Perancangan penampil informasi shalat Jum'at menggunakan dot matrix berbasis mikrokontroler dan wireless
SURAT KETERANGAN
PERSETUJUAN PUBLIKASI
Bahwa yang bertandatangan di bawah ini, penulis, Menyetujui: “Untuk memberikan kepada Universitas Komputer Indonesia Hak Bebas Royalty Non
eksklusif atas penelitian ini dan bersedia untuk di-online-kan sesuai dengan ketentuan yang
berlaku untuk kepentingan riset dan pendidikan”.
Bandung, 24 Februari 2014 Penulis,
Yopi Firmansyah NIM: 10209062
Mengetahui,
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Data Pribadi
Nama : Yopi Firmansyah Tempat Tanggal Lahir : Bandung, 24 November 1991 Jenis Kelamin : Laki-laki Agama : Islam Alamat :
Jl. Tulip 3 No 4 Bumi Rancaekek Kencana, Bandung
No. Handphone : 085798695437 Email : Yopifirmansyah974@yahoo.co.id
Data Pendidikan
2009 - 2014 : Teknik Komputer Diploma III UNIKOM Bandung 2006 – 2009 : SMA AL- MA’SOEM 2003 – 2006 : SMP 3 Rancaekek 1997 - 2003 : SDN Kencana Indah 1
Data Kemampuan Aplikasi : MS. Word, MS. Excel, MS. Access, MS. Visio.
Bahasa Pemrograman : Pascal, C++. Bahasa Pengkodean : HTML, JavaScript, PHP. Keahlian : Instalasi Jaringan Pada LAN.
Rancang Bangun Proxy Server. Troubleshooting PC.
PERANCANGAN PENAMPIL INFORMASI SHALAT JUMAT MENGGUNAKAN DOT MATRIX BERBASIS MIKROKONTROLER DAN WIRELESS TUGAS AKHIR
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan pada program Studi Diploma Tiga Teknik Komputer
Oleh
Yopi Firmansyah 10809007
Pembimbing
Hidayat M.T
JURUSAN TEKNIK KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA BANDUNG 2014
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi allah SWT., Pencipta dan Pemelihara alam semesta,shalawat serta salam semoga terlimpah bagi Muhammad SAW., keluarga dan para pengikutnya yang setia hingga akhir masa.
Atas rahmat allah SWT., akhirnya Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, meskipun proses belajar sesungguhnya tak akan pernah berhenti. Tugas Akhir ini sesungguhnya bukanlah sebuah kerja individual dan akan sulit terlaksana tanpa bantuan banyak pihak yang tak mungkin Penulis sebutkan satu persatu, namun dengan segala kerendahan hati, Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Untuk Kedua Orang Tua Penulis, terima kasih engkau selalu mendoakan Penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik, dan beliau juga selalu memberikan dukungan yang terbaik untuk Penulis sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Dr. Wendi Zarman, M.Si sebagai Ketua Jurusan Teknik Komputer Universitas Komputer Indonesia.
3. Bapak Hidayat, M.T sebagai Pembimbing dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Agus Mulyana, M.T sebagai wali dosen Penulis selama kuliah di Universitas Komputer Indonesia.
5. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Komputer yang selalu membagi ilmunya kepada Penulis dan memberi kritik yang membangun untuk penulisan Tugas Akhir ini.
