1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kemajuan teknologi yang begitu pesat mengakibatkan semakin meningkatnya kebutuhan manusia, salah satunya adalah kebutuhan manusia akan informasi. Perkembangan teknologi disegala bidang khususnya elektronika digital memungkinkan suatu rancangan bentuk fisik yang lebih sederhana, efisien, ekonomis dan kinerja yang semakin baik pula. Oleh sebab itu hal ini berpengaruh dengan situasi, kondisi dan cara hidup manusia sehari-hari dimana manusia lebih membutuhkan sesuatu yang lebih cepat, tepat dan akurat dalam memperoleh informasi.
Mikrokontroler sebagai teknologi baru yaitu teknologi semikonduktor kehadiranya sangat membantu perkembangan dunia elektronika. Dengan arsitektur yang praktis tetapi memuat banyak kandungan transistor yang terintegrasi, sehingga mendukung dibuatnya rangkaian elektronika yang lebih portable.
Untuk produk ini sendiri merupakan rangkaian aplikasi penggabungan antara elektronika yaitu sensor-sensor optic, motor stepper dan mikrokontroler, dimana kesemuaannya dapat dioperasikan secara otomatis melalui input data – data program yang telah dimasukkan kedalam mikrokontroler.
Microkontroler adalah sebuah IC yang didalamnya terdapat sebuah prosesor dan sebuah memori. Prosesor ini berfungsi untuk mengolah data, dan memori berfungsi untuk menyimpan data.
Maka atas hal tersebutlah kami membuat sebuah kerja praktek yang
berhubungan dengan mikrokontroler yaitu running teks, dimana cara kerjanya diatur oleh mikrokontroler tersebut.
Running teks kami nantinya akan kami gunakan di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan tujuan untuk meningkatkan akreditasi dan mempermudah pihak departeman dalam memberikan suatu informasi yang sifatnya umum.
2 1.2 Tujuan
Adapun tujuan mahasiswa melakukan kerja praktek teknologi mekanik antara lain sebagai berikut:
1. Tugas kerja praktek teknologi mekanik ini bertujuan untuk membahas perancangan penampil teks yang dibuat menggunakan mikrokontroler PIC16F877A sebagai pengendali utama dan LED yang disusun secara matriks dengan ukuran 16 baris x 192 kolom.
2. Sebagai salah satu syarat pengambilan kerja praktek manajemen.
1.3 Batasan Masalah
Penampil teks sangat beragam, Oleh karena itu untuk menghindari kompleksitas pembuatan alat, penampil teks ini hanya dibuat sederhana. Pembahasan dalam tugas akhir ini dibatasi pada:
1. Papan penampil menggunakan LED yang disusun secara matriks dengan ukuran 7 baris x 72 kolom.
2. Metode penelusuran yang dilakukan adalah penelusuran kolom.
3. Bahasa pemograman yang digunakan dalam pembuatan program mikrokontroler PIC16F877A adalah bahasa assembly.
4. Teks yang ditampilkan tidak dapat diubah kecuali mikrokontroler PIC16F877A diprogram ulang.
1.4 Metode Penulisan
Metode pangumpulan data yang penulis lakukan dalam membuat laporan ini ialah dengan melakukan studi literatur dalam mencari data yang diperlukan dalam menyusun laporan ini.Dan juga penulis mencari tambahan data dari internet sebagai sumber tambahan.
1.5 Sistematika penulisan Bab I PENDAHULUAN
Didalam pendahuluan diceritakan tentang latar belakang dibuatnya running teks dengan ukuran 16 x 192 cm mahasiswa didalam pengambilan kerja praktek
3 teknologi mekanik. Serta penjelasan tentang tujuan, batasan masalah dan metodologi penulisan yang dilakukan mahasiswa didalam pembuatan running teks serta penyusunan kerja praktek teknologi mekanik tersebut.
Bab II TINJAUAN PUSTAKA
Didalam tinjauan pustaka dijelaskan tentang teori-teori yang berkaitan dengan running teks outdoor. Semua referensi tentang pembuatan running teks outdoor dengan ukuran 16 x 192 cm dijelaskan didalam tinjauan pustaka. Dimulai dari cara pemilihan bahan-bahan apa yang harus digunakan sampai grafik teoritis tentang bahan-bahan yang bagus untuk digunakan dijelaskan disini.
Bab III ALAT DAN BAHAN
Didalam bab III ini dijelaskan tentang alat dan bahan yang digunakan untuk pembuatan running teks outdoor dengan ukuran 16 x 192 cm.
Bab IV PROSEDUR DAN BIAYA
Didalam bab IV dijelaskan tentang prosedur yang dilakukn dalam pembuatan running teks outdoor. Serta penjelasan biaya-biaya yang dikeluarkan dalam pembuatan running teks outdoor dengan ukuran 16 x 192 cm.
Bab V KESIMPULAN DAN SARAN
Didalam bab ini dijelaskan kesimpulan hasil yang didapatkan dalam running teks outdoor dengan ukuran 16 x 192 cm seperti dimensi, hasil uji coba dari teks tersebut.
4 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 LED (Light Emiting Dioda)
LED pada umumnya digunakan sebagai indikator visual karena tanggapannya yang cepat dan efisiensi-nya tinggi dibanding lampu pijar. Konversi energi LED adalah 10 sampai 50 kali lebih tinggi. Dan tanggapannya 100 sampai 1000 kali lebih cepat.
