http://www.karyailmiah.polnes.ac.id
PENGUBAH TAMPILAN DISPLAY DOT MATRIK MENGGUNAKAN REMOTE KONTROL BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89C51 (Design Of Changer Dot Matrix Display Based on Microcontroller AT89C51 by Using Remote Control) Erry Yadie, ST (Staf Teknologi Informasi Politeknik Negeri Samarinda) Abstrak Remote kontrol yang digunakan sebagai pengubah atau pengedit tampilan yang ada pada display jenis dot matrik diproses menggunakan mikrokontroller AT89C51. Proses yang sangat kompleks dalam sistem ini adalah menterjemahkan sinyal dari remote kontrol tersebut, dalam hal ini dipergunakan program yang dimasukkan kedalam mikrokontroller. Program yang dimasukkan tersebut ditempatkan pada flash memory yang berkapasitas 4 kbyte dan tidak akan hilang walaupun power supplynya mati.Setiap karakter yang ditekan pada tombol remote kontrol akan diterjemahkan oleh mikrokontroller sesuai dengan program. Data tampilan dari dot matrik yang dapat diganti dengan menggunakan remote kontrol disimpan dalam EEPROM yang berkapasitas 8 kbyte (64 kbit). Data yang sudah tersimpan dalam memory ini bisa dipanggil lagi apabila supply teganggan mati. Setiap karakter yang dimasukkan memakai sebanyak 48 bit, sehingga kapasitas maksimum adalah 1333 karakter. Dalam alat ini tampilan yang dihasilkan adalah tampilan bergeser kekiri sesuai dengan register geser yang digunakan. Kata kunci: Romote Control, Microcontrotoller, Display Dot Matrix,
PENDAHULUAN Display dot matrik sangat baik untuk dijadikan papan reklame, dimana dengan menggunakan display dot matrik ini data tampilan yang diinginkan dapatlah berubah-ubah sesuai keinginan pemiliknya. Akan tetapi bagi display yang besar dan ditempatkan diatas tower (konstruksi besi), memiliki masalah besar ketika tampilan yang sudah ada segera diganti dengan tampilan yang lain. Hal ini membutuhkan banyak energi untuk proses pergantiannya. Proses pergantian ini dilakukan dengan harus menaiki tower, kemudian melepaskan rangkaian mikrokontrollernya, atau yang lainnya. Selanjutnya rangkaian mikrokontroller dimasukkan data yang baru kemudian dikembalikan pada tower tersebut. Untuk mengembalikan rankaian tersebut membutuhkan energi yang besar disamping memiliki faktor-faktor kecelakaan yang cukup tinggi. dengan
pengeluaran energi tidak akan terjadi. Perubahan tampilan display dot matrik cukup menggunakan remote untuk mengganti teks tampilan display dot matrik dari teks sebelumnya. Berdasarkan permasalahan tersebut dibuat rumusan masalah sebagai berikut : Sistem Kerja Mikrokontroller AT89C51 dapat digunakan untuk mengendalikan sistem yang dirancang. Bagaimana merencanakan dan membuat antar muka pada mikrokontroller AT89C51 yang berhubungan dengan remote kontrol Bagaimana merencanakan dan membuat perangkat lunak mikrokontroller untuk mengolah data dari remote kontrol ke display dot matrik. Ruang Lingkup
Perancangan Sistem Elektronika Mikroprosessor/mikrokontroller
Jika proses pergantian ini dilakukan menggunakan remote kontrol, maka
JURNAL EKSIS Vol.6 No.2, Agustus 2010: 1440 –1605
Riset / 1514
Elektronika Digital
Tujuan
Membuat perancangan sistem remote kontrol untuk pengubah tampilan display dot matrik menggunakan mikrokontroller AT89C51.
Manfaat Rangkaian ini sangat bermanfaat untuk mengganti tampilan tulisan pada papan reklame dengan hanya menggunakan remote kontrol. Sehingga selain menguntungkan bagi pengguna alat ini juga dapat memberikan informasi yang lebih bagi masyarakat.
