I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   11 ,   No .   1 J u ly   201 8 ,   p p .   1 52 ~ 1 6 0   I SS N:  2502 - 4752 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 11 .i 1 . p p 152 - 1 6 0           152       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   S m a rt   H o m e  Sec urity Acc ess  Sys te m   Using  F ie ld  P ro g ra m m a ble  G a te  Array s       Sh u ku B in Sa leh ,   Su la i m a n   B in  M a zla n ,   Nik   I s k a nd a B in H a m za h   Ah m a Z a h id  Z a k w a n B in Abdu l K a ri m ,   M o hd   Sh a m ia n B in  Z a ina l ,   Sh i pu n A nu a B in H a m za h Da nia l B in M d No r ,   H a z w a j   B in M hd   P o a d   F a c u lt y   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g Un iv e rsiti   T u n   H u ss e in   On n   M a lay sia ,   Ba tu   P a h a t ,   Jo h o r,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J a n   13 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   23 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A p r   6 ,   2 0 1 8       No w a d a y s,  th e   ra p id   g ro w th   o b u rg lary   a n d   th e f c a se o v e r   th e   w o rld   h a b e e n   th re a ten in g   t o   th e   v u ln e ra b il it y   o f   tr a d it io n a h o m e   se c u rit y   s y st e m s.   T h e re f o re   th e   d e v e lo p m e n h o m e   se c u rit y   w it h   in telli g e n c o n tr o w h e re in   f o c u to   e n h a n c e   c o n v e n ti o n a tec h n iq u e   t o   t h e a d v a n c e d   d ig it a se c u rit y   s y ste m a n d   to   b e   m o re   in tere stin g in h o m e   o b u il d i n g   o w n e f o p re v e n ti n g   in tru d e rs  in   sm a rt  h o m e   i m p le m e n tatio n .   Ho w e v e r,   u sin g   a v a riet y   o f   t y p e   c o n v e n t io n a l o c k   d o o rs  f o se c u rit y   p u rp o se a n d   a n a lo g   i n tr u d e se n so r   w it h   in d iv i d u a f u n c ti o n   sy ste m   is  n o se c u re   e n o u g h i n   o rd e to   p ro tec t h e   p e rso n   o c o m p a n y   p ro p e rti e s.  Th a w h y   th e   e m e rg e n c e   o f   n e w   t e c h n o l o g y   su c h   a in teg ra ted   c ircu it   n e tw o rk   w il a p p ly   in   S m a rt  Ho m e   s y ste m   f o r   a b e tt e se c u rit y   so lu ti o n   to   p r e v e n th e   h o u se f ro m   th e in tru d e a n d   h a z a rd o u f ire  in c id e n t .   T h e re f o re ,   th is  p r o jec is  d o n e   t o   d e sig n   a n d   b u il d   a   s m a rt  s y ste m   w it h   c o n sist  o f   d ig it a se c u rit y   e n tr y   f o a u to m a ti c   lo c k   d o o rs  a n d   a lso   f o a c ti v a ti n g   o d e a c ti v a te  a ll   se c u rit y   se n so in   h o u se w h ich   is   f u n c ti o n   f o d e tec ti n g   th e   irreg u lar  m o v e m e n a n d   h o tem p e ra tu re   (f ir e   in c id e n t)   i n - h o u se   f o t h e   d o m e stic  re sid e n ti a se c to r.   T h is   p ro d u c t   in c lu d e sw it h   d o o rs  a u t o m a ti c   lo c k   s y ste m   u sin g   se rv o   m o to a n d   d e tec irreg u lar  m o v e m e n in tru d e u sin g   P IR  m o ti o n   se n so (HC - S R 5 0 1 a n d   a lso   m e a su re   h o tem p e ra tu re   u sin g   te m p e ra tu re   se n so (L M 3 5 ).   T h e   se n so w il l   tran sm it   th e a n a lo g   sig n a to   F ie ld   P r o g ra m m a b le  Ga te  A rr a y   (F P G A th e   A lt e ra   DE2 - 1 1 5   b o a rd   to   b e   p r o c e ss e d   a n d   w h ich   w il th e n   d isp la y   th e   sta tu s   e n try   a f ter  k e y - in   p a ss w o rd   a n d   a c ti v a ti o n   se c u rit y   s y ste m   o n   th e   L ED  se v e n   se g m e n d isp lay s.   T h e   e n tr y   l o g in   c o n tr o ll e w il u se   a p u sh   b u tt o n   o r   sw it c h e s a v a il a b le  o n   F P G A   b o a rd   th a a re   u se d   to   l o g in   p a s sw o rd   f o r   a u to m a ti c   d o o a c c e ss a n d   a lso   a b le  m a in tain e d   f o c o n tro h o m e   s m a rt   se c u rit y   s y ste m .   K ey w o r d s :   f ield   p r o g r a m m ab le  g ate  a r r ay   ( FP G A )   I n telli g en t c o n tr o l   P I R   m o tio n   s e n s o r   ( HC - S R 1 0 5 )   S er v o   m o to r   T em p er atu r s e n s o r   ( L M3 5 )   V u l n er ab ilit y   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su lai m a n   B in   Ma zla n   Facu lt y   o f   E lectr ical  a n d   E lect r o n ic  E n g i n ee r i n g   Un i v er s iti T u n   H u s s ei n   On n   Ma la y s ia,     B atu   P ah at,   J o h o r ,   Ma lay s ia .   E m ail:  s h a m ia n @ u t h m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   A   s m ar h o m e"   tech n o lo g y   i s   o n r ea lizatio n   o f   h o m au to m atio n   id ea l s   e m p lo y s   i n teg r a ted   d ig ital   s y s te m s   s u c h   a s   FP G A s   tech n o lo g y .   