Gambar 2.1. LED (Light Emiting Diode)
LED dapat mengemisikan cahaya hijau, kuning, merah, jingga, biru ataupun infra merah bila diberi tegangan forward bias. Kebanyakan LED memiliki batas tegangan maksimum antara 3 sampai 5 volt. Sebuah tahanan harus dipasang seri untuk membatasi arus agar tidak melebihi harga maksimum yang diperbolehkan pada LED.
Resistor pembatas arus ini nilainya dapat dihitung. Untuk arus maju If
dan tegangan catu Vcc, yaitu:
Dimana
R = Tahanan sebagai pembatas arus
Vcc = Tegangan Catuan
If = Arus Forward
5 Resistor pembatas arus dapat dihubungkan ke katoda ataupun ke anoda LED. Kecerahan cahaya LED tergantung pada arus maju yang melewatinya. LED bekerja pada arus 20 mA dan maksimum 30-40 mA.
Penentuan polaritas LED yang paling mudah dan paling akurat adalah dengan mengujinya secara langsung. Jika LED menyala, maka katoda adalah pena yang terhubung ke kaki negatif atau ground.
2.2 Mikrokontroller
Mikrokontroller AT 89S51 adalah sebuah mikrokontroller buatan ATMEL. Mikrokontroller ini masih termasuk dalam keluarga mikrokonteroller MCS-51 yaitu merupakan versi yang dilengkapi dengan ROM (internal) yaitu berupa EEPROM. Mikrokontroller AT89S51 adalah low power high performance CMOS 8 bit, 4 Kbit flash programmable and eresable read only memory (PEROM).
IC mikrokontroller ini kompatible dengan standar MCS-51 baik dari instruksi maupun pena-penanya yang dapat diaplikasikan sebagai embedded controller.
Berikut ini adalah kemampuan yang dimiliki oleh mikrokontroller AT89S51:
1. Kompatibel dengan keluarga MCS-51.
2. 4 Kbyte programmable flash memory (PEROM) di dalam chip yang dapat ditulis dan dihapus sampai seribu kali.
3. Dapat beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24 . 4. 3 level program kunci memori.
5. 128×8 bit RAM internal.
6. 32 jalur I/O.
7. Duah buah timer/counter 16 bit.
8. 6 buah jalur interupsi.
9. Serial channel yang dapat diprogram.
6 TIMING AND CONTROLL INSTRUCTION REGISTER PSW ALU TMP 1 TMP 1 ACC B REGISTER RAM RAM ADDR
REGISTER PORT 0LATCH PORT 2LATCH FLASH
STACK POINTER
INTERRUPT, SERIAL PORT, AND TIMER BLOCKS
DPTR PROGRAM COUNTER PC INCREMENTER BUFFER PROGRAM ADDRESS REGISTER PORT 1
LATCH PORT 3LATCH
PORT 0 DRIVERS
PORT 1 DRIVERS PORT 3 DRIVERS
PORT 2 DRIVERS P0.0 - P0.7 P2.0 - P2.7 P1.0 - P1.7 P3.0 - P3.7 OSC PSEN CE/PROG EA / Vpp RST Vcc GND
2.3 Blok Diagram Mikrokontroller
Dari diagram blok pada gambar 2.1 terlihat bahwa terdapat beberapa blok internal dari IC AT89S51 seperti:
ALU (Aritmatic Logic Unit)
ALU adalah suatu unit yang melaksanakan proses aritmatik dan logika seperti penjumlahan, pengurangan, pembagian, AND, OR, X – OR, rotasi, clear dan komplemen operasi percabangan.
Gambar 2.1 Diagram Blok Mikrokontroller 1. Akumulator
Akumulator adalah merupakan register aritmatika yang berfungsi sebagai penampung data sebelum dan sesudah proses. Sebagian besar instruksi pemrosesan pada AT89S51 menggunakan akumulator sebagai operand sumber atau tujuan pengiriman data dan ke port.
2. Register B
Register B digunakan selama operasi perkalian/pembagian 8 bit dan dapat juga digunakan sebagai register operand sumber atau operand tujuan.
7 3. Stack Pointer
Stack pointer digunakan sebagai tempat penyimpanan variabel data yang ditindih dalam memori atau sebagai register petunjuk.
4. RAM (Random Access Memory)
RAM adalah memori yang dapat dibaca atau ditulis. Data dalam RAM akan terhapus (bersifat volatile) bila catu daya dihilangkan.
Karena sifat RAM yang volatile ini, maka program mikrokontroller tidak disimpan dalam RAM. RAM digunakan untuk menyimpan data sementara, yaitu data yang tidak begitu vital bila hilang akibat aliran daya terputus. RAM pada IC ini mempunyai kapasitas sebesar 128 byte × 8 bit.
5. TMP1/TMP2
TMP1/TMP2 berfungsi sebagai timer/counter 16 bit yang terangkai secara internal.
6. Program Address Register
Program address register merupakan alamat register dari program.
7. Buffer
Dilihat dari fungsinya, buffer pada IC ini merupakan penyangga agar data yang dipindahkan dari suatu register ke register lain tetap atau tidak berantakan.
8. RAM Address Register
RAM address register merupakan sebagai jalan menuju RAM. Semua pengolahan data memakai RAM harus terlebih dahulu melewati RAM address register.
8 Gambar 2.2 Pin-pin Mikrokontroller AT89S51
Dengan keistimewaan diatas, pmbuatan alat dengan menggunakan mikrokontroller AT89S51 menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan komponen-komponen pendukung eksternal yang banyak.