6. Seluruh teman-teman dan kerabat yang ada di Jurusan Teknik Komputer yang memberikan solusi dan saran dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
7. Dan semua pihak yang terkait dengan penyusunan Tugas Akhir ini dan banyak membantu Penulis dalam penyusunan Tugas Akhir yang tidak bisa Penulis sebutkan satu persatu, Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya. Semoga Allah SWT membalas kebaikan kalian semua, Amien.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini, masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan. Untuk itu Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun untuk perbaikan Tugas Akhir untuk Penulis ke depan. Penulis berharap semoga penelitian ini menjadi sumbangsih yang bermanfaat bagi dunia sains dan teknologi di Indonesia, khususnya disiplin keilmuan yang Penulis dalami. Akhir kata Penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Bandung, Februari 2014 Penulis
DAFTAR ISI
2.1.2 Tata Cara Pelaksanaan Shalat Jumat ............................................. 5
2.3.5 Konfigurasi PIN ATMEGA32 dan ATMEGA8535 ................... 12
2.3.4 Karakteristik ATMEGA32 .......................................................... 11
2.3.3 Mikrokontroler ATMEGA32 ...................................................... 10
2.3.2 Karakteristik AVR ATMEGA8535 .............................................. 9
2.3.1 Mikrokontroler ATMEGA8535 .................................................... 9
2.3 Mikrokontroler ....................................................................................... 8
2.2 Keypad 4x4 ............................................................................................ 7
2.1.4 Syarat Sah Melaksanakan Shalat Jumat ........................................ 6
2.1.3 Sunat-Sunat Shalat Jumat .............................................................. 6
2.1.1 Hukum Shalat Jumat ..................................................................... 5
LEMBAR JUDUL ................................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................... iii ABSTRAK ............................................................................................................. iv KATA PENGANTAR ............................................................................................. v DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... x
2.1 Pengertian Shalat Jumat ......................................................................... 5
BAB II TEORI PENUNJANG ................................................................................ 5
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................ 3
1.5 Metode Penelitian................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah..................................................................................... 2
1.3 Tujuan .................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1
2.3.6 Komunikasi Serial ....................................................................... 15
2.4 LCD 16x2 ............................................................................................. 16
2.5 Dot Matrix 5x7 ..................................................................................... 18
2.6 Code Vision AVR ................................................................................. 20
2.7 LED (Light Emitting Diode) ................................................................. 22
2.8 Regulator .............................................................................................. 24
2.9 IC 74HC595 ......................................................................................... 24
2.10 Wireless APC220 ............................................................................... 25
BAB III PERANCANGAN SISTEM .................................................................... 27
3.1 Diagram Blok Sistem ........................................................................... 27
3.2 Perancangan Sistem ............................................................................ 28
3.3.1 Flowchart Perancangan Alat Secara Umum .............................. 28
3.3.2 Perancangan Flowchart Program ............................................... 30
3.3 Perancangan Perangkat Keras .............................................................. 35
3.3.1 Keypad 4x4 .................................................................................. 35
3.3.2 Mikrokontroler ATMEGA8535 .................................................. 35
3.2.3 Mikrokontroler ATMEGA32 ...................................................... 38
3.2.4 LCD 16x2 .................................................................................... 39
3.2.5 IC 74HC595 dan Dot Matrix 5x7 ............................................... 40
3.2.6 Wireless ....................................................................................... 42
3.4 Perancangan Mekanik .......................................................................... 42
BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN .................................................... 43
4.1 Spesifikasi Perangkat Keras ................................................................. 43
4.2 Pengujian Terhadap Perangkat Keras .................................................. 44
4.2.1 Pengujian LCD dan Keypad 4x4 ................................................. 44
4.2.2 Pengujian LCD 16x2 dan Keypad 4x4 Terhadap Blok Dot
Matrix ................................................................................................... 45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 56
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 56
5.2 Saran ..................................................................................................... 56 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
[1] Anonymous (2013, Juni 21). Tata Cara Shalat Jumat. Diakses Desember 28, 2013, dari http://www.slideshare.net/nurulmuhson/bab-xii-tata-cara- shalat-jumat
[2] Wikipedia (2013, September 28). Salat Jumat. Diakses Desember 27, 2013, da [3] Anonymous (2012, Juni 22). Matrix Keypad 4x4 Untuk Mikrokontroler.
Diakses Januari 11, 2014, dari http://elektronika-dasar.web.id/artikel- elektronika/matrix-keypad-4x4-untuk-mikrokontroler/ [4] Depok Instrument (2011, Juli). Teori Keypad Matrix 4x4 dan Cara
Penggunaannya. Diakses Januari 12, 2014, dari
[5] Atmel (2011, November 02). 8Bit AVR Microcontroller with 8K Bytes In-
System Programmable Flash, ATMEGA8535, ATMEGA8535L. Diakses
Desember 12, 2013, dari http://www.atmel.com/images/doc2503.pdf/ [6] Syahrul.(2012). Mikrokontroler AVR ATmega8535. Bandung : Informatika [7] Winoto, Ardi. (2008). Mikrokontroler AVR ATmega 8/32/16/8535 dan
Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung :
Informatika [8] Green, DC. (2007). Komunikasi Data. Yogyakarta : Andi [9] Admin. (2010, Juli). Display LCD 16x2. Diakses Desember 24, 2013, dari [10] Anonymous (2012, Juni 10). LCD (Liquid Cristal Display). Diakses
Januari 10, 2014 dari http:elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/lcd- liquid-cristal-display/ [11] Anonymous (2010). Teori Dasar Dot Matrix 5x7. Diakses Desember 22,
2013, da
[12] Malvino, Albert Paul. (1993). Electronic Principles / Albert Paul Malvino-
th 5 ed. McGRAW-HILL International Edition.
[13] Anonymous. (2004, Februari). SN74HC595 8-bit Shift Register With 3-
State Output Registers. Dallas, Texas. Diakses November 22, 2013, dari
[14] Mulyanta, Edi. (2008). Pengenalan Protokol Jaringan Wireless Komputer.
