

Garis lintang suatu tempat di permukaan bumi adalah jarak sudut utara

atau selatan dari garis khatulistiwa. Garis lintang biasanya dinyatakan dalam

derajat (ditandai dengan °) berkisar dari 0° di khatulistiwa sampai 90 ° pada

Kutub Utara dan Kutub Selatan. Garis lintang Kutub Utara adalah 90° N dan

garis lintang Kutub Selatan adalah 90° S. Secara historisnya, para pelaut

menghitung garis lintang di belahan bumi utara dengan melihat Bintang Utara

Polaris dengan menggunakan alat sextant dan sight reduction tables untuk

menghilangkan kesalahan ketinggian mata dan pembiasan atmosfer.

Umumnya, ketinggian dari Polaris dalam derajat busur di atas cakrawala

adalah lintang dari si pengamat.

2.13.2. Garis Bujur

Mirip dengan garis lintang, garis bujur dari suatu tempat di permukaan

bumi adalah jarak sudut timur atau barat dari meridian utama atau meridian

61 

 

 

 

Greenwich. Bujur biasanya dinyatakan dalam derajat (ditandai dengan °)

berkisar dari 0° di meridian Greenwich sampai 180° timur dan barat. Sydney,

Australia, misalnya, memiliki sekitar bujur 151° timur. New York City

memiliki bujur sekitar 74° barat. Dahulu pelaut berjuang untuk menentukan

bujur tepat. Masalah ini dipecahkan dengan penemuan marine chronometer.

Garis bujur dapat diketahui jika waktu yang tepat dari pengamatan diketahui.

2.13.3. Algoritma Perhitungan Jarak antara Dua Titik Menggunakan Rumus

Haversine

Rumus Haversine adalah persamaan yang penting dalam bidang navigasi,

formula ini dapat memberikan jarak lingkaran besar antara dua titik pada

sebuah bentuk bola dari garis lintang dan garis bujur.

Nama rumus ini berasal dari kenyataan bahwa rumus tersebut biasa ditulis

dalam bentuk fungsi haversine, atau haversin(θ) = sin2(θ/2). Secara historis,

haversine, mungkin, memiliki sedikit keuntungan, yaitu nilai maksimum

adalah satu, sehingga nilai-nilai dari tabel logaritmiknya bisa berakhir pada

nol.

Rumus ini hanyalah suatu perkiraan apabila diterapkan pada bumi, karena

bumi bukanlah bola sempurna: jari-jari bumi R bervariasi dari 6.356,78 km di

kutub ke 6.378,14 km di ekuator. Terdapat sedikit koreksi, biasanya sebesar

0,1% (dengan asumsi mean geometrik R = 6.367,45 km yang digunakan),

karena ini bumi sedikit berbentuk lonjong dan tidak benar-benar berbentuk

bulat.

62 

 

 

 

Dengan rumus Haversine, jarak antara 2 titik pada permukaan bola dapat

diketahui, maka rumus Haversine ini sering digunakan pada bidang navigasi

untuk perhitungan jarak titik-titik di permukaan bumi. Dengan

mengasumsikan bahwa bumi berbentuk bulat sempurna dengan jari-jari R

(6.367,45 km) dan lokasi dari 2 titik di koordinat bola (lintang dan bujur)

masing-masing adalah lon1, lat1 dan lon2, lat2 (lon dari longitude dan lat dari

latitude), maka rumus Haversine dapat dituliskan dengan menggunakan fungsi

atan2, menjadi:

∆ 2 1 (2-1)

∆ 2 1 (2-2)

sin ∆ cos 1 cos 2 sin ∆ (2-3)

2 2 √ , √1 (2-4)

(2-5)

keterangan:

• lon1 adalah bujur dari titik 1,

• lat1 adalah lintang dari titik1,

• lon2 adalah bujur dari titik 2,

• lat2 adalah lintang dari titik2,

• ∆ adalah selisih bujur dari kedua titik,

• ∆ adalah selisih lintang dari kedua titik,

• d adalah jarak antara dua titik (jarak melingkar dari bentuk bola),

63 

 

 

 

• R adalah radius dari bentuk bola,

Paramater lon1, lat1 dan lon2, lat2 menggunakan bentuk radian. Untuk

mengkonversi dari bentuk derajat ke bentuk radian dapat dilakukan dengan

mengalikan nilai derajat dengan . Untuk mengubah kembali dari bentuk

radian ke derajat dapat dilakukan dengan mengalikan nilai radian dengan .

Dalam deskripsi rumus di atas menggunakan fungsi atan2(y,x), atau inverse

tangent dari y/x, dengan fitur tambahan untuk menentukan di kuadran mana

sudut tersebut berdasarkan pada tanda pada x dan y.

2.13.4. Perhitungan Sudut Antara Dua Titik Terhadap Kutub Utara Bumi

Algoritma untuk menghitung sudut antara dua titik adalah sebagai berikut:

1 2 sin 1 2 cos 2 , cos 1

sin 2 sin 1 cos 1 2 , 2 (2-8)

keterangan:

• lon1 adalah bujur dari titik 1,

• lat1 adalah lintang dari titik 1,

• lon2 adalah bujur dari titik 2,

• lat2 adalah lintang dari titik 2,

• tc1 adalah arah sudut dari titik 2 terhadap titik 1

• pi adalah konstanta 3.141596…

64 

 

 

 

Untuk algoritma di atas menggunakan referensi lintang Utara dan bujur

Timur sebagai positif dan lintang Selatan dan bujur Barat sebagai negatif,

sesuai dengan standar yang telah ditetapkan.