2.4 Timer/Counter
Satu chip mikrokontroller ini memiliki dua timer yang dapat dikonfigurasikan beroperasi sebagai timer atau counter. Saat berfungsi sebagai timer, isi register timer ditambah satu untuk tiap siklus mesin, sedangkan untuk fungsi counter isi register akan bertambah 1 setiap ada transisi sinyal pada pin input eksternal. Pada pemanfaatan sebagai counter, sinyal input yang dimaksudkan dapat berupa low level atau falling edge trigger.
Counter akan mencacah setiap masukan yang ada sesuai inisialisasi harga awal dari counter pada nilai hitungan untuk tiap sampling. Inisialisasi harga awal ini berupa nilai preset negatif counter yang diatur sebelum counter dijalankan.
9 Demikian halnya dengan pemanfaatan timer yang memerlukan inisialisasi awal berupa konstanta waktu yang menentukan sampai berapa lama akan terjadi roll over. Penentuan harga preset ini berhubungan dengan penggunaan frekuensi clock dari sistem penentu waktu sampling dari counter untuk mencacah suatu pulsa masukan dari luar dengan memanfaatkan kontrol interupsi yang ada serta pengaturan program. Sebagai tambahan pada pemilihan timer/counter, timer 0 dan timer 1 mempunyai 4 buah modul yang dapat dipilih dengan menentukan pasangan bit M0 dan M1 pada register TMOD. Untuk pemilihan timer/counter dikontrol dengan bit C/T di TMOD.
1. Mode 0
Pada mode ini timer register dikonfigurasikan sebagai register 13 bit. Ke 13 bit register tersebut terdiri dari 8 bit TH1 dan 5 bit TL1. Selama perhitungan roll over dari semua 1 ke semua 0, TF1 (Timer Interrupt Flag) di set. Pada dasarnya operasi mode 0 sama untuk timer 0 dan timer 1.
2. Mode 1
Mode 1 adalah timer register 16 bit dan dapat generator boudrate. Operasi mode 1 sama dengan mode 0.
3. Mode 2
Mode 2 adalah timer register dengan konfigurasi 8 bit counter (TL1) auto reload. Overflow dari TL1 tidak hanya menset TF1 tapi juga mereload TL1 dengan isi TH1. Setelah reload isi TH1 tidak akan berubah. Operasi mode ini juga sama dengan timer/counter 0
4. Mode 3
Pada mode ini timer 1 tidak akan bekerja. Sedangkan timer 0 menjadi 2 counter yang terpisah. TL0 digunakan sebagai bit kontrol untuk timer 0; C/T, GATE, TR0, INT0 dan TF0 seolah-olah mengontrol timer 1.
10 2.5 Serial Interface
Port I/O serial yang dimiliki oleh mikrokontroller, memiliki karakteristik full duplex (dapat menerima sekaligus mengirimkan data secara simultan). Port serial dapat bekerja dalam 4 mode:
1. Mode 0:
Pada mode 0 ini data serial diterima dan dikirim lewat pin RxD, sedangkan pin TxD berfungsi untuk mengirimkan shift clock. Data yang dikirim dan diterima 8 bit. Kecepatan pengiriman (baud rate) adalah tetap sebesar 1/12 frekuensi osilator.
2. Mode 1:
Pada mode ini data 8 bit dikirim/diterima dengan 2 bit tambahan, dengan urutan: 1. Start bit (logika 0),
2. 8 bit data (dengan bit terendah didepan),
3. 1 stop bit (logika 1).
Pada saat penerimaan, stop bit masuk pada bit RB8 pada register SCON. Baud rate pada mode ini adalah variabel.
3. Mode 2:
Pada mode ini data 8 bit dikirim/diterima dengan 3 bit tambahan dengan urutan : 1. Start bit (logika 0),
2. 8 bit data (dengan bit terendah didepan),
3. 1 bit tambahan yang dapat diprogram,
4. 1 stop bit (logika 1).
Pada saat pegiriman, bit yang dapat diprogram adalah bit yang terdapat pada bit TB8 pada SCON. Pada saat penerimaan, bit yang dapat diprogram masuk pada bit RB8 pada register SCON. Baud rate pada mode ini adalah 1/32 atau 1/64 frekuensi osilator.
11 4. Mode 3:
Pada mode ini data 8 bit dikirim/diterima dengan 3 bit tambahan dengan urutan: 1. Start bit (logika 0),
2. 8 bit data (dengan bit terendah didepan),
3. 1 bit tambahan yang dapat diprogram,
4. 1 stop bit (logika 1).
Mode ini persis sama dengan mode 2 kecuali baud ratenya yang variabel.
2.6 Pengaturan Baud Rate
Baud rate adalah kecepatan transmisi data serial, berupa banyaknya transmisi logika pada saluran data serial tiap detik. Semakin besar nilai baud rate semakin cepat proses pengiriman/penerimaan data serial. Pada mode 1 dan 3 baud ratenya ditentukan oleh persamaan:
2.7 Perangkat Instruksi
Perangkat lunak adalah seperangkat instruksi yang disusun menjadi sebuah program untuk memerintahkan mikrokomputer melakukan suatu pekerjaan. Sebuah instruksi selalu berisi kode operasi (op-code), kode pengoperasian inilah yang disebut dengan bahasa mesin yang dapat dimengerti oleh mikrokontroller.