Yogyaklarta : 2008 [15] Bejo, Agus. (2008). C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam
Mikrokontroler ATmega8535. Yogyakarta : Graha Ilmu [16] Anonymous. (2011 Mei). Tutorial Dot Matriks 5x7 untuk menampilkan
teks berjalan. Diakses Desember 20, 2013, dari
http://technologination.com/2011/05/dot-matrix-5x7.html
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada zaman yang modern saat ini perkembangan teknologi dan informasi digital semakin maju dan berkembang. Penyampaian informasi dalam era globalisasi ini bermacam-macam dan dikemas dalam berbagai bentuk salah satunya informasi shalat jumat yang berbasis digital. Informasi yang disampaikan sebelum pelaksanaan shalat jumat yaitu informasi mengenai nama khotib, nama
muadzin, infak, dan serta informasi lainnya. Pada beberapa Masjid informasi
tersebut disampaikan secara manual seperti, disampaikan dengan pengeras suara atau informasi tersebut disampaikan pada mading Masjid.
Hal ini mendorong penulis untuk membuat perancangan alat yang menampilkan informasi shalat jumat secara digital. Pada perancangan alat ini penulis memanfaatkan beberapa komponen diantaranya keypad 4x4, LCD 16x2, mikrokontroler, dan wireless. Diharapkan dengan ditunjang oleh beberapa komponen tersebut menjadikan alat tersebut menampilkan informasi shalat jumat secara digital.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam perancangan ini adalah sebagai berikut :
a. Bagaimana pengiriman data dari keypad ke mikrokontroler?
b. Bagaimana merancang perangkat keras dan perangkat lunak agar bisa menampilkan data ke LED dot matrix? c. Bagaimana mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan LED dot matrix?
d. Bagaimana mikrokontroler ATMEGA32 dan ATMEGA8535 bisa saling terhubung? e. Bagaimana mikrokontroler ATMEGA8535 menampilkan output di LCD?
1.3 Tujuan
Maksud pembuatan alat ini yaitu untuk membuat perancangan alat penampil informasi shalat jumat secara digital.
1.4 Batasan Masalah
Untuk bisa memaksimalkan kinerja alat batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah : a. Papan penampil informasi menggunakan LED dot matrix dengan ukuran 7 baris x 5 kolom sebanyak 48 LED dot matrix.
b. Menggunakan program code vision AVR version 2.03.4 untuk menghubungkan mikrokontroler ATMEGA8535 dengan LED dot matrix dan mikrokontroler ATMEGA32 dengan keypad 4x4 dan LCD 16x2.
c. Keypad digunakan untuk input data.
d. Output berupa informasi running text pada dot matrix.
e. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMEGA32 untuk pengolahan data pada rangkaian dot matrix dan Mikrokontroler ATMEGA8535 untuk pengolahan data LCD 16x2 dan keypad 4x4.
f. Pada rangkaian dot matrix menggunakan IC shift register 74HC595.
g. Output berupa huruf atau karakter maksimal sebanyak 15 huruf atau karakter.
h. LCD 16x2 sebagai output sementara untuk tampilan yang akan dikirimkan ke dot matrix. i. Penghubung antar mikrokontroler menggunakan wireless dan menggunakan komunikasi serial.
1.5 Metode Penelitian
Adapun metoda penelitian yang akan dilakukan ialah :
a. Studi Pustaka Merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara mencari referensi, membaca, mempelajari buku-buku yang berhubungan dengan masalah dalam pembuatan penelitian, mencari informasi di internet.
b. Perancangan Alat Mengumpulkan komponen-komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat yang akan dibuat sesuai dengan kebutuhan dan hasil bimbingan dengan dosen pembimbing dalam kegiatan ini setelah semua komponen terkumpul maka dilakukan pembuatan alat sesuai dengan pengajuan proposal.
c. Eksperimental Hal ini dilakukan dengan merealisasikan pembuatan hardware dan
software. Kemudian melakukan percobaan dan menganalisa kerja hardware tersebut.
d. Pengujian Pengujian dan analisis merupakan metode untuk mengetahui hasil dari perancangan sistem yang telah selesai dibuat, apakah sudah sesuai dengan yang direncanakan atau masih terdapat kekurangan, selanjutnya akan dilakukan pengujian secara teoritis maupun praktis, sehingga pada akhirnya dapat diperoleh suatu kesimpulan dari hasil penelitian.
1.6 Sistematika Penulisan
Penelitian ini disusun berdasarkan kerangka penulisan sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN Pada bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI Pada bab ini akan membahas dasar-dasar teori dari hardware dan software yang akan digunakan oleh penulis. BAB III : PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini membahas tentang perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak dari alat yang akan dibuat serta cara kerja dari alat tersebut.