FP G A s   h as  v a s tl y   w id er   p o ten tia f o r   m a n y   ap p licatio n s   d ep en d   o n   in n o v atio n   a n d   m ar k et  d e m a n d   esp ec iall y   to   i m p le m e n f u l l y   f u n ctio n al  o r   r eliab le  o f   th e s m ar h o m p r o d u ct   [ 1 ] .   Sin ce   s m ar h o m p r o d u ct  s u c h   a s   s ec u r it y   s y s te m   b ec o m m o r p o p u lar   b ec au s d r a m atica ll y   in cr ea s o f   b u r g lar y   an d   th e f t   th r ea ts   last   f e w   y ea r s   an d   t h r ea ten in g   o f   v u l n er ab ilit y   o f   tr ad itio n al  s ec u r it y   s y s te m   i n   f u t u r [ 2 ] .   T h er ef o r b ased   o n   r ev ie w s   o f   s tati s tical  ca s es  f o u n d   th at  h o u s w it h o u a s ec u r it y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       S ma r t H o me  S ec u r ity  A cc ess   S ystem  Usi n g   F ield   P r o g r a mma b le  Ga te  A r r a ys ( S h u ku r   B in   S a leh )   153   s y s te m ,   o f te n   to   b b r o k en   in to   co m p ar ed   to   th o s eq u ip p e d   w ith   s ec u r it y   alar m   [ 3 ] .   T h er eb y   v i tal  f ac o f   ca s es  o b v io u s l y   s h o w s   s ec u r it y   s y s te m   h ad   p r o v ed   co u ld   r e d u ce   th in tr u s io n   i n cid en t.  H en ce ,   it  is   b ec o m e   co m p u ls o r y   to   d ev elo p   a n d   en h an ce   ex i s ti n g   s ec u r it y   s y s te m   w it h   s m ar t te c h n o lo g y   t h at  ca n   p r o tect  p eo p le  o r   r esid en t a n d   t h eir   p r o p er ties .     I n   th is   p r o j ec t,  to   m a k s ec u r it y   ac ce s s   s y s te m   m o r e   i n tel lig e n a n d   ef f ec ti v e,   t h e m e r g en ce   o f   d ig ital  i n te g r ated   cir cu it  tec h n o lo g ies  ar i m p le m en ti n g   f o r   s etti n g   s ec u r it y   e n tr y   s y s te m .   T h er ar 3   d if f er e n s u b s y s te m s   th a ar e   co m b i n ed   to g et h er   to   f o r m   s m ar s y s te m   w h ic h   k n o w n   as  s m ar h o m s ec u r i t y   a cc ess   s y s te m .   I w ill  w o r k   w it h   a co m b i n atio n   o f   f e w   i n p u a n d   o u tp u co m p o n en t s   s u ch   as   s er v o   m o to r ,   P ass iv I n f r ar ed   ( P I R )   m o tio n   s en s o r ,   te m p er atu r s e n s o r ,   l ed   s ev en   s e g m en ts   d is p la y ,   b u zz er ,   p u s h   b u tto n s   an d   s w i tch e s   [ 4 ] .   T h is   p r o j ec t   is   b ei n g   i m p le m e n ted   u s i n g   Field   P r o g r a m m ab le   Gate   A r r a y   ( FP G A )   A lter a   DE 2 - 1 1 5   b o a r d   an d   p r o g r am m ed   u s in g   Ver ilo g   Har d w ar Descr ip tio n   L an g u ag ( HD L ) .   T h f ir s s u b s y s te m   is   t h s ett in g   o f   s ec u r it y   ac ce s s   s y s te m .   T h is   s ec u r it y   ac ce s s   s y s te m   c o n s is ts   o f   t w o   m aj o r   p ar ts .   T h e r ar e   co d en tr y   a n d   m e m o r y   e n tr y   lo g ic.   T h co d e   en tr y   lo g ic  is   a co m b i n atio n al  lo g ic   n et w o r k   w h ic h   w il p r o ce s s   al lo g ic  f u n ctio n   an d   t h m e m o r y   e n tr y   lo g ic  w h i le  k ee p i n g   t h p r esen s ec u r it y   co d es  d ef in b y   u s er .   T h c o r r ec lo g in   s ec u r it y   ac ce s s   w il ac tiv ate  t h s er v o   m o to r   g ea r   f o r   u n lo ck i n g   th ed o o r   an d   d ea ctiv ate  th o th er   ad d itio n al  s ec u r s en s o r   in   t h h o u s e.   Seco n d l y ,   t h e s u b s y s te m   is   th e   L E D   s e v en   s e g m en t   d is p la y   s y s te m .   T h L E is   u s ed   to   d is p la y   th e   s tatu s   lo g i n   ac ce s s   t h r o u g h   k e y p ad   p r ess   o f   u s er   an d   s tat u s e s   ac tiv a te  o r   d ea ctiv atio n   f u n c tio n al  s e n s o r s   a n d   alar m   d u r in g   p r o j ec t r u n n i n g .   T h th ir d   s u b s y s te m   is   th m o tio n   d etec tio n   an d   te m p er atu r s en s i n g   s etti n g .   T h m o tio n   s etti n g   is   u s ed   to   s et  th d is tan ce   r ad iu s   f o r   in tr u d er   d etec tio n   d esire d   ar ea s   in   h o u s e   b y   P I R   m o tio n   s e n s o r   [ 5 ] .   Me an w h ile  f o r   th e   te m p er at u r s etti n g   is   u s ed   to   s et   t h r a n g e   o f   d es ir ed   te m p er atu r e it h er   n o r m al  o r   h ig h   te m p er atu r ( v er y   h o t)   co n d iti o n   f o r   h az ar d o u s   f ir d etec tio n .   