Instruksi-instruksi yang digunakan dalam memogram suatu program yang diisikan pada AT89S51 adalah instruksi bahasa pemograman assembler atau sama dengan instruksi pemograman pada IC mikrokontroller 8031 dan MCS51.
12 2.8 Komunikasi Data serial
Dikenal dua cara komunikasi data secara serial, yaitu komunikasi data serial secara sinkron dan komunikasi data serial secara asinkron. Pada komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan bersama-sama dengan data serial, sedangkan komunikasi data serial asinkron, clock tidak dikirimkan bersama data serial, tetapi dibangkitkan secara sendiri-sendiri baik pada sisi pengirim (transmitter) maupun pada sisi penerima (receiver).
Pada IBM PC kompatibel port serialnya termasuk jenis asinkron. Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). IC UART dibuat khusus untuk mengubah data paralel menjadi data serial dan menerima data serial yang kemudian diubah kembali menjadi data paralel.
IC UART 8250 dari Intel merupakan salah satunya. Selain berbentuk IC mandiri, berbagai macam mikrokontroller ada yang dilengkapi UART, misalnya keluarga mikrokontroller MCS-51.
Pada UART, kecepatan pengiriman data (baud rate) dan fase clock pada sisi transmitter dan pada sisi receiver harus sinkron. Untuk itu diperlukan sinkronisasi antara transmitter dan receiver. Hal ini dilakukan oleh bit ‘start’ dan bit ‘stop’. Ketika saluran transmisi dalam keadaan idle, output UART adalah dalam keadaan logika „1‟. Ketika transmitter ingin mengirimkan data, output UART akan diset lebih dulu ke logika „0‟ untuk waktu satu bit. Sinyal pada receiver akan dikenal sebagai sinyal „start‟ yang digunakan untuk mensinkronkan fase clock-nya sehingga sinkron dengan fase clock transmitter. Selanjutnya data akan dikirimkan secara serial dari bit yang paling rendah sampai bit tertinggi. Selanjutnya, akan dikirim sinyal „stop‟ sebagai akhir dari pengiriman data serial. Cara pemberian kode data yang disalurkan tidak ditetapkan secara pasti.
Kecepatan transmisi (baud rate) dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu. Baud rate yang umum dipakai adalah 110, 135, 150, 300, 600, 1200, 2400, dan 9600 (bit/detik). Dalam komunikasi data serial, baud rate dari kedua alat yang berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama. Selanjutnya, harus ditentukan
13 panjang data (6, 7 atau 8 bit ), paritas (genap, ganjil atau tanpa paritas), dan jumlah bit „stop‟ (1, 1,5, atau 2 bit).
2.8.1 Karakteristik Sinyal Port Serial
Standart sinyal komunikasi serial yang banyak digunakan adalah standart RS-232 yang dikembangkan oleh Electronic Industry Association and The Telecommunications Industry Association (EIA/TIA) yang pertama kali dipublikasikan pada tahun 1962. Ini terjadi jauh sebelum IC TTL populer sehingga sinyal ini tidak ada hubungan sama sekali dengan level tegangan IC TTL.
Standart ini hanya menyangkut komunikasi data antara komputer (Data Terminal Equipment – DTE) dengan alat-alat pelengkap komputer (Data Circuit Terminating Equipment – DCE). Standart RS-232 inilah yang biasa digunakan pada port serial IBM PC kompatibel.
Standart sinyal serial RS-232 memiliki ketentuan level tegangan sebagai berikut :
1. Logika „1‟ disebut „mark‟ terletak antara -3 volt hingga -25 volt. 2. Logika „0‟ disebut „space‟ terletak antara +3 volt hingga +25 volt.
3. Daerah tegangan antara -3 volt hingga +3 volt adalah invalid level, yaitu daerah tegangan yang tidak memiliki level logika pasti sehigga harus dihindari. Demikian juga level tegangan lebih negatif dari -25 volt atau lebih positif dari +25 volt juga harus dihindari karena tegangan tersebut dapat merusak line driver pada saluran RS-232.
Dalam proyek tugas akhir ini, Penulis memakai kata „Open door’ sebagai kode kunci. Dengan kata lain, karakter yang akan dikirimkan tersebut berbentuk bahasa manusia. Karena komputer hanya memahami bahasa digital, maka karakter yang akan dikirimkan tersebut terlebih dahulu diubah ke dalam bentuk digital. Tabel berikut merupakan contoh pengubahan kode kunci „Open door‟ menjadi data digital tanpa paritas dalam format ASCII.
14 Tabel 2.1 Pengubahan Karakter „Open door‟ Menjadi Data Digital Tanpa Bit
Paritas Kode b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 O 1 0 0 1 1 1 1 P 1 1 1 0 0 0 0 E 1 1 0 0 1 0 1 N 1 1 0 1 1 0 1 Spasi 0 1 0 0 0 0 0 D 1 1 0 0 1 0 0 O 1 1 0 1 1 1 1 O 1 1 0 1 1 1 1 R 1 1 1 0 0 1 0
2.8.2 Konfigurasi Port Serial
Gambar berikut adalah gambar IC buffer serial dan konektor port serial DB–9 pada bagian belakang CPU. Pada komputer IBM PC kompatibel biasanya dapat kita temukan dua konektor port serial DB–9 yang biasa dinamakan COM 1 dan COM 2.
