Perancangan Persistence of Vision Display Dengan
Masukan Secara Real Time
Disusun Oleh:
Nama : Felicia Clara
NRP : 0922015
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia.
Email : fct1006@gmail.com
ABSTRAK
Pada umumnya, suatu LED display yang dapat menampilkan karakter dalam jumlah banyak dan bergerak membutuhkan jumlah LED yang banyak. Pada tugas akhir ini akan dibuat suatu LED display dengan hanya menggunakan 7 buah LED yang dinamakan Persistence of Vision (POV) Display / Propeller Display. POV display bekerja dengan cara memutar barisan LED dengan kecepatan yang tinggi dan memanfaatkan kedipan LED yang cepat dan bergantian, sehingga pada kecepatan tertentu dapat membentuk suatu karakter huruf, angka dan simbol sesuai dengan keinginan pengguna.
Digunakan Keyboard PS/2 untuk memberi input secara real time pada tampilan POV Display. Sensor Hall-effect pada POV Display digunakan sebagai acuan penentu posisi tampilan ketika POV Display berputar. Input diolah menggunakan Mikrokontroler ATMega16 kemudian dikirimkan menggunakan modul Bluetooth HC-05 ke ATMega328. Mikrokontroler ATMega328 digunakan untuk memproses data yang diterima kemudian menampilkannya pada 7 RGB LED berukuran 5mm yang disusun vertikal dan diputar oleh sebuah motor DC Mabuchi RF-270.
Dari hasil realisasi dan pengamatan data, POV Display dapat berfungsi dengan baik. Komunikasi antar modul Bluetooth untuk mengirimkan data dapat beroperasi dengan baik pada jarak maksimum 35 meter jika tanpa penghalang dan pada jarak maksimum 20 meter jika ada penghalang.
ii Universitas Kristen Maranatha
The Designing Persistence Of Vision Display With Real
Time Input
Composed By:
Name : Felicia Clara
NRP : 0922015
Electrical Engineering Department, Maranatha Christian University Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia
Email : fct_1006@gmail.com
ABSTRACT
In general, a LED display than can display a lot of characters also move requires a lot of LEDs. In this final project, a LED display with only use 7 pieces of LED called Persistence of Vision ( POV ) Display / Propeller Display will be made.
POV display works by rotating a column of LED with high speed and uses a fast and alternately blink of the LED, so that at a certain speed it will form some characters such as letters, numbers, and symbols according to user’s will.
Keyboard PS / 2 is used to give an input in real time to the view of POV Display. Hall-effect sensors in the POV Display is used as reference to determine the position of a display when POV Display is rotating. The input is processed using Microcontroller ATMega16 and then the data is sent using Bluetooth module HC-05 to ATMega328. Microcontroller ATMega328 is used to process the received data and then display it at 7 pieces of 5mm RGB LEDs arranged vertically and rotated by a DC motor Mabuchi RF-270.
From results of the realization and data observation, POV Display is function properly. The communication between bluetooth module is well operated at a maximum distance 35 meters without barrier and at a maximum distance 20 meters with a barrier .
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR PENGESAHAN
PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR KATA PENGANTAR
1.2 Identifikasi Masalah ... 2
1.3 Rumusan Masalah ... 2
1.4 Tujuan ... 2
1.5 Batasan Masalah ... 2
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI ... 4
2.1 POV (Persistence of Vision) ... 4
2.1.1 Pengertian Persistence of Vision ... 4
2.1.2 Cara Kerja Persistence of Vision Display ... 4
2.2 Mikrokontroler ... 5
2.2.1 Mikrokontroler ATMega16 ... 6
2.2.1.1 Fitur ATMega16 ... 6
2.2.1.2 Konfigurasi Pin ATMega16 ... 7
2.2.2 Mikrokontroler ATMega 328 ... 10
2.2.2.1 Fitur-Fitur ATMega 328 ... 10
2.2.2.2 Konfigurasi Pin ATMega328 ... 10
2.2.3 Komunikasi Serial USART ... 13
Universitas Kristen Maranatha
2.8 Tachometer Hioki 3402 ... 20
BAB 3 PERANCANGAN DAN REALISASI ... 22
3.1 Perancangan Sistem ... 22
3.2 Perancangan Hardware ... 24
3.2.1 Perancangan Hardware Sistem Transmitter ... 24
3.2.1.1 Perancangan Input Menggunakan Keyboard PS/2 ... 25
3.2.1.2 Perancangan LCD Display 2x16 ... 26