T h er ef o r th e o p er atio n   o f   b o th   d ev ice  d ep en ds   o n   th e s etti n g , o r   p ar a m eter   ca lib r atio n   s u c h   as  u s er   co u ld   in s er d etec tio n   r an g o f   d is t an ce   m o tio n   s tar t   b et w ee n   1   to   3   m eter s   a n d   als o   s ettin g   h o t te m p er atu r s tar w h e n   r o o m   te m p er atu r o v er   5 0   d eg r ee s   C elsi u s .   T h m ai n   p r o j ec s y s te m   is   co n s is tin g   a co m b in at io n   o f   t h d i g ital  s ec u r it y   ac ce s s   an d   an o th e r   s ec u r it y   d e v ices  s y s te m   o n   d etec tin g   an y   ir r eg u lar   m o tio n ,   an d   h ig h   te m p er atu r e   i n cid en o cc u r r ed   in   th e   s m ar t   h o m s ec u r it y   s y s te m .   W h en   th e   lo g i n   s ec u r it y   ac ce s s   co r r ec o r   t h m o tio n   an d   te m p er atu r s en s o r   w a s   tr i g g er it   w il s e n d   t h e s ig n a l   to   t h Alter DE 2 - 1 1 5   b o ar d ,   th e   p r o g r am   w ill   p r o ce s s   t h s i g n al   an d   d ec id th s u itab le  o u tp u t h a w i ll  b tu r n ed   o n .   I n   f u r th e r   ac tio n   w h e n   u n s ec u r e   o r   em er g e n c y   co n d itio n   o cc u r r ed ,   th en   alar m   d e v ice  w il ac ti v a te  s u c h   a s   b u zz er   will  f u n ctio n in g   w h e n   eit h er   o n o r   b o th   o f   s e n s o r s   ar d etec tin g   an y   in tr u s io n , or   f ir in cid en o cc u r s   in   t h h o u s e.   T h is   p r o j ec is   r esu lt  o f   s u b j ec ME E   1 0 2 0 3     P r o g r am m ab le  E l ec tr o n ics.  T h ai m   o f   t h i s   p r o j ec ex p er ien ce   is   to   ex p o s a n d   g ain   an u n d er s ta n d in g o f   t h Ver ilo g   p r o g r am m i n g   ap p licatio n   u s i n g   o f   Qu ar t u s   I I   s o f t w ar e.       1 . 1 .   P ro j ec t   O bje ct i v e   T h er ar th r ee   o b j ec tiv es o f   th is   p r o j ec t a s   b elo w :   i.   T o   d esig n   o f   s m ar t   h o m s ec u r it y   ac ce s s   u s in g   Ver ilo g   ( HD L   p r o g r a m )   to   p r o tect  t h e h o u s e   f r o m   i n tr u d er s   an d   h az ar d o u s   f ir in cid e n t.   ii.   T o   en s u r t h d esi g n   o f   co m b in atio n   d ig i tal  a u to m at ic  d o o r   lo ck   w i th   ad d itio n al  s en s o r s   s ec u r it y   s y s te m   ca n   h elp   u s er   ea s y   to   co n tr o l a n d   k ee p   b etter   s ec u r it y   lev el  i n   th h o u s e.   iii.   T o   ac tiv ate  alar m /b u zz er   f o r   in tr u s io n   an d   h az ar d o u s   f ir in cid en i n   th h o u s b y   u s in g   Fiel d   P r o g r am m ab le  Gate   A r r a y   ( F P GA )   Alter DE 2 - 1 1 5   b o ar d .     1 . 2 .   P ro j ec t   Sco pe   Ou r   p r o j ec s y s te m   w a s   d esi g n ed   to   co n tr o th d o o r ,   f ir alar m   u s i n g   a te m p er atu r s e n s o r   an d   to   d etec t th ir r eg u lar   m o tio n   i n tr u d er   th r o u g h   P I R   m o tio n   s e n s o r   in   th h o u s es.       2.   O VE RVI E O F   P RO J E C T   SYST E M   DE SI G N   P r o g r am m ab le  L o g ical  Dev ic ( P L D)   h as  ev o lv ed   s in ce   it s   cr ea tio n   in   1 9 8 4 ,   w h er at  th s tar o f   h u n d r ed s   o f   lo g ic  to   te n   m illi o n   lo g ic   g ates.  L ate s FP G A   t ec h n o lo g y   i s   o n o f   t h m aj o r   p r o g r am m i n g   to o l s   u s ed   in   v ar io u s   ap p licatio n s ,   an d   th latest  FP G A s   m ar k et   h as  r ea ch ed   n ea r l y   $ 3   b illi o n   w o r ld w id e.   E v en   FP GA   tec h n o lo g y   to d a y   n o o n l y   h a s   t h o ce an   o f   m illi o n s   o f   lo g ic  g ates  b u it   also   in cl u d es  b u ilt - i n   h ar d w ir ed   p r o ce s s o r ,   m e m o r y ,   m u ltip lier - ac cu m u lato r ,   s ta n d ar d   ce ll,  clo ck   m a n a g e m e n t   s y s te m ,   a n d   o th er   f ea t u r es  ex ter n a d ig ital  m o d u le  o r   g ad g et  f o r   in d u s tr ial  ap p licatio n .   I n   o th er   w o r d s ,   th ad v an ta g es  o f   FP G ca n   b co n f i g u r ed   as a   s y s te m   o n   th ch ip   ( So C )   [ 6 ] .   T h er ef o r e,   as  th r esu lts   o f   t h ese  ad v an tag e s ,   th p r o j ec w as   s elec ted   to   ap p ly   FP G A   tech n o lo g y   f o r   ed u ca tio n al  ex p o s u r f o r s tu d en ts   i n   P r o g r am m ab le  E lectr o n ics  s u b j ec to   en h an ce s   s k il Ver ilo g   HD L   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 11 ,   No .   1 J u ly   201 8   :   1 5 2     1 6 0   154   p r o g r am m i n g .   T h d ev elo p m e n o f   s m ar h o m s ec u r it y   a cc ess   w as  d o n m ai n l y   u s i n g   Ver ilo g   ( Har d w ar Descr ip tio n   L a n g u a g e) .   