BAB IV : PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Pada bab ini membahas tentang hasil penelitian dan hasil pengujian dari alat yang telah dibuat. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran yang bermanfaat bagi perbaikan dan perkembangan alat penampil informasi shalat jumat.
BAB II TEORI PENUNJANG
2.1 Pengertian Shalat Jumat
Dalam kehidupan umat Islam, dalam satu minggu terdapat satu hari dimana orang Islam laki-laki diwajibkan untuk menjalankan shalat berjamaah di Masjid yaitu pada hari Jumat. Jumat adalah hari yang sangat spesial bagi umat muslim dimana saja mereka berada, karena pada hari ini para pemeluk agama islam melakukan suatu ritual ibadah yang punya nilai mulia bagi Allah SWT. Shalat Jumat adalah shalat fardhu dua rakaat yang dikerjakan pada waktu zhuhur sesudah dua khutbah. Orang yang telah mengerjakan shalat jumat, tidak diwajibkan mengerjakan shalat zhuhur lagi. Jenis ibadah tersebut harus dilakukan secara berjamaah atau bersama-sama dan tidak boleh sendiri-sendiri seperti yang boleh dilakukan pada jenis shalat wajib. [1]
2.1.1 Hukum Shalat jumat
Shalat jumat memiliki hukum wajib bagi laki-laki / pria dewasa beragama islam, merdeka dan menetap di dalam negeri atau tempat tertentu. Wanita / perempuan, anak-anak, orang sakit dan budak, shalat jumat tidak wajib hukumnya. [1]
2.1.2 Tata Cara Pelaksanaan Shalat Jumat
Berikut ini tata cara pelaksanaan salat jumat, yaitu : [2]
1. Pada beberapa masjid mengumandangkan adzan dzuhur sebagai adzan pertama
2. kemudian memberi salam dan duduk.
3. dzuhur.
Pada beberapa Masjid adzan ini adalah adzan kedua.
4. Khutbah pertama: Khatib berdiri untuk melaksanakan khutbah yang dimulai dengaSWT serta membaca shalawat kepada dan kemudian memberikan nasihat kepada para jama ’ah, mengingatkan mereka dengan suara yang lantang, menyampaikan perintah dan larangan SWT, mendorong mereka untuk berbuat kebajikan serta menakut-nakuti mereka dari berbuat keburukan, dan mengingatkan mereka dengan janji-janji kebaikan serta ancaman-ancaman Allah SWT.
5. Khatibbentar di antara dua khutbah
6. Khutbah kedua : Khatib memulai khutbah yang kedua dengan hamdalah dan pujian kepada allah SWT. Kemudian melanjutkan khutbah dengan pelaksanaan yang sama dengan khutbah pertama sampai selesai
7. Khatib kemudian turun dari mimbar dan selanjutnya muadzin melaksanakan iqamat untuk melaksanakankemudian memimpin rakaat dengan mengeraskan bacaan.
2.1.3 Sunat-Sunat Shalat Jumat
Sunat-sunat yang dianjurkan sebelum pelaksanaan shalat jumat adalah sebagai berikut : [2]
1. Mandi sebelum datang ke tempat pelaksanaan shalat jumat.
2. Memakai pakaian yang baik (diutamakan putih) dan berhias dengan rapi seperti bersisir, mencukur kumis dan memotong kuku.
3. Memakai pengharum / pewangi (non alkohol).
4. Menyegerakan datang ke tempat salat jumat.
5. Memperbanyak doa dan salawat nabi.
6. Membaca Alquran dan zikir sebelum khutbah jumat dimulai.
2.1.4 Syarat Sah Melaksanakan Shalat Jumat
Pada pelaksanaan shalat jumat terdapat syarat sah melakukan shalat jumat yaitu sebagai berikut : [2]
1. Shalat jumat diadakan di tempat yang memang diperuntukkan untuk shalat jumat. Tidak perlu mengadakan pelaksanaan shalat jumat di tempat sementara seperti tanah kosong, ladang, kebun, dan lain-lain.
2. Minimal jumlah jamaah peserta shalat jumat adalah 40 orang.
3. Shalat jumat dilaksanakan pada waktu shalat zhuhur dan setelah dua khutbah dari khatib.
2.2 Keypad 4x4
Keypad adalah suatu perangkat elektronika yang membutuhkan interaksi
manusia. Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat mesin elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface).
Keypad 4×4 merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk
berkomunikasi antara manusia dengan mikrokontroler. Keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang terdiri dari empat kolom push button dan empat baris push button dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler. Keypad 4×4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol. Hal tersebut dimungkinkan karena rangkaian tombol disusun secara horizontal membentuk baris dan secara vertikal membentuk kolom. [3]
Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler.
