LAPORAN TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN SISTEM PRESENSI MENGGUNAKAN RFID

BERBASIS WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN)

STANDAR IEEE 802.11b/g/n

DESIGN OF PRESENCE SYSTEM USING RFID BASED WIRELESS

SENSOR NETWORK (WSN) STANDART IEEE 802.11b/g/n

Disusun oleh

GHINA MUTIARACHMA

15201008

PROGRAM STUDI DIPLOMA TIGA TEKNIK TELEKOMUNIKASI

FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO

2018

ii

LAPORAN TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN SISTEM PRESENSI MENGGUNAKAN RFID

BERBASIS WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN)

STANDAR IEEE 802.11b/g/n

DESIGN OF PRESENCE SYSTEM USING RFID BASED WIRELESS

SENSOR NETWORK (WSN) STANDART IEEE 802.11b/g/n

Laporan Tugas Akhir ini digunakan sebagai salah satu syarat untuk

memperoleh Gelar Ahli Madya (A.md.)

Institut Teknologi Telkom Purwokerto

2018

Disusun oleh:

GHINA MUTIARACHMA

15201008

DOSEN PEMBIMBING

Muntaqo Alfin Amanaf, S.ST., M.T.

Herryawan Pujiharsono, S.T., M.T.

PROGRAM STUDI DIPLOMA TIGA TEKNIK TELEKOMUNIKASI

FAKULTAS TEKNIK TELEKOMUNIKASI DAN ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI TELKOM PURWOKERTO

2018

iii

iv

v

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan

hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir yang berjudul

“RANCANG BANGUN SISTEM PRESENSI MENGGUNAKAN RFID

BERBASIS WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN) STANDAR IEEE

802.11b/g/n”

Penyusunan laporan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk

mendapatkan gelar Ahli Madya (A.md) di program studi Diploma III Teknik

Telekomunikasi pada fakultas Teknik Telekomunikasi dan Elektro Institut Teknologi

Telkom Purwokerto.

Dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini, banyak pihak yang sangat

membantu penulis dalam berbagai hal, baik berupa dukungan moril maupun materi.

Oleh karena itu, penulis sampaikan rasa terima kasih yang sedalam – dalam nya

kepada:

1. Bapak Muntaqo Alfin Amanaf, S.ST, M.T. selaku pembimbing I.

2. Bapak Herryawan Pujiharsono, S.T., M.T. selaku pembimbing II.

3. Bapak Dr. Ali Rohman, M.Si. selaku Rektor Institut Teknologi Telkom

Purwokerto.

4. Bapak Eka Setia Nugraha, S.T., M.T. selaku ketua Program Studi D3 Teknik

Telekomunikasi, sekaligus bapak kami semua anak – anak D3 Tektel 2015.

5. Kedua orang tua dan ketiga adik – adik saya tercinta yang telah memberikan

dukungan dan menyertai nama saya dalam doa – doa mereka.

6. Grup tugas akhir para “pengabdi WaiFai” yang telah banyak membantu dalam

segala proses sampai akhir.

7. Firmansyah Pandu Wibawa, terima kasih untuk dukungan dan doanya. And for

my fuzzy fluff cats (Bima dan Ino) the best moodbooster ever!

8. Rekan – rekan D3 Teknik Telekomunikasi 2015 yang memberikan dukungan,

doa, dan semangat sampai titik ini.

9. Seluruh pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

vi

Dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak

kekurangan dalam penyajian laporan ini. Untuk itu, kritik dan saran yang membangun

dari pembaca sangat diharapkan. Semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat

bagi seluruh pembaca.