T h m et h o d o lo g y   is   t h o v er all  p r o ce s s   o f   d ev elo p in g   in f o r m ati o n   s y s te m s   th r o u g h   a   m u ltis tep   p r o ce s s   th at  in cl u d es  d esig n ,   an al y s i s ,   i m p le m en ta tio n ,   test i n g   a n d   g etti n g   t h r esu lt.  T h er ef o r e,   th e   p r o j ec w o r k s   ar d iv id ed   in to   th r ee   s ta g es  w h ic h   ar d esi g n   s p ec if icatio n ,   i m p le m e n tatio n   an d   d esig n   te s ti n g   an d   v er i f icatio n .   T h is   s ec t io n g en er all y   d escr ib es  th d es ig n   m eth o d o lo g y   o f   t h i s   p r o j ec t.  A l o f   t h d esi g n   st ag e s   ar b r ief l y   d is c u s s ed   i n   th f o llo w in g   s ec tio n s .   T h p u r p o s o f   d o in g   m et h o d o lo g y   i s   to   en s u r th at   th e   p r o j ec t is in   th s co p an d   ac h iev th o b j ec tiv e.       2 . 1 .   Desig n Specif ica t io n   Fo r   th i s   s ta g e,   t h r e v ie w   o f   th p r ev io u s   w o r k s   is   n ee d ed   to   d eter m i n t h d esi g n   s p ec if icatio n s .   T h u s ,   th d esi g n   s p ec i f icatio n s   s h o u ld   ab le  to   s o lv t h p r o b le m   s tated   i n   th p r o b le m   s ta te m e n an d   ac h iev e   th o b j ec tiv o f   th i s   p r o j ec t.   T h er ef o r e,   th d esi g n   s p ec if ica ti o n s   f o r   th is   p r o j ec ar lis ted   a s   s h o w n   b elo w   ( i)   P u s h   b u t to n   an d   s w itc h es a s   t h in p u t i n ter f ac f o r   th u s er   t o   g iv t h in p u t.  ( i.e : k e y p ad )   ( ii)   L ed   s ev e n   s e g m en t s d is p la y   a s   th o u tp u in ter f ac to   d is p la y   th co m m a n d   s tat u s   s ec u r i t y   ac ce s s   a n d   ac tiv atio n   s tat u s   o f   o p er atio n   s en s o r s .   ( iii)   P ass iv e   in f r ar ed   m o t io n   s en s o r   ( HC - SR 5 0 1 )   an d   te m p er at u r s e n s o r   ( L M3 5 )   as  t h in p u in ter f ac e   w it h   DE 2 - 1 1 5   FP GA   b o ar d .   ( iv )   Ser v o   m o to r   a n d   b u zz er / s ir en   also   as   o u tp u f o r   d o o r s   au t o m a tic  lo c k in g   a n d   alar m   s y s te m   i n ter f ac w it h   DE 2 - 1 1 5   FP GA   b o ar d .   T h s u m m ar ized   g e n er al  m et h o d o lo g y   an d   f lo w c h ar o f   th e   p r o j ec d ev elo p m e n t   is   ill u s tr a ted   in   t h e   Fig u r 1   an d   2 .           Fig u r 1 Gen er al  o f   th P r o j e ct   Me th o d o lo g y       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       S ma r t H o me  S ec u r ity  A cc ess   S ystem  Usi n g   F ield   P r o g r a mma b le  Ga te  A r r a ys ( S h u ku r   B in   S a leh )   155       Fig u r 2 .   Flo w c h ar t P r o j ec t D ev elo p m e n t       T h b lo ck   d iag r a m   p r o j ec d e s ig n   al s o   illu s tr ated   to g et h er   i n   Fi g u r 3 .   Fro m   t h b lo ck   d i ag r a m ,   t h e   p u s h   b u tto n   a n d   s w itc h es   ac in p u t   in ter f ac ( i.e . :   k e y p ad )   f o r   k e y - i n   ac ce s s   s ec u r it y   b y   p r ess in g   s ec r et  co d f o r   o p en   t h d o o r s   t h r o u g h   s er v o   m o to r .   I n   ad d itio n it  al s o   f u n ct io n s   f o r ar m in g   o r   d is ar m i n g   s e n s o r s   s u ch   as   P I R   m o tio n   a n d   te m p er at u r s en s o r s .   Me an w h ile,   t h led   s ev e n   s e g m en d is p la y   w ill  h ig h lig h th e p r ese n t   s tatu s   o f   ex ec u tio n   tas k   o f   lo g in   ac ce s s   s ec u r it y   th r o u g h   p u s h - b u tto n /s w itc h e s   in ter f ac an d   o u tp u s en s o r .   I n   th is   p r o j ec t,  th d etec tio n   s y s te m   co n s i s ts   o f   t w o   in p u ts   wh ich   ar eth e   te m p er at u r s e n s o r   an d   P I R   m o tio n   s en s o r .   T h te m p er atu r s e n s o r   is   u s ed   to   m ea s u r th te m p er atu r in   r o o m ,   an d   t h P I R   m o tio n   s e n s o r   is   u s ed   to   d etec a n y   ir r e g u lar   m o tio n   w h ic h   il lu s tr ates   t h c o n n ec tio n   o f   FP GA   b o ar d   w i th   i n p u a n d   o u tp u t   h ar d w ar e.   T h A l ter DE - 2   b o ar d   is   b ein g   u s ed   to   in ter f ac b et w ee n   i n p u an d   o u tp u co m p o n en t s .   T h e   FP GA   co m p u te  an d   p r o ce s s   th s i g n al s   f r o m   t h in p u an d   s en it  to   o u tp u t.  T h te m p er atu r s en s o r   ( L M3 5 )   s en s es  t h r an g o f   cu r r en tem p er at u r in   t h f o r m   o f   a n al o g   s ig n al  a n d   s en d s   i to   A r d u in o   to   co n v er th e   an alo g   s ig n al  to   d ig ital  s i g n al  b ef o r s en t to   th FP G A   [ 7 ] .             