Vcc +v -v GND T10 R10 T20 R2I +C1 -C1 +C1 -C1 T11 R10 R20 T21 16 2 6 15 14 13 7 8 1 3 4 5 11 12 9 10 R S 2 3 2 +5V + + 22µF 22µF + 22µF + 22µF (RXD) (TXD) T O C O M P U T E R 5 9 4 8 3 7 2 6 1 Rx0 Tx0 DB 9
15 Gbr 2.3. Konektor serial DB -9 pada bagian belakang CPU
2.9 REGISTER GESER
IC CMOS 4094 terdiri dari 8 tingkat register geser dengan sebuah data latch (pengunci) untuk masing-masing tingkat dan sebuah keluaran dengan 3 keadaan dari setiap pengunci. Data akan bergeser saat pulsa clock berada pada transisi positif. Data keluaran Qs digunakan dalam sistem kaskade berkecepatan tinggi.
Data keluaran Qs bergeser pada saat berada pada saat transisi negatif yang digunakan dalam sistem kecepatan rendah. Data dari masing-masing register di latch pada saat transisi negatif dari masukan strobe. Data akan lewat latch saat strobe aktif tinggi. Keluaran dari ke 8 data latch dan dikontrol oleh penyangga tiga keadaan dengan memberi masukan impedansi tinggi pada masukan keluaran enabel.
4
0
9
4
STROBE DATA CLOCK Q1 Q2 Q4 VSS VDD OUTPUT ENABLE Q5 Q6 Q7 Q8 Q’S QS Q316 2.10 PERANGKAT KERAS (Hardware)
Perancangan hardware dilakukan dengan beberapa tahap, dimana tahap pertama adalah penggambaran diagram blok dari sistem yang akan dibuat. Diagram blok Diagram blok merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari satu lomponen ke komponen yang lainnya yang memiliki satu kesatuan kerja. Diagram blok dari sistem Running Text ditunjukkan pada gambar.
Port 3
Tx
Rx
COM1
Komputer
PC
MAX
232
RS-232
Mikrokontroler
AT89S51
Data Clock E0Driver
DOT MATRIX
Gambar 2.5 Diagram Blok Sistem
Berikut ini adalah penjelasan dari diagram blok diatas:
1. Komputer berfungsi sebagai media untuk memasukkan pesan yang akan ditampilkan berupa kode ASCII pada memori IC Mikrokontroller.
2. IC RS232 yang berfungsi sebagai komunikasi serial antara Komputer-PC dengan mikrokontroller secara serial dua arah.
17 3. Mikrokontroller yang berfungsi sebagai pusat pengelolah yaitu:
-mengubah kode biner ASCII ke bentuk tampilan Dot Matrix
-mengendalikan tampilan Dot Matrix
-memori mikrokontroler sebagai tempat program dan data untuk
4. IC 4094 yang berfungsi sebagai buffer dan register geser.
5. Dot matrik sebagai tempat penampilan karakter yang akan ditampilkan dengan susunan 7 baris x 5 kolom.
2.11 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller
Dalam modifikasi karakter berjalan ini, diperlukan rangkaian mikrokontroller yang berfungsi sebagai pusat pengelola data dan penyimpanan data atau program dari Komputer PC dengan menggunakan Port Serial dan juga sebagai interface data.
Frekuensi yang dipakai pada rangkaian ini adalah oscillator 11,0582 MHz yang berfungsi untuk membangkitkan pulsa pada rangkaian mikrokontroller. Berikut ini gambar rangkaian sistem minimum mikrokontroller yang digunakan.
Gambar 2.6 Modifikasi Rangkaian Mikrokontroller
18 Pada pembuatan tugas akhir ini adalah karena port serial membutuhkan lebih sedikit kabel dan dapat digunakan untuk komunikasi data yang relatif jauh meskipun data yang dikirimkan bit demi bit.
Port serial mikrokontroller AT 89S51 mempunyai sifat full duplex yaitu dapat mengirimkan dan menerima data secara bersamaan, register penerima dan pengirim pada port serial diakses pada SBUF (Serial Buffer) register pengontrol kerja port serial ini adalah SCON (Serial Control).
SCON yang diset pada pembuatan karakter berjalan ini adalah mode 1, dimana bit dikirim melalui Txd atau diterima melalui Rxd. Format ke 10 bit tersebut adalah sebagai berikut:
START STOP
*
*
*
*
*
*
*
*
(0)
LSB
MSB
(1)
DATA 8 BIT
Gambar 2.7 Serial Mode 1
2.12 Rangkaian Dot Matrix
Untuk mendrive LED-LED Dot Matrix digunakan register geser CMOS 4094, dimana setiap chip mempunyai delapan D-flip-flop yang disusun sebagai register geser. Setiap LED dihubungkan pada keluaran dari D-flip-flop. Rangkaian driver ini juga berfungsi sebagai penggeser bit-bit data secara seri dan mengeluarkannya secara paralel seperti ditunjukkan pada gambar.
Dari gambar 3.4 dapat dilihat bahwa setiap kolom LED Dot matrix memerlukan satu chip 4094 sehingga untuk menampilkan satu karakter dengan 7x5 dot memerlukan 5 buah chip 4094, dimana masukan untuk chip kolom berikutnya diambil dari keluaran dari fip-flop yang ke delapan dari chip kolom sebelumnya.