Purwokerto, Agustus 2018

(Ghina Mutiarachma)

vii

ABSTRAK

Semakin berkembangnya era teknologi dan digital, maka semakin banyak pula

layanan penyedia sistem presensi yang mudah, efisien, cepat, dan praktis. Namun terdapat

beberapa instansi yang masih menerapkan sistem konvensional. Sehingga untuk mewujudkan

sistem presensi yang efisien dan mudah, maka dibutuhkan teknologi berbasis nirkabel yang di

rancang dengan menggunakan perangkat RFID reader sebagai media pembaca identitas tag,

RTC sebagai penyedia waktu, Arduino Uno sebagai mikropengendali, LCD menampilkan data

yang dihasilkan pada sistem, Module WiFi esp8266-01 sebagai perangkat pengiriman data

secara nirkabel, buzzer sebagai indikator suara, router sebagai access point yang digunakan

untuk meneruskan pengiriman data dari perangkat module WiFi menuju website, dan platform

penyedia layanan IoT yaitu ThingSpeak. Platform menampilkan hasil pengolahan sistem

secara realtime. Proses pengkodingan inialisasi input output, pengolahan sistem dan logika

pada perangkat agar dapat saling terhubung dengan menggunakan software aplikasi Arduino

IDE, dan proses pengambilan traffic data untuk mendapatkan nilai parameter Qos

menggunakan software monitoring jaringan Wireshark. Rancang bangun sistem ini

menghasilkan nilai rata – rata throughput sebesar 293,828 bit/s, dan nilai delay terendah 0,203

sec pada jarak 0 meter dan semakin besar mencapai 5.597 sec pada jarak 60 meter. Hal tersebut

dikarenakan jarak jangkau lebih dari 30 meter tidak mampu tercover dengan baik oleh standar

frekuensi 2.4 GHz dengan memaksimalkan data rate sebesar 11 Mbps. Untuk mendapatkan

kinerja yang optimal, baiknya jarak antar device dan access point yang digunakan yaitu 0

sampai 35 meter. Dengan menggunakan konsep ini, proses komunikasi pengiriman data pada

sistem ini akan lebih efektif dan efisien daripada sistem presensi lainnya yang ada sebelumnya.

Kata Kunci: WSN, Standar IEEE 802.11 b/g/n, RFID Reader, Module WiFi esp8266-01

viii

ABSTRACT

Growth of the technology and digital era, the more service providers of presence

systems are easy, efficient, fast, and practical. But there are several agencies that are still

implementing conventional systems. So as to realize an efficient and easy presence system,

wireless technology is needed which is designed using RFID reader devices as identity tag

media readers, RTC as a time provider, Arduino Uno as microprocessor, LCD displays data

generated on the system, Module WiFi esp8266 -01 as a wireless data transmission device,

the buzzer as a voice indicator, the router as the access point used to forward data

transmission from the WiFi module device to the website, and the IoT service provider

platform, ThingSpeak. Platform displays real-time system processing results. The coding

process is the initialization of output input, system processing and logic on the device so that

it can be interconnected by using the Arduino IDE application software, and the data traffic

retrieval process to obtain Qos parameter values using Wireshark network monitoring

software. The design of this system produces an average throughput value of 293.828 bit / s,

and the lowest delay value is 0.203 sec at a distance of 0 meters and the greater reaches 5.597

sec at a distance of 60 meters. This is because the range of more than 30 meters is not able to

be covered properly by the 2.4 GHz frequency standard by maximizing the data rate of 11

Mbps. To get optimal performance, both the device distance and the access point used are 0

to 35 meters. By using this concept, the process of communicating data transmission in this

system will be more effective and efficient than other existing presence systems.

Keyword: WSN, Standart IEEE 802.11 b/g/n, RFID Reader, Module WiFi esp8266-01

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. iii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................. iv

PRAKATA ................................................................................................................ v

ABSTRAK .............................................................................................................. vii

ABSTRACT ........................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ............................................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1

1.1 LATAR BELAKANG ...................................................................................... 1

1.2 RUMUSAN MASALAH .................................................................................. 2

1.3 BATASAN MASALAH ................................................................................... 2

1.4 TUJUAN PENELITIAN ................................................................................... 3

1.5 MANFAAT PENELITIAN ............................................................................... 3

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN ......................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI ........................................................................................... 5

2.1 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 5

2.2 DASAR TEORI ................................................................................................ 6

2.2.1 Pengertian Wireless Sensor Network (WSN) .............................................. 6

2.2.2 Komponen Node Sensor Pada WSN ........................................................... 6

2.2.3 IEEE 802.11 ................................................................................................ 7

2.2.4 Embedded System ........................................................................................ 8

2.2.5 Module WiFi ESP8266 ............................................................................... 9

2.2.6 Arduino ....................................................................................................... 9

2.2.7 Radio Frequency Identification (RFID) .................................................... 11

2.2.8 Tag RFID .................................................................................................. 12

2.2.9 Real Time Clock (RTC) ............................................................................. 13

2.2.10 Liquid Crystal Display (LCD) ................................................................ 13

2.2.11 Parameter Quality of Service (QoS) ........................................................ 14

x

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 16

3.1 ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN ............................................... 16