Gambar 2.1 Keypad 4x4 dan konfigurasi keypad 4x4 [4]Contoh cara kerja keypad 4x4 :
Gambar 2.2 Contoh cara kerja keypad 4x4 [4] Pada contoh di atas, tombol yang ditekan adalah tombol “5”. Seperti terlihat bahwa B2 bernilai nol, sedangkan B1, B3, dan B4 adalah satu. Kemudian dengan mengetahui bahwa asal data dari B2, dan umpan baliknya terdeteksi pada K2 dan K2 bernilai 0 sedangkan K1, K2, K3, K4 bernilai 1 maka dapat disimpulkan bahwa tombol yang ditekan adalah tombol “5”. [4]Berikut ini ialah flowchart scanning keypad 4x4 :
Gambar 2.3 Flowchart scanning keypad 4x4 [4]2.3 Mikrokontroler
adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronika dan umumnya dapat menyimpan program didalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Kombinasi CPU 8 bit serba guna dan Flash PEROM, menjadikan mikrokontroler handal dan fleksibel. Mikrokontroler tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi, mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja. [5] tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan
I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem.
merupakan suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data.
2.3.1 Mikrokontroler ATMEGA8535
Mikrokontroler ATMEGA8535 adalah salah satu jenis mikrokontroler keluarga AVR yang diproduksi oleh Atmel Corporation. AT-Mega8535 merupakan mikrokontroler 8 bit dengan aristektur RISC (Reduce Instruction Set
Computer) yang mempunyai set instruksi yang lebih sedikit dan mode
pengalamatannya yang juga sederhana. AVR dengan arsitektur RISC 8 bit, semua instruksi berukuran 16 bit dan sebagian besar dieksekusi dalam 1 siklus clock kecuali instruksi pencabangan yang membutuhkan 2 siklus clock. [6]
2.3.2 Karakteristik AVR ATMEGA8535
Spesikasi yang dimiliki oleh mikrokontroler ATMEGA8535 antara lain:[6] a. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
b. Memiliki saluran port I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.
c. SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Eurasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.
d. ADC internal 10 bit sebanyak 8 input e. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
f. CPU 8 bit yang memiliki 32 buah register. g. Memiliki port antarmuka SPI.
h. Terdapat unit interupsi internal dan eksternal. i. Frekuensi clock maksimum 16 MHz j. Watchdog Timer dengan osilator internal. k. Analog komparator
Gambar 2.4 Diagram blok arsitektur mikrokontroler ATMEGA8535 [5]2.3.3 Mikrokontroler ATMEGA32
Mikrokontroler AVR ATMEGA32 adalah salah satu dari keluarga ATMEGA dengan populasi pengguna cukup besar. Mikrokontroler ini memiliki kelebihan yaitu memori flash yang cukup besar, sebesar 32 kbyte, memori SRAM 2 kbyte, memori EEPROM 1 kbyte dan 32 jalur input output dan cocok untuk interaksi pada LCD, keypad atau dot matrix. Mikrokontroler ATMEGA32 ini memiliki karakteristik tidak jauh berbeda dari mikrokontroler ATMEGA8535.
2.3.4 Karakteristik ATMEGA32
Berikut ini ialah beberapa karakteristik yang dimiliki oleh ATMEGA32:[7]
1. Menggunakan arsitektur AVR RISC
a) 131 perintah dengan satu clock cycle
b) 32 x 8 register umum
2. Data dan program memori
a) 32 Kb In-System Programmable Flash
b) 2 Kb SRAM
c) 1 Kb In- System EEPROM 3. 8 Channel 10-bit ADC
4. Two Wire Interface
5. USART Serial Communication
6. Master/Slave SPI Serial Interface
7. On-Chip Oscillator
8. Watch-dog Timer 9. 32 Bi-directional I/O
10. Tegangan operasi 2,7
- – 5,5 V
2.3.5 Konfigurasi PIN ATMEGA32 dan ATMEGA8535
Konfigurasi pin mikrokontroler AVR ATMEGA32 dan ATMEGA8535 sama-sama mempunyai 40 pin ditunjukkan pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Konfigurasi pin ATMEGA32 & ATMEGA8535 [5] Penjelasan dari setiap pin mikrokontroler ATMEGA32 dan ATMEGA8535 :1. Pin 1 sampai 8 (Port B) ialah merupakan port paralel 8 bit dua arah (bidirectional I/O) port dengan internal pull up resistor. Adapun fungsi khusus pada port B ini ada pada tabel dibawah ini :
Tabel 2.1 Fungsi khusus port BPort B Fungsi Khusus
PB0 T0 = timer/counter 0 eksternal counter input PB1 T1 = timer/counter 1 eksternal counter input PB2 AIN0 (Analog Komparator Positif Input)
INT2 (Eksternal Interrupt 2 input) PB3 AIN1(Analog Komparator Negatif Input)
OC0 (Output Compare Timer/counter 0) PB4
SS (SPI Slave select Input) PB5 MOSI (SPI Bus Master Output /Slave Input) PB6 MISO (SPI Bus Master Input / Slave Output PB7 SCK (SPI Bus serial clock) 2. Pin 9 (Reset) jika terdapat minimum pulse pada saat aktif low.