Gambar 1. Mikrokontroller AT89C51
KAJIAN PUSTAKA
Register Geser 8 Bit 74164
Pada rangkaian ini menggunakan sistem pemrograman mikrokontroller berbasis AT89C51 (ATMEL). Data program dimasukkan ke mikrokontoler dengan menggunakan bahasa assembler sedangkan data untuk tampilan pada display disimpan dalam memory AT28C64 dengan kapasitas 8 kilobyte. Data yang ada di memory nantinya dapat diganti dengan menggunakan kontrol jarak jauh melalui remote kontrol sekaligus akan merubah tampilan pada display dot matrik.
74164 merupakan register geser kiri 8 bit. Memiki penyemat clear yang jika diberi logika 1 maka register akan bekerja. Tapi saat diberi logika 0 pada penyemat clear maka semua nilai keluarnnya akan selalu berlogika 0. Walaupun diberi masukkan dan clock diaktifkan. Clock pada register ini aktif pada logika tepi naik. Gambar 2 menunjukkan pin IC register geser 8 bit
Mikrokontroller AT89C51 ATMEL memproduksi bermacam-macam MCS51, semuanya dilengkapi dengan Flash PEROM (Programmable Eraseable Read Only Memory). Produksi standarnya adalah AT89C51/AT89C52, yaitu produk setara 8051/8052 asli buatan Intel. AT89C51 mempunyai 4 kilobyte Flash PEROM, jumlah memori yang cukup memadai untuk membuat sistem kecil. Fasilitas lain selain mengisi program juga menghapus program yang sudah tersimpan dalam PEROM, membaca isi PEROM, memeriksa apakah PEROM masih kosong. Flash PEROM Programmer ini merupakan alat kunci dalam bermain AT89C51, tanpa adanya alat ini tidak mungkin dibuat alat yang berbasiskan AT89C51. Gambar 1 menunjukan mikrokontroler AT89C51.
Gambar 2. Register geser 8 bit
EEPROM AT28C64 IC ini berfungsi sebagai EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) dengan kapasitas 64 kbit (8 kbyte) yang bersifat nonvolatile. Memori ini berfungsi sebagai peyimpan data untuk tampilan display dot matrik yang nantinya dapat diganti dengan menggunakan remote kontrol. Gambar 3 menunjukkan EEPROM AT28C64.
Gambar 3. EEPROM AT28C64
Riset / 1515
JURNAL EKSIS
Vol.6 No.2, Agustus 2010: 1440 – 1605
http://www.karyailmiah.polnes.ac.id Metodologi Metodologi yang ditawarkan adalah membuat sistem penerima remote kontrol agar dapat mengganti tampilan display dot matrik dengan mudah. Metodologi yang dipakai adalah sebagai
panas pada disipasi daya berlebihan. Regulator 7805 bekerja efektif pada tegangan input antara 6,4 V sampai 9,6 V dengan tegangan keluaran 5 V. IC regulator ini masih mampu bekerja untuk tegangan diatas 9,6 V, namun akan mengakibatkan disipasi panas yang berlebihan. Gambar 5 menunjukkan regulator tegangan 7805.