Fig u r 3 .   B lo ck   Diag r a m   o f   S m ar t H o m Sec u r it y   A cc es s   S y s te m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 11 ,   No .   1 J u ly   201 8   :   1 5 2     1 6 0   156   W h en   th e   r o o m   te m p er atu r e   s u d d en l y   ac h ie v es   m o r th a n   h o te m p er at u r li m it   ( o v er   5 0   d eg r ee s   C elsi u s )   t h as  p er   d esig n   s y s t e m .   Me an w h ile,   P I R   m o tio n   s en s o r   is   u s ed   to   d etec th ir r eg u lar   m o v e m e n o r   m o tio n   i n   s p ec i f ic  r an g d is t an ce   in   s e lecte d   s p ac ar e in   h o u s d ep en d   o n   u s er   r eq u ir e m en t.  W h en   t h m o tio n   s e n s o r   s u d d en l y   s e n s es   o r   d etec i r r eg u lar   m o v e m en in h o u s e   i n   ti m d ela y   1 0   s ec o n d s   in   r an g e   d is tan ce   1   to   3   m e ter s   f r o m   th e d etec tio n   ar ea , b o th   s en s o r s   w il s e n d   o u tp u to   th m ai n   s ec u r it y   s y s te m t h e n   it  w i ll  tr ig g er   ON’   t h alar m   s y s te m .   I n   t h i s   p r o j ec t,   w h av u s ed   b u zz er   as  a d e m o   o f   an alar m   d e v ice   f o r   aler tin g   th e u s er   i f   an y   f ir in ci d en t o cc u r s   in   t h h o u s e.       2 . 2 .   H a rdw a re   Desig n   2 . 2 . 1 .   I nte rf a cing   o f   Arduin o   UNO   w it h T e m pera t ure  Se ns o ( L M 3 5 )   T h ef ir s in p u s en s o r   f o r   S ma r Ho me  S ec u r ity  A cc es s ystem ,   as  s h o w n   i n   Fig u r 4 ,   th e tem p er at u r e   s en s o r   is   u s ed   to   d etec t   u n wan ted   f ir i n cid en in   h o u s e .   T h is   te m p er at u r s e n s o r   p r o d u ce s   a n alo g   i n p u t.   T h er ef o r e,   in   o r d er   t o   co n v er an alo g   to   d ig ita f o r   th e te m p er atu r s en s o r ,   A r d u i n o   m icr o co n tr o ller   h as  b ee n   u s ed .   T h en   p r o g r a m   A r d u i n o   co d to   s et  u p   th h ea s en s o r   f o r m   r an g o f   t h te m p er a tu r is   b et w ee n   2 0   d eg r ee s   C el s iu s   to   5 0   d eg r ee s   C els iu s .   T h A r d u i n o   m icr o co n tr o ller   co d in g w ill p r o d u ce   o u tp u 1   i f   th te m p er atu r s e n s o r   d etec ts   th e   te m p er atu r m o r th a n   5 0   d eg r ee   C el s iu s .   Fo r   th s i m u lati o n   p ar y ello w   L E D   is   u s ed   to   r ep r esen th d ig ital  s ig n al  1 .   I f   th o u tp u 1 ,   t h y el lo w   L E w ill  li g h u p   as  s h o w n   i n   Fi g u r 5 .   T h s w itc h   is   u s ed   to   m a n ip u l ate   th d esire d   te m p er atu r b y   th u s er   [ 8 ] .             Fig u r 4 .   T em p er atu r Sen s o r   ( L M3 5 )           Fig u r 5 .   Sch e m atic  Dia g r a m   f o r   I n p u t T em p er at u r Sen s o r   Usi n g   A r d u i n o   UNO  Mic r o co n tr o ller       Fro m   Fi g u r 5   ab o v e,   th e s er v o   m o to r is   u s ed   as  t h o u tp u t   s y s te m   f o r   t h A r d u in o   m icr o co n tr o ller .   T h is   s er v o   m o to r   f u n ctio n ed   as  th d o o r   lo ck   m ec h a n i s m   f o r   th is   p r o j ec w h ic h   is   th s m ar h o m s ec u r it y   s y s te m .   T h in p u f r o m   FP GA  b o ar d   is   co n n ec ted   to   in p u p i n   9   o f   th A r d u i n o   m icr o co n tr o ller   to   tr ig g er   th e   m o v e m e n o f   th s e r v o   m o to r   f o r   o p en in g   d o o r   ap p licatio n . I n   ad d itio n ,   t h A r d u i n o   m icr o co n tr o ller   is   u s ed   f o r   d ec id in g   t h d ir ec tio n   o f   t h s er v o   m o to r   w h e th er   180 o   clo ck w is o r   an ti - clo ck w is e.   Fo r   th s i m u la tio n   i n   P r o teu s   s o f t w ar as   s h o w n   a b o v e,   th b u tto n   is   r ep r esen ti n g   t h d ig ital  s i g n al  f r o m   t h FP GA   b o ar d   [ 9 ] .   W h en   FP G A   b o ar d   s en d   th d ig ital  s i g n a to   A r d u i n o ,   th e   m o v e m en d ir ec tio n   o f   t h e s e r v o   m o to r   is   1 8 0 o   clo ck w is a n d   v ice  v er s a.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       S ma r t H o me  S ec u r ity  A cc ess   S ystem  Usi n g   F ield   P r o g r a mma b le  Ga te  A r r a ys ( S h u ku r   B in   S a leh )   157   2 . 2 . 2 .   I nte rf a cing   o f   P I M o t i o n Sens o ( H C - SR5 0 1 )   T h s ec o n d   in p u s en s o r   f o r   S ma r Ho me  S ec u r ity  A cc es s s ystem   is   P I R   s en s o r   is   u s ed   to   d etec ir r eg u lar   m o v e m e n t.  