19 Masukan Data, Clock, EO dari chip kolom 1 dihubungkan ke keluaran port P3 dari mikrokontroller AT89S51. 16 15 13 12 11 10 VDD ENABLE Output Q5 Q6 Q7 Q’S 1 2 3 5 6 7 14 8 VSS 4 0 9 4 Q1 Q2 Q3 Q 4 16 15 13 12 11 10 VDD Q5 Q6 Q7 Q’S 1 2 3 5 6 7 14 8 VSS 4 0 9 4 Q1 Q2 Q3 Q4 Eo Clock Kolom 1 Kolom 2 Ke pin 2 4094 Kolom 3 P3.7 P3.5 P3.6 ENABLE Output Data Baris1 Baris7 Baris2 Baris3
Gambar 2.8 Rancangan Driver LED Dot Matrix Susunan Dot Matrix Susunan Dot Matrix terdiri dari LED yang disusun atas 7 baris dan 64 kolom, dimana untuk menampilkan satu karakter memerlukan 7 baris dan 5 kolom seperti ditunjukkan pada.
20 Untuk menampilkan huruf “A“ kode heksanya adalah 7CH, 12H, 11H, 12H, 7CH kode–kode inilah yang dikeluarkan dari Port 3.5. Lingkaran yang berwarna hitam merupakan LED yang aktif dan dinyatakan sebagai logika 1 dan yang tidak berwarna adalah LED yang tidak aktif dan dinyatakan sebagai logika 0 (nol).
2.13 PERANGKAT LUNAK (Software)
Agar komputer dapat mengirim data yang akan ditampilkan pada Dot Matrix maka pada komputer dan mikrokontroler harus dimasukkan program. Program pada komputer adalah untuk membaca karakter ASCII dari Keyboard dan mengirimkannya secara serial melalui COM1.
Pada mikrokontroller dimasukkan program untuk membaca ASCII karakter dari komputer, mengubahnya ke kode Dot Matrix dan menampilkannya dan program ini dinamai program Running Text.
21 2.14 Program Runnig Text
Adapun tahapan-tahapan yang dilakukan mikrokontroller untuk pengendalian running text adalah sebagai berikut:
1. Inisialisasi unit Timer dan Serial
2. Membaca tampilan awal berupa kode-kode ASCII yang disimpan pada memory EPROM dan mengubahnya ke bentuk Dot Matrix serta menyimpanya pada Buffer dan kemudian menampilkannya pada DOT Matrix.
3. Memeriksa ada tidaknya data ASCII yang dikirimkan komputer pada buffer serial.
4. Jika ada, Baca data ASCII dan diubah ke bentuk Dot Matrix serta menyimpannya pada buffer.
Jika tidak ada, maka tampilkan karakter sebelumnya yang ada pada buffer.
Mulai
Isikan Tampilan Awal ke Buffer Inisialisasi Timer dan Serial
Data baru ?
Baca Tampilan Baru
Tidak
Ya
Baca Buffer dan ubah ke nilai DOT
Tampilkan ke nilai DOT ke Matrix LED
Isikan Tampilan ke Buffer Set Tampilan Awal
22 Bab III
ALAT DAN BAHAN 3.1 Alat
Adapun alat – alat yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Solder
Solder merupakan alat bantu dalam merakit atau membongkar rangkaian elektronika pada rangkaian yang terdapat pada papan pcb. solder merupakan alat elektronika yang mengubah energi listrik menjadi energi panas.
Gambar 3.1 Solder
2. Bor DC
Mesin bor digunakan untuk melubangi papan pcb untuk tempat melekatnya lampu LED sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan.
Gambar 3.2 Bor DC
3. Tang cucut (Long Noise Plier)
Bentuknya mirip ikan cucut: moncong pipih, panjang, dan berbentuk gergaji. Sebab itu, tang ini dikenal sebagai “tang cucut”. Berfungsi sebagai penjepit kawat atau kabel. Namun Anda dapat memanfaatkan bagian dalam rahang yang tajam sebagai pemotong kabel.
23
Gambar 3.3 Tang cucut
4. Tang potong (cutting pliers)
Memiliki rahang tajam. Fungsinya untuk memotong kawat, kabel plastik, dan fiber tipis. Bahannya dari besi chrome vanadium. Gagangnya dilapis plastik. Kelemahan, tidak mampu memotong ukuran bidang yang besar atau tebal.
Gambar 3.4 Tang Potong
5. Obeng (-,+)
obeng yang digunakan pada proses pembuatan running teks ini ada dua jenis yaitu:
a. Obeng Standar (Obeng Pipih)
Obeng standar adalah obeng yang mempunyai bilah pipih dan digunakan untuk melepas atau mengganti pengikat (fastener) seperti sekrup pengetap sendiri dan baut baut kotak, Seperti juga halnya mencungkil cetakan.
b. Obeng Kembang (Obeng Plipih)
Obeng Kembang adalah obeng yang mempunyai mata berbentuk bintang, digunakan untuk melepas sekrup kepala kembang.
24
Gambar 3.5 Obeng
6. Pengupas kabel
Sesuai dengan namanya alat ini berfungsi untuk mengupas kabel yang masih tertutup dengan isolasinya tanpa merusak kabelnya.
Gambar 3.6 Pengupas kabel
7. Cutter
Cutter digunakan untuk memotong bagian bagian yang tidak lagi diperlukan pada rangkaian running teks.
25 8. Batu baterai 6-12 volt atau adaptor
Baterai digunakan untuk menguji LED untuk memastikan bahwasannya LED tersebut tidak rusak.