3. Pin 10 (VCC) dihubungkan ke VCC (2,7 – 5,5 volt).
4. Pin 11 dan 31 (GND) dihubungkan ke Vss atau Ground.
5. Pin 12 (XTAL 2) adalah pin masukkan ke rangkaian osilator internal. Sebuah osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.
6. Pin 13 (XTAL 1) adalah pin keluaran ke rangkaian osilator internal. Pin ini dipakai bila menggunakan osilator kristal.
7. Pin 14 sampai 21 (Port D) adalah merupakan 8 bit dua arah (bidirectional I/O) port dengan internal pull up resistor. Adapun
port khusus yang digunakan pada port D ini ada pada tabel di
bawah ini :
Tabel 2.2 Fungsi khusus pada port DPort D Fungsi Khusus
PD0 RXD (USART receive) PD1 TXD (USART transmit) PD2
INT0 (Eksternal Interrupt 0 input) PD3
INT1 (Eksternal Interrupt 1 input) PD4 OC1B (Output Compare B Timer/counter
1) PD5 OC1A (Output Compare A Timer/counter
1) PD6
ICPI (Timer /Counter 1 Input Capture) PD7 OC2 (Output Compare Timer/counter 2)
8. Pin 22 sampai 29 (Port C) adalah merupakan 8 bit dua arah (bidirectional I/O) port dengan internal pull up resistor. Adapun
port khusus yang digunakan pada port C ini ada pada tabel di
bawah ini :
Tabel 2.3 Fungsi khusus pada port CPort C Fungsi Khusus
C)
2 PC0 SCL (Serial Clock, I
2 PC1 SDA (Serial Data Input /Output, I C
PC6 TOSC1 (Timer Oscillator 1) PC7 TOSC2 (Timer Oscillator 2)
9. Pin 30 adalah AVcc pin penyuplai daya untuk port A dan A/D
converter dan dihubungkan ke Vcc. ADC dapat digunakan jika pin
10. Pin 32 adalah Aref yaitu pin yang berfungsi sebagai referensi untuk pin analog jika A/D converter digunakan.
11. Pin 33 sampai dengan Pin 40 (Port A) yaitu merupakan 8 bit dua arah (bidirectional I/O) port dengan internal pull up resistor.
Selain sebagai port I/O 8-bit Port A juga dapat berfungsi sebagai masukan 8 channel ADC.
2.3.6 Komunikasi Serial
Komunikasi serial ialah sebuah fitur yang terdapat pada mikrokontroler AVR, ATMEGA32 dan ATMEGA8535 mempunyai fitur tersebut. Komunikasi serial pada mikrokontroler disebut dengan USART (Universal Synchronous
Asynchronous Receive Transmit). Komunikasi serial ditujukan untuk
mengkomunikasikan dua buah device agar mikrokontroler dapat berhubungan dengan dunia luar, misalnya: mikrokontroler dapat berhubungan dengan mikrokontroler, mikrokontroler dengan modem, atau mikrokontroler dengan komputer, dan masih banyak device yang lainnya. Kedua device yang saling berhubungan tersebut disebut DTE (Data Terminal Equipment) dan DCE (Data
Communications Equipment).[8]
Komunikasi serial mempunyai dua mode yaitu : a.
Sinkron Sinkron adalah mode dari komunikasi serial dengan perlu adanya
sinkronisasi clock diantara kedua device yang sedang berkomunikasi, sehingga saat transmitter akan mengirimkan data, maka harus disertai dengan clock untuk sinkronisasi antara transmiter dengan receiver.
b. Asinkron
Asinkron adalah mode dari komunikasi serial dengan tidak perlu adanya
clock, tetapi perlu diinisialisasi kecepatan pengiriman data antara kedua device
harus sama. Sehingga kedua device antara transmiter dan receiver telah mempunyai standar yang telah disepakati terlebih dahulu. Biasanya hal yang disepakati adalah baudrate. Baudrate adalah kecepatan pengiriman simbol pada kedua device. Sehingga ketika kedua device mempunyai baudrate yang sama maka kedua device dapat mengirim dan menerima data dengan benar.