berikut :
Studi Literatur Mencari bahan yang berhubungan dengan judul di perpustakaan, tabloit Komputek dan di internet. Spesifikasi Alat - Tegangan supply 220 volt 50 Hz/10V DC - Jarak Tx/Rx maksimum 15 meter. - Display dot matrik 7x5. - Remote kontrolnya menggunakan remote serba guna. - Software menggunakan bahasa assembly. Blok Diagram Blok diagram dari alat pengubah tampilan display dot matrik diperlihatkan dalam Gambar 4. Memory
Remote Kontrol
IR Receiver
Mikro kontroler
Shift Register
Penguat
Display dot Matrik
LM7805 1 +
VIN
+ 6-12VDC 4700uF
VCC
VOUT GND 3
330n
2
10n
-
Gambar 5. Regulator Tegangan dengan IC 7805
Xtal
Mikrokontroller AT89C51 memiliki rangkaian osilator internal yang mengacu pada frekuensi berupa kristal dan kapasitor yang dihubungkan ke ground. Penggunaan kristal sebagai referensi frekuensi dapat memberikan ketelitian yang baik. Frekuensi kerja osilator pada microcontroller AT89C51 adalah 3,5 Mhz. Pewaktuan yang dihasilkan oleh osilator internal dibagi kedalam siklus mesin. Siklus mesin terdiri atas 6 state mulai S1 sampai S6. Tiap-tiap state terdiri 2 periode osilator. Pada frekuensi osilator 12 Mhz terdapat 12 periode osilator dalam satu siklus mesin sebesar 1 us. Gambar 6 menunjukkan rangkaian osilator kristal. XTAL1 30pF
12MHz XTAL2
Gambar 4. Blok diagram rangkaian
Membuat Program Assembly Menggunakan software HB2000N melalui PC. Ujicoba rangkaian pada Flash PEROM Simulasi rangkaian menggunakan software HB2000N dan EWB melalui PC. Desain Gambar dan Proses PCB Menggunakan software protel/pcad dan pemrosesan PCB menggunakan screen sablon. Penyusunan Laporan
30pF
Gambar 6. Osilator kristal
Konfigurasi mikrokontroller AT89C51 digolongkan menjadi pin number tegangan, pin osilator, pin kontrol, pin I/O, dan pin untuk proses interupsi luar yang terdapat dalam gambar 7. Fungsi-fungsi dari pin-pin mikrokontroller AT89C51: a.
Untuk masing-masing blok dapat diuraikan sebagai berikut :
b.
c.
Regulator Tegangan
IC regulator tegangan daya rendah 7805 berfungsi sebagai pelindung pembatas arus/hubung singkat pada 100 mA dan penutup
JURNAL EKSIS Vol.6 No.2, Agustus 2010: 1440 –1605
Mikrokontroller
Vcc Pin positif sumber tegangan 5 Vdc Vss Pin grounding sumber tegangan Port 0 Port 0 merupakan port input/output 8 bit full duplex. Port ini dapat digunakan sebagai multipleks bus ke alamat rendah dan bus data
Riset / 1516
e.
f.
g.
h.
i.
j.
k.
l.
Mikrokontroller AT89C51 terdiri dari sebuah Central Procesing Unit (CPU), dua jenis memori yaitu memori data (RAM) dan memori program (ROM), port input/output dengan programable pin secara independen, dan registerregister mode, status, internal timer dan counter, serial comunication serta logika random yang
Riset / 1517
diperlukan oleh berbagai fungsi peripheral. Masingmasing bagian saling berhubungan satu dengan yang lain lewat kabel data bus 8 bit. Bus ini dibuffer melalui port I/O bila diperlukan perluasan memori atau sebagian perangkat I/O. MCU AT89C51 mempunyai arsitektur sebagai berikut : a. b. c. d. e. f.
g. h. i. j. k. l.
8 bit CPU dengan register A (Accumulator) dan register B (Match Register) 16 bit Program Counter (PC) dan Data Pointer (DPTR) register 8 bit Program Status Word (PSW) register 8 bit Stack Pointer (SP) Internal ROM atau EPROM dengan kapasitas 4 Kbyte Internal RAM dengan kapasitas 128 bytes yang digunakan 4 buah register bank, yang masing-masing terdiri dari 8 register, 16 byte, yang mana dapat dieksekusi pada masingmasing bit secara independent (Bit Addressable) dan sebagai data memori variabel 8 bit 32 input/output pin yang disusun pada 4 port (port0 – port 3) 2 buah bit timer/counter (T0 dan T1) Control register : TCON, TMOD, SCON, PCON, IP, dan IE Full Duplex Serial Data Comunication (SBUF) 2 eksternal interupt dan 3 internal interupt Oscilator dan clock circuit U1
D0 - D7 39 38 37 36 35 34 33 32 TR B562
1 2 3 4 5 6 7 8 XTAL1 XTAL2
VCC
19 18 9 8k2 31
+
d.