T h is   P I R   s en s o r   p r o d u ce s   d ig ital  o u tp u an d   d ir ec t   co n n ec in to   GP I co n n ec tio n   o f   FP GA   b o ar d .   I n   o r d er   to ac h iev t h d etec tio n   a i m   o f   t h e p r o j ec t ,   th s ettin g   o f   s e n s o r   s en s it iv i t y   n ee d s   to   ad j u s f o r   r an g d is ta n ce   3   m e ter s   an d   ti m d ela y   w i th in   1 0   s ec o n d s   f o r   a p r o j ec r eq u ir em en t .   Fi g u r 6   s h o w s   th P I R   m o tio n   s en s o r   an d   s w i tch   is   u s ed   to   m a n ip u la te  th d esire d   o u tp u t b y   t h u s er .           Fig u r e   6 .   P ass iv I n f r ar ed   ( P I R )   Mo tio n   Sen s o r       2 . 2 . 3 .   I nte rf a cing   o f   Serv o   M o t o r,   B uzze r,   P us h B utt o n,  Sw it ch es a nd   L E Sev en  Seg m e nt  Dis pla y   I n   t h is   s ta g e,   t h p u s h   b u tto n   o r   s w itch e s   a v ailab le  o n   FP G b o ar d   b ec o m i n p u c h u m s   as  k e y p ad   f o r   k e y - i n   ac ce s s   s ec u r it y   b y p r ess in g   p u s h - b u tto n   f o r   o p en   th d o o r s   th r o u g h   s er v o   m o to r w h ile  b u zz er   ac as   f ir e/i n tr u d er   alar m as   o u tp u t   d ev ices.   T h L E s ev e n   s e g m e n t   w ill   d is p la y   t h e d esire d   s tat u s   o f   ac tiv atio n /d ea ctiv a tio n   r elate d   s en s o r   in v o lv ed   i n   t h p r o j ec t.    Fi g u r 7   s h o w s   t h s er v o   m o to r   an d   p u s h - b u tto n / s w itc h es ar e   u s ed   to   m a n ip u late  t h d esire d   in p u t a n d   o u tp u t i n to   FP GA   b o ar d   b y   t h u s er .               Fig u r 7 .   Ser v o   Mo to r ,   B u zz er ,   L ed   7   Seg m e n t D i s p la y   a n d   P u s h - b u t to n /S w itc h es o f   FP G A   b o ar d       2 . 3 .   So f t wa re   Desig n   2 . 3 . 1 .   Ver ilo g   H DL   R ec en t l y   f o r   t h elec tr o n ic  ap p licatio n   esp ec iall y   i n   t h e s e m ico n d u cto r   i n d u s tr y ,   Ver ilo g   is   d escr ip tiv h ar d w ar e   la n g u a g co m m o n l y   u s ed   f o r   d esig n ,   v er if icatio n ,   an d   i m p le m en ta tio n   o f   d ig ital  lo g ic   ch ip s .   I is   al s o   u s ed   i n   th v er if ica tio n   o f   a n alo g   a n d   m ix ed - s ig n al   cir c u it  w h ic h   co n tain s   a h ier ar ch y   o f   m o d u les  [ 1 0 ]   w h ich   ar w o r k   as  a co m p lete  s y s te m .   I n   o u r   p r o j ec t,  th m ai n   p r o g r a m   d esig n   co n s is t s of   s ev er al  s u b p r o g r a m s in   co m p le te  th o v er all  d esi g n   p r o j ec t.      2 . 3 . 2 .   Si m ula t io n R T L   R T L   Vie w er :   B ased   o n   s i m u latio n   R T L   o f   t h e p r o j ec t   in   Fig u r 8   s h o w s   t h at  t h co m p lete  b lo ck   lo g ic  cir cu it  i s   w o r k i n g   a s   p er   d esig n .   T h er ar s e v er al  in p u ts   s u c h   as  a clo c k ,   p ass w o r d   b its ,   ar m in g /d is ar m i n g   s w itc h ,   s tat s en s o r   an d   r eset  i n   s ta n d b y   m o d e.   Me a n w h ile  f o r   th o u t p u p r o j ec r ef er r ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 11 ,   No .   1 J u ly   201 8   :   1 5 2     1 6 0   158   to   ex ec u tio n   in p u ts   a n d   s tate  p r o ce s s   o f   th e lo g ic  cir c u it   b ef o r tr an s f er   o u tp u to   ex ter n al  d ev ices  ( b u zz er ,   s er v o   m o to r ,   an d   s e v en   s eg m en d is p la y ) .   T h er ef o r e,   o v er all  o p er atio n   an d   f u n ctio n   o f   t h e p r o j ec t   ar e on tr ac k   as p er   d esig n .         Fig u r 8 .     R T L   L o g ic  C ir cu i t       3.   RE SU L T   T h eo v er all  r esu lt  s i m u latio n   o f   p r o j ec d esig n   w ill  d e m o n s tr ate  i n   t h i s   s ec tio n   f o r   f i n d   o u t h e   s i m u lat io n   R T L   s i m ilar   to   th e d esire d   p h y s ical  o u tco m e   at  F P GA   b o ar d .   T h o p er atio n   o f   d esig n   p r o j ec w il l   b in v esti g ated to   j u s t if y   th e   r i g h t   o u tp u o f   p r o j ec to ac h iev es   t h m ai n   o b j ec tiv o f   a d ev elo p m e n t   p r o j ec t   as  b elo w .   R ef er r i n g   to   w a v e f o r m   s i m u la tio n   as  s h o w n   i n   Fi g u r 9 ,   th lo g ic  s tate  s tar ts   w it h   th e in p u t   o f   b it  0   an d   1   f r o m   p u s h   b u tto n   w i th s ec r et   s et u p   p ass w o r d   ( 0 1 0 1 1 )   in   3 - b it  s tate  co n d itio n .   W h en   t h co r r ec p ass w o r d   is   en ter i n g   to   FP GA ,   t h s er v o   m o to r   w ill  ac tiv ate  to   o p en   th d o o r .   