3.2.2 Perancangan Hardware Sistem Receiver ... 27
3.2.2.1 Perancangan Sinkronisasi Tampilan ... 28
3.2.2.2 Perancangan Catu Daya ... 29
3.2.2.3 Perancangan Tampilan POV Display ... 29
3.2.3 Perancangan Hardware Pengendali Motor ... 32
3.3 Diagram Alir POV Display ... 32
3.3.1 Diagram Alir Bagian Transmitter ... 32
3.3.2 Diagram Alir Bagian Receiver ... 35
3.4 Realisasi Sistem ... 38
BAB 4 DATA PENGAMATAN DAN ANALISA ... 41
4.1 Pengamatan Pengaruh Kecepatan Terhadap Tampilan ... 41
4.2 Pengamatan Karakter yang Ditampilkan ... 43
4.3 Pengamatan Warna Tampilan POV Display ... 47
4.4 Pengamatan Input Real-Time POV Display ... 49
4.5 Pengamatan Jumlah Karakter POV Display ... 51
4.6 Pengamatan Jarak Jangkauan Sistem dengan Modul Bluetooth HC-05 52 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 53
5.1 Kesimpulan ... 53
5.2 Saran ... 53
DAFTAR PUSTAKA ... 54
LAMPIRAN A KODE PROGRAM
LAMPIRAN B SKEMATIK RANGKAIAN
LAMPIRAN C FOTO HARDWARE POV DISPLAY
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.6 Bentuk fisik dan warna yang dihasilkan oleh RGB LED... 16
Gambar 2.7 Modul Bluetooth HC-05/BO ... 16
Gambar 2.8 Pin Keyboard PS/2 ... 18
Gambar 2.9 Scan Code Keyboard PS/2 ... 18
Gambar 2.10 Sinyal clock dan data ... 19
Gambar 2.11 Motor DC Mabuchi RF-270 ... 20
Gambar 2.12 Tachometer Digital Hioki 3402... 20
Gambar 3.1 Diagram blok sistem secara keseluruhan ... 22
Gambar 3.2 Diagram blok sistem transmitter ... 23
Gambar 3.3 Diagram blok sistem receiver ... 23
Gambar 3.4 Skematik perancangan hardware sistem transmitter ... 24
Gambar 3.5 Skematik perancangan hardware sistem receiver ... 27
Gambar 3.6 Sensor Hall-Effect ... 29
Gambar 3.7 Catu Daya 5V DC ... 29
Gambar 3.8 Contoh Penggunaan 7 buah RGB LED pada Huruf J ... 30
Gambar 3.9 Contoh Perancangan Tampilan Karakter J ... 31
Gambar 3.10 Perancangan Hardware Pengendali Motor DC ... 32
Gambar 3.11 Diagram Alir Bagian Transmitter ... 33
Gambar 3.12 Diagram Alir Utama Bagian Receiver ... 35
Gambar 3.13a Diagram Alir Proses Subroutine Cek Karakter Diterima ... 36
Gambar 3.13b Diagram Alir Proses Subroutine Cek Karakter Diterima ... 37
Gambar 3.14 Realisasi Bagian Transmitter ... 38
Gambar 3.20 Contoh Masukan Berupa Tulisan “Maranatha” ... 39
Gambar 3.21 Realisasi Bagian Receiver ... 40
Gambar 3.22 Realisasi Sensor Hall-effect ... 40
Gambar 4.1 Tampilan LCD Display Berupa Tulisan “Maranatha” ... 49
Gambar 4.2 Tampilan “M” pada Tulisan “Maranatha” ... 50
vi Universitas Kristen Maranatha
Gambar 4.4 Tampilan “Mar” pada Tulisan “Maranatha” ... 50
Gambar 4.5 Tampilan “Mara” pada Tulisan “Maranatha” ... 50
Gambar 4.6 Tampilan “nath” pada Tulisan “Maranatha” ... 50
Gambar 4.7 Tampilan “tha” pada Tulisan “Maranatha” ... 50
Gambar 4.8 Tampilan POV DisplayBerupa Tulisan “Maranatha” ... 51
Gambar 4.9 Tampilan POV Display Sejumlah 15 Karakter ... 51
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Fungsi khusus Port B ... 8
Tabel 2.2 Fungsi khusus Port C ... 9
Tabel 2.3 Fungsi khusus Port D ... 9
Tabel 2.4 Fungsi khusus Port B ... 11
Tabel 2.5 Fungsi khusus Port C ... 12
Tabel 2.6 Fungsi khusus Port D ... 12
Tabel 3.1 Konfigurasi PIN pada sistem transmitter... 25
Tabel 3.2 Fungsi Khusus Keyboard PS/2 ... 25
Tabel 3.3 Simbol Untuk Mengubah Warna RGB LED ... 26
Tabel 3.4 Konfigurasi PIN yang Digunakan Pada LCD Display... 26
Tabel 3.5 Konfigurasi PIN pada sistem receiver ... 28
Tabel 3.6 Keterangan Tombol Pada Keyboard PS/2 Beserta Fungsinya ... 34
Tabel 4.1 Pengaruh Kecepatan Putar Terhadap Tampilan POV Display ... 41
Tabel 4.2 Tampilan Angka 0-9 ... 43
Tabel 4.3 Tampilan Huruf a-j... 44
Tabel 4.4 Tampilan Huruf k-t ... 44
Tabel 4.5 Tampilan Huruf u-z ... 45
Tabel 4.6 Tampilan Huruf A-J ... 45
Tabel 4.7 Tampilan Angka K-T ... 46
Tabel 4.8 Tampilan Huruf U-Z ... 46
Tabel 4.9 Tampilan Simbol . , ! @ ? - ... 47
Tabel 4.10 Tampilan Warna ... 47
Tabel 4.11 Jarak jangkauan maksimum antara Tx dan Rx tanpa penghalang ... 52
1 Universitas Kristen Maranatha
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada umumnya, suatu LED display yang dapat menampilkan karakter
dalam jumlah yang banyak dan bergerak membutuhkan jumlah LED yang banyak.