3.1.1 Alat ............................................................................................................ 16

3.1.2 Bahan ........................................................................................................ 17

3.2 ALUR PENELITIAN...................................................................................... 20

3.3 BLOK PERANCANGAN SISTEM ............................................................... 21

3.4 PERANCANGAN PERANGKAT KERAS ................................................... 22

3.4.1 Antarmuka Arduino dengan RFID Reader ............................................... 22

3.4.2 Antarmuka Arduino dengan RTC DS1302 ............................................... 23

3.4.3 Antarmuka Arduino dengan Module WiFi ESP8266................................ 24

3.4.4 Antarmuka Arduino dengan LCD AMC1602AI2C .................................. 25

3.4.5 Antarmuka Arduino dengan Micro Buzzer 5V ......................................... 26

3.4.6 Antarmuka Arduino dengan Module WiFi ESP8266 dan FTDI ............... 27

3.4.7 Antarmuka Seluruh Perangkat Keras ........................................................ 28

3.5 PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK .................................................. 29

3.5.1 Flowchart Sistem Kerja Alat ..................................................................... 30

3.5.2 Inialisasi .................................................................................................... 32

3.5.3 Konfigurasi Perangkat Module esp8266 dengan Perintah AT Command

Menggunakan FTDI ......................................................................................... 40

3.6 PENGUJIAN PERANGKAT DAN SISTEM ................................................. 44

3.6.1 Pengujian Perangkat Module WiFi esp8266 ............................................. 44

3.6.2 Pengujian Perangkat Buzzer ...................................................................... 44

3.6.3 Pengujian Perangkat RTC dan LCD ......................................................... 45

3.6.4 Pengujian Perangkat RFID Tag dan Reader ............................................. 46

3.6.5 Pengujian Perangkat dan Sistem ............................................................... 46

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 48

4.1 HASIL PENGUJIAN MODULE WIFI ESP8266 ........................................... 48

4.2 HASIL PENGUJIAN PERANGKAT BUZZER ............................................. 55

4.4 HASIL PENGUJIAN PERANGKAT RTC DAN LCD ................................. 56

4.5 HASIL PENGUJIAN PERANGKAT RFID TAG DAN READER ................ 57

4.6 HASIL PENGUJIAN PERANGKAT DAN SISTEM .................................... 60

BAB V PENUTUP .................................................................................................. 64

xi

5.1 KESIMPULAN ............................................................................................... 64

5.2 SARAN ........................................................................................................... 65

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 66

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komponen Node Sensor WSN ........................................................... 7

Gambar 2.2 Module WiFi ESP8266 ....................................................................... 9

Gambar 2.3 Arduino Uno R3 ................................................................................ 10

Gambar 2.4 Perangkat RFID (Meliputi RFID Reader dan RFID Tag) ............ 11

Gambar 2.5 Skema Sistem Teknologi RFID ....................................................... 12

Gambar 2.6 Perangkat RTC DS1302 ................................................................... 13

Gambar 2.7 LCD Character 16x2 ......................................................................... 14

Gambar 3.1 Flowchart Alur Penelitian ................................................................ 20

Gambar 3.2 Blok Perancangan Sistem ................................................................ 21

Gambar 3.3 Skematik Perancangan RFID Reader RC522 ................................ 23

Gambar 3.4 Skematik Perancangan RTC DS1302 ............................................. 24

Gambar 3.5 Skematik Perancangan Module WiFi esp8266 ............................... 25

Gambar 3.6 Skematik Perancangan LCD I2C .................................................... 26

Gambar 3.7 Skematik Perancangan Buzzer ........................................................ 27

Gambar 3.8 Skematik Perancangan Module WiFi esp8266 dan FTDI ............. 27

Gambar 3.9 Skematik Perancangan Seluruh Perangkat Keras ........................ 28