At   t h s a m ti m all  s e n s o r s   ar in   d is ar m i n g   co n d itio n   a n d   to   ar m i n g   b ac k   t h s e n s o r   d ev ices,  n ee d   to   p r ess   AR M   s w i tch   ( SW 0 )   f o r   th e tr i g g er   i n   HI GH  ( 1 )   co n d itio n .   T h er ef o r e,   an y   s en s o r P I R   m o tio n   d etec a n y   ir r eg u lar   m o v e m en t   o r   te m p er atu r s e n s o r   m ea s u r h o te m p er at u r ( >5 0   d eg r ee   C elsi u s ) ,   th e alar m   s y s te m   will  ac ti v ate  ( b u zz er   =O N) .   C o n v er s el y ,   i f   t h DI S AR M   s w i tch   ( SW 1 )   is   p r ess   b y   t h e u s er ,   all  s e n s o r   is   d ea ctiv ated   co n d itio n   a n d   o v er alls y s te m   b ac k   to   in itial c o n d itio n   w h ich   i s   th d o o r   lo ck in g   s till   w o r k i n g   as  u s u al  w h en   th e u s er e n ter s   t h e   p ass w o r d   f o r   clo s t h d o o r .   T h o p er atio n al  o f   h o m s e n s o r s   ca n   co n tr o l b y   t h u s er   i n d ep en d en tl y   a f ter   u s er   g et  ac ce s s   f r o m   d o o r   s ec u r it y   lo ck   s y s te m .   T h d esig n   s y s te m   p r o v id es  u s er   o p p o r tu n it y   t o   d ec id w h e th er   to   ON   o r   OF F’   s en s o r   f u n ct io n   d u r in g   t h e m i n   h o u s e   o r   leav in g   th b u ild in g   f o r   o u ts tatio n .   I n   th is   p r o j ec t,   th s elec ti o n   o f   o p er atio n al  o f   s m ar h o m s ec u r it y   s y s te m   d ep en d s   o n   u s er   r eq u ir e m en t.  T h i m p o r tan i s   u s er   f ee l sa f w it h   t h e   f u ll p r o tectio n   o f   a s ec u r it y   s y s te m ; th e n   e as y   to   co n tr o l a n d   m a in ta in   i n   f u tu r e.           Fig u r 9 .    W av ef o r m   Si m u lati o n   o f   S m ar t H o m Sec u r i t y   A cc ess   S y s te m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       S ma r t H o me  S ec u r ity  A cc ess   S ystem  Usi n g   F ield   P r o g r a mma b le  Ga te  A r r a ys ( S h u ku r   B in   S a leh )   159   3 . 1 .   I m ple m ent ed  Serv o   M o t o f o A uto m a t ic  Do o L o ck i ng   O pera t io n   T h L E d is p la y   r es u lt  o f d u r in g   s i m u latio n   o n   p r o j ec s u b p r o g r am   o f   s m ar h o m s ec u r it y   ac ce s s   s y s te m   i n   th e lab o r ato r y .   Statu s   OF F’   s h o w s   all  s e n s o r s   i n   d is ar m i n g   m o d b ef o r A R M’   s w itc h   n o b ee n   p r ess   o r   in   a r eset c o n d itio n   w h ile  s tat u s   ON   h i g h li g h t th al l sen s o r   s m ar t sec u r it y   h ad   b ee n   p r ess   to   ac tiv at e   th s e n s o r   s y s te m   as s h o w n   in   Fig u r 1 0 ,   1 1   an d   1 2 .               Fig u r 1 0 .     Ov er all  v ie w   o f   A l ter DE 2 - 1 1 5   b o ar d   w it h d - o F F an d   OP E n   s tate  co n d itio n   Usi n g   Ser v o   Mo to r   as Ou tp u tDo o r   C o n tr o ller       N o .   S i g n   D i s p l a y   D e scri p t i o n   O p e r a t i o n   1.   d o F F   D o o r   i n   c l o se   c o n d i t i o n   2.   O P En   D o o r   i n   o p e n   c o n d i t i o n       3 . 2 .   I m ple m ent ed  L E Sev en  Se g m ent   Di s pla y   o f   Sta t us   O per a t io na l ( a rm / dis a r m i ng )   Sens o r               Fig u r 1 1 .     Ov er all  v ie w   o f   A l ter DE 2 - 1 1 5   b o ar d   w it h   OF F’ a n d   O n   s tate  co n d itio n   Usi n g   P I R   Mo tio n   a n d   T em p er atu r Se n s o r   Dete ctio n       N o .   S i g n   D i s p l a y   D e scri p t i o n   O p e r a t i o n   1.   O F F   A l l   se n so r s i n   d e a c t i v a t e   c o n d i t i o n .   2.   On   A l l   se n so r s   i n   a n a c t i v e   c o n d i t i o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 11 ,   No .   1 J u ly   201 8   :   1 5 2     1 6 0   160   3 . 3 .   I m ple m ent ed  Co m p let H a rdw a re   o f   S m a rt   H o m e Securi t y   Acc ess   Sy s t e m           Fig u r 1 2 .    Har d w ar Si m u lati o n   o f   Ma r Ho m Sec u r it y Acc ess   S y s te m   P r o j ec B ased   o n   DE 2 - 1 1 5   B o a r d       4.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   p r o j ec t,  th d ev elo p m e n t o f   s m ar h o m s ec u r it y   s y s te m   b ased   o n   FP GA   tec h n o lo g y   i s   w o r k   w ell   i n   p r o g r es s .   T h s y s te m   i s   d esi g n ed   an d   i m p le m e n ted   o n   DE 2 - 1 1 5   FP G A   b o ar d   an d   it  al s o   s u itab le   f o r   r ea l - ti m h o m s ec u r it y   m o n ito r in g .   