Misalnya saja penampil dot matrik 5x7 membutuhkan 35 buah LED untuk
membentuk sebuah karakter. Apabila hendak menampilkan 20 karakter dalam
sekali waktu, dot matrik tersebut membutuhkan jumlah yang tidak sedikit yaitu
700 buah LED. Untuk dapat menjawab permasalahan tersebut, pada tugas akhir
ini akan dibuat sebuah alat yang dinamakan Persistence of Vision (POV) Display
atau yang sering juga disebut dengan Propeller Display dengan masukan real time
untuk mempermudah perubahan tampilan yang diinginkan.
Prinsip kerja dari POV Display memanfaatkan teori Persistence of Vision,
yaitu fenomena biologis ketika sebuah objek yang terlihat oleh mata manusia tetap
tinggal dan terpetakan dalam retina mata untuk beberapa saat setelah melihat. Hal
tersebut apabila digabungkan dengan phi, yaitu fenomena secara psikologis ketika
pikiran manusia secara konseptual melengkapi sebuah tindakan atau gerakan,
maka akan menyebabkan sebuah deretan Gambar terlihat membentuk suatu ilusi
gerakan atau animasi, apabila sedikit mengalami perubahan namun dengan
rentang waktu yang sangat cepat antara Gambar satu dengan yang lainnya.
Dengan memanfaatkan fenomena tersebut, POV display bekerja dengan
cara memutar barisan LED dengan kecepatan yang tinggi dan memanfaatkan
kedipan LED yang cepat dan bergantian sehingga pada kecepatan tertentu dapat
membentuk suatu karakter huruf, angka dan simbol sesuai dengan keinginan
2
1.2 Identifikasi Masalah
LED display yang dapat menampilkan karakter dalam jumlah yang banyak
dan bergerak membutuhkan jumlah LED yang banyak. Salah satu solusi untuk
memenuhi kebutuhan tersebut adalah dengan dibuatnya display elektronik yang
efisien yaitu POV Display dengan masukan secara real time.
1.3 Rumusan Masalah
Masalah-masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini adalah:
1. Bagaimana cara kerja dari POV display?
2. Bagaimana cara merealisasikan POV display sehingga dapat menghasilkan
tampilan dengan masukan secara real time?
1.4 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dari pembuatan tugas akhir ini adalah untuk
merancang dan merealisasikan POV display.
1.5 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada pembuatan tugas akhir ini adalah :
1. Tampilan POV display berupa satu baris karakter huruf, angka, atau
simbol tertentu
2. Sebuah karakter POV display dibentuk dengan menggunakan tujuh buah
RGB LED yang disusun secara vertical
3. Maksimal karakter yang dapat ditampilkan adalah sebanyak 15 karakter
dalam sekali waktu.
3
Universitas Kristen Maranatha 1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini disusun menjadi beberapa
bab sebagai berikut:
BAB 1 : PENDAHULUAN
Dalam bab ini dibahas mengenai permasalahan yang melatarbelakangi
penulisan laporan tugas akhir ini, selain itu juga terdapat identifikasi, rumusan,
tujuan, dan pembatasan masalah.
BAB 2 : DASAR TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori penunjang mengenai
Persistence of Vision, Keyboard Ps/2, Motor DC, sensor Hall-effect A3144,
Mikrokontroler ATMega16, Mikrokontroler ATMega328, LED 5mm, modul
Bluetooth HC-05, dan Tachometer Hioki 3402 .