2.4 LCD 16x2
LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 merupakan perangkat display yang dapat menampilkan gambar atau karakter sebanyak 32 karakter dalam 2 baris. LCD tipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. LCD yang digunakan merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah. Pada layar LCD untuk menampilkan sebuah karakter diperlukan beberapa rangkaian tambahan.
Gambar 2.7 LCD 16x2 [9]Modul LCD yang terdapat pada mikrokontroler berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter. Mikrokontroler pada suatu LCD dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan mikrokontroler internal LCD adalah : [9]
1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
2. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrik pembuat LCD tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada
Register kontrol yang terdapat dalam LCD diantaranya adalah : [10]
1. Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD dapat dibaca pada saat pembacaan data.
2. Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau ke DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya. Modul LCD berukuran 16 karakter x 2 baris memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol dan jalur-jalur catu daya, dengan fasilitas pin yang tersedia maka LCD16 x 2 dapat digunakan secara maksimal untuk menampilkan data yang dikeluarkan oleh mikrokontroler.
Gambar 2.8 Konfigurasi kaki LCD 16x2 [9]Tabel 2.4 Fungsi Pin LCD 16x2No PIN Nama PIN Keterangan
1 Vss Gnd
2 Vdd +3V or +5V
3 Vo Contrast adjustment
4 RS H/L Register Select Signal
5 R/W H/L Read/Write Signal
6 E H L Enable Signal 7-14 DB0-DB7 H/L Data Bus Line
15 A/Vee +4,2V for Led/negative Voltage output
Power Supply for B/L (0V)16 K Penjelasan untuk tabel diatas : a) Pin 1 VSS dihubungkan dengan Ground.
b) Pin 2 VDD dihubungkan dengan VCC +3V atau +5V.
c) Pin 3 Vo berfungsi untuk kecerahan LCD untuk dihubungkan dengan variabel resistor untuk mengatur kecerahan LCD 16x2.
d) Pin 4 RS berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
e) Pin 5 R/W berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
f) Pin 6 E berfungsi untuk memegang data yang masuk atau yang keluar.
g) Pin 7 -14 DB0
- – DB7 berfungsi sebagai delapan jalur data/data bus (D0 sampai D7) dimana data dapat ditransfer ke display LCD 16x2.
h) Pin 15 A/Vee berfungsi memberi tegangan negatif pada output atau backlight LCD. i) Pin 16 K berfungsi memberi tegangan 5 volt untuk backlight LCD
2.5 Dot Matrix 5x7
Dot matrik 5x7 memilki arti bahwa 1 dot matrik berukuran 5 kolom x 7 baris susunan LED. Satu dot matrik terdapat 35 buah LED. Prinsip kerja dot matrik menggunakan sistem scanning kolom. Scanning kolom adalah pergeseran nyala LED dot matrix pada kolom dot matrix pada satu waktu dari sekian banyaknya kolom dan sebenarnya hanya ada satu kolom yang menyala, jadi nantinya setelah kita program seolah-olah akan LED dot matrix akan menyala secara bersamaan. Cara untuk mengendalikan nyala LED dot matrix kolom perlu menggunakan komponen tambahan seperti misalnya menggunakan
shift register 74HC595. [11]
Gambar 2.9. Dot matrix 5x7 [11]Contoh misalnya uji coba dengan menggunakan 3 dot matrix berarti proses pengulangan penyalaan kolomnya dari kolom 1 sampai kolom 15 maka apabila kita akan merangkai huruf ABH, maka huruf ABH akan tampak nyala bersamaan. Proses scanning kolom yang cepat menipu mata atau penglihatan manusia sehingga mata menangkap huruf ABH seolah-olah menyala secara bersamaan. Proses scanning kolom apabila dipelankan sampai mata dapat melihat, maka pergeseran penyalaan kolom akan terlihat satu persatu.
Dot matrix yang ada di pasaran terdiri dari 2 macam dot matrix
yaitu :
1. Dot matrix kolom anoda Disebut dengan kolom anoda karena untuk menghidupkan susunan led dot
matrix maka kolom diberi logika 1 dan pada baris diberi logika 0.
Berikut rangkaian dot matrix 5x7 kolom anoda :
Gambar 2.10 Rangkaian dot matrix 5x7 kolom anoda [16]2. Dot matrix kolom katoda Disebut dengan kolom katoda karena pada kolom diberi logika 0 dan pada baris diberi logika 1 akan menyebabkan susunan led pada dot
matrix menyala.
Berikut rangkaian dot matrix 5x7 kolom katoda
Gambar 2.11 Rangkaian dot matrix 5x7 kolom katoda [16]2.6 Code Vision AVR
Code Vision AVR adalah sebuah cross-compiler C yang didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR.