selama adanya akses ke memori program atau data luar Port 1 Port 1 merupakan port input/output 8 bit full duplex. Setiap pin dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran tanpa tergantung dari pin yang lain Port 2 Port 2 sama seperti pada port 0 atau port1. Port ini dapat digunakan sebagai bus alamat tinggi selama ada akses ke memori program atau data luar Port 3 Port 3 juga sama seperti port 2 tetapi port ini mempunyai keistimewaan antara lain: P3.0 (RxD), Masukan penerima data serial P3.1 (TxD), Keluaran pengirim data serial P3.2 (INT0), Interupsi 0 eksternal P3.3 (INT1), Interupsi eksternal P3.4 (T0), Masukan eksternal waktu/pencacah 0 P3.5 (T1), Masukan eksternal waktu/pencacah 1 P3.6 (WR), Strobe penulisan memori data eksternal P3.7 (RD), Strobe pembacaan memori data eksternal RST/VPD Pin ini berfungsi untuk mereset sistem microcontroller AT89C51. Perubahan taraf tegangan dari rendah ke tinggi akan mereset microcontroller ALE/PROG Pin ini berfungsi untuk mengunci alamat rendah pada saat akses memori program luar selama operasi normal PSEN Pin yang berfungsi menghubungkan memori program eksternal dengan bus selama operasi normal. EA/VDD Pin pengontrol pokok pada microcontroller, aktif pada posisi rendah. XTAL1 Pin ini merupakan masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Pin ini dihubungkan dengan kristal atau sumber osilator dari luar XTAL2 Pin ini merupakan keluaran dari pengaut osilator. Pin ini dihubungkan dengan kristal atau ground jika menggunakan sumber kristal internal
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 XTAL1 XTAL2 RST
A0 - A7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD PSEN ALE/PROG
21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17
A8 IR Rx A & B CLOCK WE OE
29 30
EA/VPP
10uF AT89C51
Gambar 7. Konfigurasi pin mikrokontroller AT89C51 IR Receiver
IR receiver dalam gambar 8 merupakan komponen yang berfungsi sebagai penerima sinyal yang dipancarkan oleh remote kontrol yang menggunakan gelombang infra merah. Data yang diterima secara serial dengan carrier sebesar 38 kHz atau 40 kHz. Data output dari IR receiver ini dihubungkan ke mikrokontroller AT89C51 yang kemudian data tersebut diolah oleh MCU.
JURNAL EKSIS
Vol.6 No.2, Agustus 2010: 1440 – 1605
http://www.karyailmiah.polnes.ac.id A0 - A7
VCC P3.2/INT0
P3.1/TXD
20 22 27
RD WR
Gambar 8. Infra Red Receiver
D0 - D7
U2 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2
IR Receiver
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
CE OE WE
RDY /B
11 12 13 15 16 17 18 19
1
AT28C64
EEPROM
EEPROM AT28C64 dalam gambar 9 yang digunakan pada rangkaian memiliki konfigurasi pin sebagai berikut :
A0 – A12
: alamat
CE
: chip enable
OE
: output enable
: write enable WE I/O0 – I/O7 : data input/output
RDY/ BUSY : ready/ BUSY output NC : no connect DC : don’t connect
Gambar 9. Konfigurasi pin EEPROM AT28C64
Shift Register
74164 merupakan register geser kiri 8 bit. Memiliki penyemat clear yang jika diberi logika 1 maka register akan bekerja. Tapi saat diberi logika 0 pada penyemat clear maka semua nilai keluarannya akan selalu berlogika 0, walau diberi masukan dan clock diaktifkan. Clock pada register ini aktif pada saat logika tepi naik. Gambar 10 menunjukkan konfigurasi pin IC register 74164. 9
Electrically Erasable Programmable Read Only Memory adalah sebuah variasi EPROM yang dapat dihapus dengan memberikan sinyal listrik pada satu pin atau lebih. Chip jenis ini sesuai untuk yang memerlukan penyimpanan yang stabil selama periode waktu yang lama tanpa daya listrik, tapi dapat diprogram kembali selama masih ada pada papan rangkaian. Data yang disimpan dalam EEPROM tetap utuh jika daya listrik tidak dipasang.