BAB 3 : PERANCANGAN DAN REALISASI
Pembahasan materi pada bab ini meliputi perancangan dan realisasi
hardware untuk bagian transmitter dan receiver.
BAB 4 : DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS
Dalam bab ini akan dijelaskan data pengamatan tampilan POV Display
serta jarak maksimum yang dapat dijangkau oleh sistem yang telah direalisasikan
beserta analisisnya.
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan diuraikan kesimpulan mengenai apa yang telah dibahas
pada bab-bab sebelumnya dan saran yang dapat dikembangkan mengenai
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari hasil
penelitian dan analisis dari Tugas Akhir ini serta saran bagi pengembangan POV
Display .
5.1 Kesimpulan
1. POV Display dengan perubahan tampilan secara real time menggunakan
keyboard PS/2 dapat direalisasikan dan berfungsi dengan baik.
2. Tampikan POV Display dapat dilihat dengan jelas meskipun pada
kecepatan yang relatif rendah (±247 RPM)..
3. Jarak jangkau maksimum tanpa penghalang agar modul bluetooth dapat
terkoneksi dengan baik adalah 35 m, sedangkan jarak maksimum dengan
penghalang adalah 20 m.
5.2 Saran
1. Motor DC yang digunakan dapat berputar dengan kecepatan maksimum
6200 RPM, namun setelah diberi beban, kecepatan putar maksimum
menjadi 310 RPM. Maka dari itu diperlukan motor dengan torsi yang lebih
tinggi untuk memperoleh tampilan POV Display yang lebih baik.
2. Untuk jangka waktu pemakaian POV Display yang lebih lama, dibutuhkan
metoda penyuplaian tegangan yang lebih efisien seperti misalnya metoda
sliding contact, dan sebagainya.
3. Pengubah tampilan POV Display dikembangkan, misalnya melalui
54 Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Allegro Microsystem, Inc., “A3141, A3142, A3143, and A3144 Sensitive
Hall-effect Switches for High-temperature Operation”, 31 Oktober 2005.
[pdf]
(www.allegromicro.com/~/media/Files/Datasheets/A3141-2-3-4-Datasheet.ashx, diakses tanggal 9 Desember 2014)
2. Andrianto,Heri,”Pemograman Mikrokontroler AVR ATMega16”, 2008
3. ATMEL,” 8-bit AVR Microcontroler with 16 Kbytes In-System
Programmable Flash-ATMega16L”. [pdf]
(www.atmel.com/Images/doc2466.pdf, diakses 10 Juli 2014)
4. ATMEL,” 8-bit AVR Microcontroler with 4/8/16/32KBytes Kbytes
In-System Programmable Flash- ATmega48A; ATmega48PA; ATmega88A;
ATmega88PA;ATmega168A;ATmega168PA; ATmega328; ATmega328P”.
[pdf]
(http://www.farnell.com/datasheets/1693866.pdf, diakses 13 Desember
2014)
5. Devguru, “HTML Color Chart”
(http://www.devguru.com/features/colors, diakses 8 Desember 2014)
6. Gici, Nita, “Embedded system Interfacing ps_2 pc keyboard to AVR
ATMega8535 microcontroller”, 2010
(http://nitagici.wordpress.com/2010/06/15/interfacing-ps2-pc-keyboard-to-avr-amicrocontroller/, diakses 22 Juni 2014)
7. Ginting, Hosea Suranta, “Perancangan POV (Persistence of Vision)
Dengan Posisi Susunan LED Vertikal.”, 2011
8. Kitronik Ltd, “5mm Rgb Led Common Anode Technology Data Sheet &
Specifications”. [pdf]
(http://protopic.co.uk/content/datasheets/5mm_RGB_led_common_anode
55
9. Rafik Manihar, Sheikh, “The Power Saving Low Cost Rotating 8 Led
Information Display. Ijser 3:1-5”, 2012 [pdf] (online)
(http://www.ijser.org/researchpaper%5CThe-Power-Saving-Low-Cost-Rotating-8-Led-Information-Display.pdf , diakses 18 Agustus 2014)
10.Saputro, Dwi Nurul, “Propeller Display Berbasis Mikrokontroler
ATmega16”, 2012 [pdf] (online)
(http://www.academia.edu/4504181/117179535_Propeller_Display_Berba
sis_Mikrokontroler_ATmega16_naskah_publikasi?login=aicilef_aralc@h
otmail.com&email_was_taken=true, diakses 1 Juli 2014)
11.Wikipedia, “Frame Rate”
(http://en.wikipedia.org/wiki/Frame_rate, diakses 25 Oktober 2014)
12.Wikipedia, “Persistence of Vision”
(http://en.wikipedia.org/wiki/Persistence_of_vision, diakse 9 November