Gambar 2.12 CodeVision AVR [15]Pada perancangan ini menggunakan code vision versi 2.03.4. Code vision AVR ini menggunakan bahasa pemrograman C dan dapat menerjemahkan semua perintah dari ANSI (American National Standards Institute). Code Vision AVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, MENT4, 2000, XP, dan 7.
Mikrokontroler akan berfungsi ketika program code vision yang telah di buat di simpan pada mikrokontroler, adapun cara menyimpan program dari code
vision ke mikrokontroler ialah dengan cara program yang selesai dibuat tersebut diunduh menggunakan downloader, misalnya AVR 910.
Code Vision AVR juga mempunyai library tertentu untuk : [15] 1. Modul LCD alphanumeric.
2. Bus I2C
3. Sensor suhu LM75
4. Real-Time Clock
5. Protokol 1-Wire
6. Sensor suhu
7. Thermometer/Thermostat 8. EEPROM.
9. SPI.
10. Power Management.
11. Delay.
CodeWizard AVR yang dapat membantu menulis semua instruksi untuk
membuat fungsi
- – fungsi berikut : [15] 1. Set-up akses memori eksternal.
2. Identifikasi sumber reset untuk chip.
3. Inisialisasi port Input/Output.
4. Inisialisasi interupsi eksternal.
5. Inisialisasi Timer/Counter.
6. Inisialisasi Watchdog Timer .
7. Inisialisasi USART dan komunikasi serial berbasis buffer yang digerakan oleh interupsi.
8. Inisialisasi pembanding analog (Analog Comparator).
9. Inisialisasi ADC.
10. Inisialisasi antarmuka SPI.
11. Inisialisasi antarmuka 2-Wire.
13. Inisialisasi Bus I2C, Sensor Suhu LM75,Thermometer/Thermostat DS1621 dan Real-Time Clock PCF8563, PCF8583, DS1302 danDS1307.
14. Inisialisasi Bus 1-Wire dan Sensor Suhu DS1820 dan DS18S20.
15. Inisialisasi Modul LCD.
Gambar 2.13 Tampilan awal Code Vision AVR [15]2.7 LED (Light Emitting Diode)
LED (Light Emitting Diode) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapat arus bias maju (forward bias). LED dapat memancarkan cahaya karena menggunakan bahan galium, arsenic dan phosporus. Jenis bahan yang berbeda diatas dapat menghasilkan cahaya dengan warna yang berbeda. LED merupakan salah satu jenis dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. LED akan memancarkan cahaya apabila diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward bias. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED cukup rendah yaitu maksimal 20 mA dan ketika LED dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka LED akan rusak, sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebagai pembatas arus. Simbol dan bentuk fisik dari LED dapat dilihat pada gambar berikut. [12]
Gambar 2.14 Simbol dan bentuk Fisik LED [12]Pada gambar diatas bahwa LED memiliki kaki 2 buah seperti dengan dioda yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Pada gambar di atas kaki anoda memiliki ciri fisik lebih panjang dari kaki katoda pada saat masih baru, kemudian kaki
katoda pada LED ditandai dengan bagian badan LED yang di papas rata. Kaki
anoda dan kaki katoda pada LED disimbolkan seperti pada gambar diatas.
Pemasangan LED agar dapat menyala adalah dengan memberikan tegangan bias maju yaitu dengan memberikan tegangan positif ke kaki anoda dan tegangan negatif ke kaki katoda. Konsep pembatas arus pada dioda adalah dengan memasangkan resistor secara seri pada salah satu kaki LED. Rangkaian dasar untuk menyalakan LED membutuhkan sumber tegangan LED dan resistor sebagai pembatas arus seperti pada rangkaian berikut:
Besarnya arus maksimum pada LED adalah 20 mA, sehingga nilai resistor harus ditentukan. Dimana besarnya nilai resistor berbanding lurus dengan besarnya tegangan sumber yang digunakan. Secara matematis besarnya nilai resistor pembatas arus LED dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut:[12] Dimana : R = resistor pembatas arus (Ohm) Vs = tegangan sumber yang digunakan untuk supply tegangan ke LED (volt) 2
volt = tegangan LED (volt)
0,02 A = arus maksimal LED (20 mA)
2.8 Regulator
Regulator adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikan stabilitas output pada suatu rangkaian elektronika dan mengubah arus listrik bolak-balik (AC) menjadi arus listrik searah (DC). Pada penelitian kali ini regulator yang digunakan ialah 5 volt 3 Ampere untuk menyalakan rangkaian dot
matrix dan 5 volt 1 ampere untuk menyalakan rangkaian LCD dan keypad 4x4.
2.9 IC 74HC595
IC 74HC595 merupakan IC Shift register 8 bit serial masukan,
Serial/parallel keluaran dengan keluaran latch, dan bersifat 3-state (keadaan).