Bab 2. Landasan Teori
2.3 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor Komputer, Televisi, layar Game portabel, layar Thermometer DIgital dan produk-produk elektronik lainnya.
Teknologi Display LCD ini memungkinkan produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya. Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah backlight CCFL (Cold cathode fluorescent lamps) dan backlight LED (Light-emitting diodes).
Gambar 2.3 LCD 2.3.1 Struktur Dasar LCD
LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair). Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight
tersebut pada umumnya adalah berwarna putih. Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) sendiri adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan yang konduktif.
Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display diantaranya adalah :
Lapisan Terpolarisasi 1 (Polarizing Film 1)
Elektroda Positif (Positive Electrode)
Lapisan Kristal Cair (Liquid Cristal Layer)
Elektroda Negatif (Negative Electrode)
Lapisan Terpolarisasi 2 (Polarizing film 2)
Backlight atau Cermin (Backlight or Mirror) Dibawah ini adalah gambar struktur dasar sebuah LCD:
Gambar 2.3.1 Struktur LCD Catatan :
LCD yang digunakan pada Kalkulator dan Jam Tangan digital pada umumnya menggunakan Cermin untuk memantulkan cahaya alami agar dapat menghasilkan digit yang terlihat di layar.
Sedangkan LCD yang lebih modern dan berkekuatan tinggi seperti TV, Laptop dan Ponsel Pintar menggunakan lampu Backlight (Lampu Latar Belakang) untuk menerangi piksel kristal cair.
Lampu Backlight tersebut pada umumnya berbentuk persegi panjang atau strip lampu Flourescent atau Light Emitting Diode (LED).
2.3.2 Kelebihan dan Kekurangan LCD
Berikut ini uraian singkat mengenai Kelebihan dan Kekurangan Monitor LCD : a. Kelebihan Monitor LCD
1. Ukuran Dimensi Monitor Ramping. Bentuk serta ukuran monitor yang ramping dan tidak terlalu besar membuat tempat yang akan diletakkan monitor akan hemat, sehingga monitor ini cukup cocok jika diletakkan tempat yang tidak luas.
2. Berat Monitor Ringan. Ukuran monitor yang ramping berdampak pula terhadap beratnya. Berat LCD yang ringan sehingga pengguna tidak merasa ribet jika memindahkannya, pengguna lebih mudah untuk memindahkan atau membawa monitor tersebut.
3. Kualitas Gambar Baik. Kualitas yang dihasilkan oleh monitor lcd ini cukup baik, gambar yang dihasilkan pun lebih tajam dan lebih jernih. Sehingga cocok untuk anda yang senang multimedia maupun desain.
4. Baik Untuk Mata. Radiasi yang ditimbulkan oleh monitor LCD lebih kecil sehingga baik bagi mata para pengguna moniotr LCD. Monitor ini juga lebih nyaman untuk dilihat dari jarak pandang yang dekat.
5. Hemat Daya Listrik. Penggunaan monitor LCD lebih diuntungkan karena konsumsi listrik lebih hemat dari monitor lain. Konsumsi daya listrik monitor LCD setengah dari jenis monitor CTR.
6. Tidak Memantulkan Cahaya. Pada monitor LCD cahaya tidak dipantulkan lagi, sehingga jika ada cahaya di arah depan monitor tidak dipantulkan kembali. Hal tersebut membuat nyaman penggunaan dari monitor karena tidak silau dari cahaya.
b. Kekurangan Monitor LCD
1. Sudut Pandang Terbatas. Sudut pandang yang terbatas membuat gambar yang dihasilkan berbeda-beda, penglihatan harus sejajar didepan monitor.
2. Masalah Dead Pixel. Dead Pixel merupakan titik hitam yang diakibatkan adanya pixel yang mati. Dead Pixel bisa ditimbulkan dari gagalnya produksi atau dari aktivitas kita yang menimbulkan Dead Pixel. Jika layar LCD timbul Dead Pixel kita
sebagai pengguna monitor akan cukup terganggu. Tidak ingin terdapat dead pixel ? berikut ini Cara Menghindari Dead Pixel Pada LCD.
3. Layar LCD Sensitif. Komponen layar LCD sensitif, membuat rentan terhadap benturan dalam membawa monitor anda harus lebih hati-hati.
2.3.3 Material LCD
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
2.3.4 Pengendali / Kontroler LCD
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM.
Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD diantaranya adalah :
Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCDdapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan lebar data 8 bit.
Pin RS (Register Select) 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.
Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
2.3.5 Konfigurasi LCD
Ada 2 cara untuk berkomunikasi dengan LCD, yaitu 8 bit dan 4 bit jalur data, selain bit data tersebut juga dibutuhkan 3 jalur lagi untuk kontrol, yaitu : RS, RW dan E Untuk memperjelas konfigurasi pin LCD dapat dilihat pada tabel dibawah ini:
Tabel 2.3.5 Konfigurasi Pin LCD
Gambar 2.3.5 Skema LCD
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa LCD 16×2 mempunya 16 pin. sedangkan pengkabelanya adalah sebagai berikut :
1. Kaki 1 dan 16 terhubung dengan Ground (GND) 2. Kaki 2 dan 15 terhubung dengan VCC (+5V)
3. Kaki 3 dari LCD 16×2 adalah pin yang digunakan untuk mengatur kontras kecerahan LCD. Jadi kita bisa memasangkan sebuah trimpot 103 untuk mengatur kecerahanya.
Pemasanganya seperti terlihat pada rangkaian tersebut. Karena LCD akan berubah kecerahanya jika tegangan pada pin 3 ini di turunkan atau dinaikan.
4. Pin 4 (RS) dihubungkan dengan pin mikrokontroler 5. Pin 5 (RW) dihubungkan dengan GND
6. Pin 6 (E) dihubungkan dengan pin mikrokontroler
7. Sedangkan pin 11 hingga 14 dihubungkan dengan pin mikrokontroler sebagai jalur datanya
2.3.6 Prinsip Kerja LCD
Sekedar mengingatkan pelajaran fisika kita mengenai cahaya putih, cahaya putih adalah cahaya terdiri dari ratusan cahaya warna yang berbeda. Ratusan warna cahaya tersebut akan terlihat apabila cahaya putih mengalami refleksi atau perubahan arah sinar. Artinya, jika beda sudut refleksi maka berbeda pula warna cahaya yang dihasilkan.
Backlight LCD yang berwarna putih akan memberikan pencahayaan pada Kristal Cair atau Liquid Crystal. Kristal cair tersebut akan menyaring backlight yang diterimanya dan merefleksikannya sesuai dengan sudut yang diinginkan sehingga menghasilkan warna yang dibutuhkan. Sudut Kristal Cair akan berubah apabila diberikan tegangan dengan nilai tertentu.
Karena dengan perubahan sudut dan penyaringan cahaya backlight pada kristal cair tersebut, cahaya backlight yang sebelumnya adalah berwarna putih dapat berubah menjadi berbagai warna.
Jika ingin menghasilkan warna putih, maka kristal cair akan dibuka selebar-lebarnya sehingga cahaya backlight yang berwarna putih dapat ditampilkan sepenuhnya. Sebaliknya, apabila ingin menampilkan warna hitam, maka kristal cair harus ditutup serapat-rapatnya sehingga tidak adalah cahaya backlight yang dapat menembus. Dan apabila menginginkan warna lainnya, maka diperlukan pengaturan sudut refleksi kristal cair yang bersangkutan.
2.3.7 Cara Kerja LCD
LCD mempunyai 2 bagian karakter utama yaitu :
1. Panel atau display yang berfungsi sebagai media penampil informasi huruf atau angka sebanyak 4 baris dan masing-masing baris bisa menampung 20 karakter huruf atau angka 2. sistem kontroller yang ditempelkan dibalik panel LCD, yang berfungsi mengatur
tampilan informasi serta mengatur komunikasi LCD dengan mikrokontroller.
Contoh sistem kendali LCD sebagai berikut :
Gambar 2.3.7 Sistem Kendali LCD
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa input pada LCD yang berupa 8 bit data (D0 - D7) diterima terlebih dahulu oleh rangkaian kontroller LCD yang bertugas untuk mengatur data inputan sebelum tampil di LCD, selain itu juga dilengkapi dengan input (RS, R/W dan E) yang digunakan sebagai kendali kontroller LCD, pada proses pengiriman data (R/W = 1) dan proses pengambilan data (R/W = 0). Pin RS dipakai untuk membedakan jenis data yang dikirim, jika (RS = 0) data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja modul LCD, sedangkan jika (RS = 1) data yang dikirim adalah kode ASCII yang akan ditampilkan. Demikian pula saat pengambilan data jika (RS = 0) data yang diambil dari modul merupakan data status yang mewakili aktifitas
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Prinsip Kerja Sistem
Prinsip kerja sistem keseluruhan adalah dimulai dari menangkap intensitas cahaya oleh rangkaian sensor cahaya (LDR). Intensitas cahaya tersebut kemudian diubah oleh rangkaian LDR menjadi tegangan. Tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian sensor LDR masih bersifat analog. Oleh karena itu agar tegangan tersebut dapat diproses secara digital dengan mikrokontroler, maka tegangan tersebut harus diubah terlebih dahulu ke digital. Perangkat converter analog ke digital (Analog toDigital Converter) ADC, berfungsi untuk mengubah tegangan analog keluaran rangkaian sensor LDR menjadi data digital. Data digital keluaran dari perangkat ADC kemudian diproses di dalam mikrokontroler dan dikalibrasi untuk kemudian ditampilkan pada layar tampilan LCD