Gambar 3.8 baterai
9. Multimeter/multitester/AVOmeter
Multimeter adalah alat ukur yang dipakai untuk mengukur tegangan listrik, arus listrik, dan tahanan (resistansi). Itu adalah pengertian multimeter secara umum, sedangkan pada perkembangannya multimeter masih bisa digunakan untuk beberapa fungsi seperti mengukur temperatur, induktansi, frekuensi, dan sebagainya. Ada juga orang yang menyebut multimeter dengan sebutan AVO meter, mungkin maksudnya A (ampere), V(volt), dan O(ohm).
26 10. Pinset
alat yang terbuat dari besi. Pinset (yang ujungnya lancip), digunakan untuk mengambil atau menarik beberapa sampel. fungsi pinset itu untuk menjepit benda kecil atau pun yang sangat lembek(lembut) dan ada beberapa sampel atau zat2 yang terdapat di lab bisa menyebabkan alergi atau iritasi pada manusia. untuk menghindari itu maka alternatifnya adalah pinset Apabila alat ini berkarat dan kotor ,bersihkan, atau ganti alat ini dengan yang baru.
Gambar 3.10 pinset
3.2 Bahan
Bahan bahan yang digunakan antara lain adalah sebagai berikut:
1. Papan pcb
Printed Circuit Board atau biasa disingkat PCB adalah sebuah papan yang digunakan untuk mendukung semua komponen-komponen elektronika yang berada diatasnya, papan PCB juga memiliki jalur-jalur konduktor yang terbuat dari tembaga dan berfungsi untuk menghubungkan antara satu komponen dengan komponen lainnya.
27 2. LED
Light Emitting Diode (LED) merupakan jenis dioda semikonduktor yang dapat mengeluarkan energi cahaya ketika diberikan tegangan. Semikonduktor merupakan material yang dapat menghantarkan arus listrik, meskipun tidak sebaik konduktor listrik. Semikonduktor umumnya dibuat dari konduktor lemah yang diberi „pengotor‟ berupa material lain. Dalam LED digunakan konduktor dengan gabungan unsur logam aluminium-gallium-arsenit (AlGaAs). Konduktor AlGaAs murni tidak memiliki pasangan elektron bebas sehingga tidak dapat mengalirkan arus listrik. Oleh karena itu dilakukan proses doping dengan menambahkan elektron bebas untuk mengganggu keseimbangan konduktor tersebut, sehingga material yang ada menjadi semakin konduktif.
LED ini nantinya akan dipasang pada papan pcb sebagai penerima pancaran arus dari mikrokontroler
Gambar 3.12 LED
3. Mikrokontroler
Mikrokontroler AT89S52 merupakan sebuah Mikrokontroler 8 bit bertenaga rendah dengan teknologi CMOS berkinerja tinggi yang dilengkapi dengan memori flash yang dapat diprogram sebesar 8 Kbyte. Komponen ini dibuat dengan teknologi memori Atmel yang nonvolatile dan berkapasitas tinggi serta kompatibel dengan set intruksi dan kaki out standar industri 80CSI. Flash onchip memungkinkan memori program dapat diprogram ulang dalam system atau dengan pemprograman memori nonvolatile yang konvensinal. Dengan menggunakan CPU 8 bit dengan flash yang diprogram dari sistem dalam sebuah monolitik chip, Atmel AT89S52 adalah sebuah Mikrokontroler yang sangat baik untuk menyelesaikan solusi yang sangat fleksibel dan efektif dalam biaya, untuk banyak masalah aplikasi serta untuk mengontrol
28 modul tambahan. Dalam spesifikasinya AT89S52 menyediakan fitur-fitur standar antara lain:
a. Flash 8 Kbyte b. 256 bytes RAM
c. Saluran masukan/keluaran (I/O) d. 3 buah 16 bit timer/counter e. Port serial full duplex
f. Osilator on-chip dan sirkuit waktu
Gambar 3.13 mikrokontoler
4. Resistor
Resistor adalah salah satu komponen elekronika yang berfungsi sebagai penahan arus yang mengalir dalam suatu rangkaian dan berupa terminal dua komponen elektronik yang menghasilkan tegangan pada terminal yang sebanding dengan arus listrik yang melewatinya sesuai dengan hukum Ohm (V = IR). Sebuah resistor tidak memiliki kutub positif dan negatif, tapi memiliki karakteristik utama yaitu resistensi, toleransi, tegangan kerja maksimum dan power rating. Karakteristik lainnya meliputi koefisien temperatur, kebisingan, dan induktansi. Ohm yang dilambangkan dengan simbol Ω(Omega) merupakan satuan resistansi dari sebuah resistor yang bersifat resistif. Fungsi resistor adalah sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan adanya resistor menyebabkan arus listrik dapat disalurkan sesuai dengan kebutuhan. Adapun fungsi resistor secara lengkap adalah sebagai berikut :
1. Berfungsi untuk menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika.
29 2. Berfungsi untuk menurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh
rangkaian elektronika.
3. Berfungsi untuk membagi tegangan.
4. Berfungsi untuk membangkitkan frekuensi tinggi dan frekuensi rendah dengan bantuan transistor dan kondensator (kapasitor).
Maka didalam running teks ini kita menggunakan beberapa jenis resistor yaitu ukuran 220 ohm, 330 ohm, 1k ohm dan 10 k ohm.