T h er ef o r e,   en h a n ce s   h o m s a f et y   ca n   p r ev en t f r o m u n e x p ec ted   in cid en t s s u c h   as  f ir d a m a g o r   p r o p er ty   lo s s   d o n e   b y   in tr u d er s .   I n s tead   o f   ap p ly i n g d ig it al  lo ck   co n tr o l;  th e   s y s te m s   al s o   in te g r ate  w it h ad d itio n al   f ir an d   in tr u d er   s e n s o r   to   cr ea te  th h o m s ec u r it y   s y s te m   v er y s m ar t,  s ec u r r eliab le  a n d   r o b u s t h a n   co n v en tio n al  s y s te m s .   T h s y s te m   ca n   b i m p le m e n ted   i n   an y   co m m er cial,   r esid en tial   an d   i n d u s tr ial   b u il d in g s .   Si n ce   th e   FP G A   tec h n o lo g ies  v er y   r o b u s w it h ex te n d in g   lar g e   ca p ac it y ,   th f ea t u r es  o f   th e s y s te m   ca n   b u p g r ad ed f o r   r e m o te   co n tr o l   u s in g   W i - F i,  GS o r   I o T   ap p licatio n   f o r   f u r t h e p r o j ec t d ev elo p m e n t in   f u tu r e.       ACK NO WL E D G E M E NT     T h au th o r s   w o u ld   li k to   th an k   th Of f ice   o f   R esear c h ,   I n n o v atio n ,   C o m m er cializ atio n   a n d   C o n s u lta n c y   ( O R I C C ) ,   Un i v er s iti  T u n   Hu s s ei n   O n n   Ma la y s ia  ( UT HM )   f o r   th f u n d in g   o f   t h i s   p ap er   p u b licatio n   u n d er   T I E R   1   Fas 1 /2 0 1 7   R esear ch   Gr an t ( Vo t.   No .   U8 5 4 ) .       RE F E R E NC E S     [1 ]   K.  S a ro c h   a n d   A .   S h a r m a ,   F P GA   Ba s e d   S y ste m   L o g in   S e c u rit y   L o c k   D e s ig n   Us in g   F in it e   S tate   M a c h in e ,”   J o u rn a o El e c tro n ics   a n d   C o mm u n ica ti o n   E n g i n e e rin g ,   v o l/ issu e 5 (3 ) ,   p p .   70 - 75 2 0 1 3 .   [2 ]   S.  M o rsa li n ,   e a l. ,   M a c h in e - to - m a c h in e   Co m m u n ica ti o n   Ba se d   S m a rt  Ho m e   S e c u rit y   S y ste m ,”   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   El e c trica E n g in e e rin g   a n d   In fo rm a t io n   Co mm u n ica ti o n   T e c h n o lo g y .   Dh a k a ,   2 0 1 6 .   [3 ]   M .   S c h ief e r ,   S m a rt  Ho m e   D e f in it io n   a n d   S e c u rit y   T h re a ts ,”   In t e rn a ti o n a C o n fer e n c e   o n   IT   S e c u rity  In c id e n t   M a n a g e me n &   IT   Fo re n sic s.  M a g d e b u rg ,   2 0 1 5 .     [4 ]   S .   A .   S u d iro ,   e a l. ,   A u to m a ti c   c o n tr o ll e c o m p o n e n d e v e lo p m e n u sin g   F P G A   d e v i c e ,”   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   I n fo rm a ti c s a n d   C o mp u ti n g .   M a tara m ,   p p .   1 2 2 - 1 2 7 ,   2 0 1 6 .   [5 ]   R.   Ka n n a n   a n d   T .   R.   S .   Ku m a r ,   Eff icie n m e th o d   f o c o n tro ll in g   e lec tri c   p o w e b y   a u to m a ted   m o n it o ri n g   sy ste m   us in g   F P G A ,”   Fo u rth   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Co m p u ti n g ,   Co mm u n ica ti o n a n d   Ne two rk in g   T e c h n o lo g ies T iru c h e n g o d e ,   p p .   1 - 4 2 0 1 3 .   [6 ]   O.  N.  El e c tro n   a n d   S .   M ic h e a l ,   Re p o rt   of   De p a rt m e n t   of   De f e n se   A d v iso r y   G ro u p   on   El e c tro n ic  D e v ice s ,”   S p e c ia T e c h n o l o g y   Are a   Rev iew  o n   Fi e ld   Pro g r a mm a b le G a te A rr a y s .   W a sh in g to n ,   2 0 0 5 .   [7 ]   S.   A .   A n il   a n d   R.   K.  M e g a li n g a m ,   A   c o m p a r a ti v e   a n a l y sis  o f   a   n a v ig a t io n   p latf o rm   d e si g n e d   in   A rd u in o   a n d   F P GA ,”   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   C o mm u n ic a ti o n   a n d   S ig n a Pr o c e ss in g .   M e lm a ru v a th u r ,   p p .   1 3 0 6 - 1 3 1 0 2 0 1 6 .   [8 ]   S .   P a n d i a n d   V .   N.  S h e t ,   Re v iew   o f   F P GA   b a s e d   c o n tro f o sw it c h   m o d e   c o n v e rters ,”   S e c o n d   In ter n a ti o n a l   Co n fe re n c e   o n   El e c trica l,   Co mp u ter   a n d   Co mm u n ica ti o n   T e c h n o l o g ies .   T a m il   Na d u ,   p p .   1 - 5 2 0 1 7 .   [9 ]   R.   S z a b ó   a n d   A .   G o n tea n ,   P o n g   g a m e   o n   F P GA   w it h   CRT   o LCD  d isp lay   a n d   p u sh   b u tt o n   c o n t ro ls ,”   Fed e ra te d   Co n fer e n c e   o n   Co m p u ter   S c ie n c e   a n d   I n fo rm a t io n   S y ste ms .   W a rsa w ,   p p .   7 2 9 - 7 3 4 2 0 1 4 .   [1 0 ]   S.  P a ln it k a r,   V e ril o g   HD L   (2 n d e d . ) ,”   P e a rso n   Ed u c a ti o n V e ril o g .   W ik ip e d ia,  th e   f re e   e n c y c lo p e d ia 2 0 0 8 .   Re tri e v e d   M a rc h   2 3 ,   2 0 1 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.