Gambar 3.10 Rencana Implementasi Perangkat ................................................ 29

Gambar 3.11 Flowchart Pemograman ................................................................. 30

Gambar 3.12 Tampilan Awal Arduino Uno IDE 1.8.4 ....................................... 41

Gambar 3.13 Tampilan Pengaturan Serial Monitor ........................................... 41

Gambar 3.14 Hasil Respon Instruksi AT Command .......................................... 43

Gambar 3.15 Skematik Pengujian Perangkat Module WiFi esp8266 ............... 44

Gambar 3.16 Skematik Pengujian Perangkat Buzzer ......................................... 45

Gambar 3.17 Skematik Pengujian Perangkat RTC dan LCD ........................... 45

Gambar 3.18 Skematik Pengujian Perangkat RFID Tag dan Reader .............. 46

Gambar 3.19 Skematik Pengujian Keseluruhan Perangkat dan Sistem .......... 47

Gambar 3.20 APIKey yang Digunakan Pada ThingSpeak .................................. 47

Gambar 4.1 Pengujian Perangkat Module WiFi esp8266 .................................. 48

Gambar 4.2 Tampilan Proses Capture Wireshark ............................................... 49

Gambar 4.3 Hasil Capture File Properties Wireshark ......................................... 49

xiii

Gambar 4.4 Diagram Grafik Paket Data yang Dikirim ..................................... 51

Gambar 4.5 Diagram Grafik Parameter Throughput ........................................ 52

Gambar 4.6 Diagram Grafik Parameter Delay ................................................... 53

Gambar 4.7 Pengujian Perangkat Buzzer ............................................................ 55

Gambar 4.8 Pengujian Perangkat RTC dan LCD .............................................. 56

Gambar 4.9 Pengujian Perangkat RFID Tag dan Reader .................................. 57

Gambar 4.10 Pengujian Jarak RFID Antara Tag dan Reader .......................... 58

Gambar 4.11 Scanning RFID Tag dan Hasil Output .......................................... 59

Gambar 4.12 Pengujian Keseluruhan Perangkat dan Sistem ........................... 60

Gambar 4.13 Output yang Dihasilkan pada Serial Monitor ............................... 61

Gambar 4.14 Output yang Dihasilkan pada ThingSpeak .................................... 62

Gambar 4.15 Tampilan Grafik Data yang Terekam dalam 1 Bulan ................ 63

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan Standar IEEE 802.11 ..................................................... 8

Tabel 3.1 Spesifikasi Arduino Uno R3 ................................................................. 17

Tabel 3.2 Spesifikasi Module WiFi ESP8266-01 .................................................. 17

Tabel 3.3 Spesifikasi RFID Reader RC522 .......................................................... 18

Tabel 3.4 Spesifikasi RFID Tag............................................................................. 18

Tabel 3.5 Spesifikasi RTC DS1302 ....................................................................... 19

Tabel 3.6 Spesifikasi Buzzer 5V ............................................................................ 19

Tabel 3.7 Spesifikasi LCD 16x2 AMC1602AI2C ................................................ 19

Tabel 3.8 Koneksi Port Perancangan RFID Reader RC522 ............................... 23

Tabel 3.9 Koneksi Port Perancangan RTC DS1302 ............................................ 24

Tabel 3.10 Koneksi Port Perancangan Module WiFi esp8266 ........................... 25

Tabel 3.11 Koneksi Port Perancangan LCD I2C................................................. 26

Tabel 3.12 Koneksi Port Perancangan Buzzer ..................................................... 27

Tabel 3.13 Koneksi Port Perancangan Module WiFi dengan FTDI .................. 28

Tabel 3.14 Instruksi AT Command Beserta Respon dan Fungsinya ................. 42

Tabel 3.15 Nomor ID RFID Tag ........................................................................... 46

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Module WiFi esp8266 Berdasarkan Jarak dan

Durasi ...................................................................................................................... 50

Tabel 4.2 Hasil Data Parameter Throughput dan Delay ..................................... 52

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Buzzer ......................................................................... 55

Tabel 4.4 Hasil Pengujian RTC dan LCD ........................................................... 56

Tabel 4.5 Hasil Pengujian Jarak RFID ................................................................ 58