Gambar 3.14 Resistor
5. Transistor
Transistor adalah komponen semiconductor, biasaannya digunakan untuk amplifier atau switch. Dalam projek microcontroller, transistor digunakan sebagai switch untuk menghidupkan komponen yang mempunyai arus yang lebih besar berbanding arus yang dapat dibekalkan oleh microcontroller. Ini kerana, microcontroller hanya dapat memberikan voltage 5V. dan transistror yang kita gunakan adalah tipe Transistor 1273
Transistor mempunyai tiga kaki dan di label CBE iaitu Collector, Base dan Emitter. Transistor mempunyai dua jenis iaitu jenis NPN dan PNP. Gambar schematic di atas adalah menggunakan transistor NPN. Transistor adalah controlled current iaitu arus pada collector akan mengalir sekiranya terdapat arus pada base. Arus pada collector akan menghidupkan sebarang komponen di collector atau load. Contoh komponen yang boleh di pasang pada load adalah LED yang banyak, Backlight LCD, Relay dan sebagainya.
30 Bagi mengawal arus base, microcontroller akan memberikan voltage sama ada low logic 0V atau high logic 5V. Jika microcontroller memberi 0V, transistor akan OFF dan load tidak berfungsi. Jika microcontroller memberi 5V, transistor akan ON dan load juga akan dihidupkan.
Selari dengan load, terdapat diode di pasang. Ini berfungsi untuk inductive load seperti relay. Coil relay mempunyai inductor. Apabila transistor di matikan, arus di dalam coil tidak boleh di hentikan begitu sahaja. Ia memerlukan laluan lain untuk turun kepada kosong. Jadi, diode di pasang bagi mengalirkan arus daripada inductor tersebut.
Gambar 3.15 transistor
6. Integrated Circuit (IC)
Integrated Circuit (IC) adalah suatu komponen elektronik yang dibuat dari bahan semi conductor, dimana IC merupakan gabungan dari beberapa komponen seperti Resistor, Kapasitor, Dioda dan Transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil, IC digunakan untuk beberapa keperluan pembuatan peralatan elektronik agar mudah dirangkai menjadi peralatan yang berukuran relatif kecil. Sebelum adanya IC, hampir seluruh peralatan elektronik dibuat dari satuan-satuan komponen(individual) yang dihubungkan satu sama lainnya menggunakan kawat atau kabel, sehingga tampak mempunyai ukuran besar serta tidak praktis. Maka oleh sebab itu IC sangat berperan penting didalam suatu komponen elektronik termasuk running teks. Ada beberapa jenis IC yang dapat kita gunakan didalam proses pembuatan running teks yaitu:
31 1. IC 7805 2. IC MAX 232 3. IC 24C64 4. IC 4N25 5. IC AT89C51 6.
Gambar 3.16 Integrated circuit
7. Capasitor
Fungsi kapasitor didalam satu rangkaian running teks adalah sebagai kopling, penggeser fasa, filter pada satu rangkaian power supply, pembangkit frekuensi pada suatu rangkaian oscilator serta juga dipakai untuk menghindari percikan bunga api pada suatu saklar.
Cara kerja kapasitor didalam suatu rangkaian adalah mengalirkan elektron menuju kapasitor. pada waktu kapasitor telah di penuhi dengan elektron, tegangan akan alami perubahan. kemuadian, elektron akan keluar dari suatu kapasitor dan mengalir menuju rangkaian yang membutuhkannya. dengan demikian, kapasitor akan membangkitkan reaktif suatu rangkaian.
32 8. XTAL
XTAL merupakan komponen yang berfungsi untuk membangkitkan frekuensi osilasi dengan stabilitas yang sangat tinggi. Frekuensi osilasi didapat dari efek piezoeletrik. Bahan yang biasa digunakan untuk memperoleh efek piezoeletrik diantaranya kwarsa, garam rochelle dan tourmaline. Bahan banyak digunakan adalah kristal kwarsa. Dan ada dua jenis tipe xtal yang akan kita gunakan yaitu XTAL 11.052dan XTAL 32 Khz
Gambar 3.18 Kristal 11.059200 MHz
9. Header connector
Header connector – adalah konektor banyak pin, seperti diketahui kadang dalam mikrokontroler kita akan menyambung banyak kabel dari satu board ke board yang lain, jika digunakan konektor biasa dan kabel biasa, tidak rapi, dan solusinya menggunakan header konektor dan kabelnynya disebut sebagai kabel pita atau ribbon cable yang biasanya berwarna abu-abu, ada yang menyebutnya rainbow cable atau kabel pelangi, untuk yang berwarna-warni. Header ada yang laki-laki (male) dan perempuan (female), header 1×5 berarti ada satu baris dengan 5 kolom, yang lain 2×5 artinya 2 baris dan 5 kolom. Untuk pemrograman mikrokontroler ISP anda bisa gunakan 1×5 pin, atau 2×5, sedangkan untuk koneksi ke port-port-nya digunakan minimum 2×5 pin. Header male, dijual banyak pin, tinggal memotong, sebaliknya yang female ada yang tetap ada yang bisa dipotong.
33
Gambar 3. 19 Header connector
10. power supply
Pada dasarnya Fungsi utama dari power supply adalah mengubah aliran listrik arus bolak-balik (AC) yang tersedia dari aliran listrik (di Indonesia, PLN). Menjadi arus listrik searah (DC) yang dibutuhkan oleh komponen pada PC. Power supply termasuk dari bagian power conversion. Power conversion sendiri terdiri dari tiga macam: AC/DC Power Supply, DC/DC Converter, dan DC/AC Inverter. Power supply untuk PC sering juga disebut sebagai PSU (Power Supply Unit). PSU termasuk power conversion AC/DC.