P3.5/T1
8 2
P3.4/T0
1
DOT MATRIK
CLR
13 12 11 10 6 5 4 3
QH CLKQG QF B QE QD A QC QB QA 74164
8x100
Gambar 10. Konfigurasi pin IC 74164 Operasi pada EEPROM adalah : 1.
Read, saat CE dan OE berlogika rendah (low) dan WE berlogika tinggi (high), data disimpan di lokasi memory yang dibedakan dengan pin alamat yang dinyatakan pada output. Output memiliki keadaan impedansi yang tinggi jika
2.
CE atau OE berlogika tinggi. Write, menulis data kedalam AT28C64. Pulsa
Penguat (B562)
Transistor B562 dalam gambar 11 berfungsi sebagai pull-up current yaitu untuk meningkatkan dan menstabilkan arus agar tidak terjadi drop tegangan pada dot matrik jika dalam satu saat banyak lampu yang menyala. Transistor ini juga berfungsi sebagai switch dengan kondisi aktif low.
rendah pada input WE atau CE dengan OE
VCC B562
high dan WE atau CE low menginisiasikan penulisan. Lokasi alamat dikunci pada tepi
1
Dot Matrik
2
3
turun dari WE atau CE , data baru dikunci pada tepi naik. Peralatan melakukan pembersihan sendiri secara internal sebelum penulisan.
100
P1
Gambar 11. Transistor penguat B562
Display
Display yang digunakan adalah jenis dot matrik 7 x 5 dengan mengkonsunsi tegangan 1,5
JURNAL EKSIS Vol.6 No.2, Agustus 2010: 1440 –1605
Riset / 1518
volt untuk masing-masing lednya. Tata letak pin dari dot matrik untuk bagian kolom dan baris dapat dilihat dalam gambar 12. Bagian kolom dihubungkan dengan shift register 74164 dan baris dihubungkan pada kolektor dari transistor B562.
data tampilan kembali kosong baru bisa data diisikan denganmenggunakan remote kontrol. Pada saat yang bersamaan hanya enam karakter yang bisa ditampilkan pada layar. Dengan kapasitas memori yang cukup besar sehingga dimungkinklan untuk mengisikan data yang cukup banyak. Apabila terjadi kesalahan pada hardware atau software maka akan dapat diketahui. Karena menggunakan shift register geser kiri maka setelah dijalankan maka huruf yang dimasukkan akan bergeser kekiri secara terus menerus, bila ada salah satu bagian data dari huruf yang bertabrakan atau kurang sempurna maka proses pergeseran tidak akan terjadi. Dari segi hardware kemungkinan yang terjadi adalah huruf yang dihasilkan tidak sempurna karena ada beberapa led yang tidak menyala. Untuk memory apakah berfungsi dengan baik maka dapat dilakukan dengan memutuskan arus untuk beberapa saat, kemudian disambung lagi. Bila data yang telah dimasukan masih ada maka dapat dikatakan memory bekerja dengan baik.
Gambar 12. Layout dot matrik 7 x 5
Pembahasan PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Pengujian Rangkaian Sebelum dilakukan pengujian rangkaian secara keseluruhan perlu dilakukan pengujian pada beberapa bloknya. Hal ini sangat pentng untuk mengetahui apakah bagian tersebut dapat bekerja dengan baik sesuai yang diharapkan.
Pengujian remote kontrol dan IR receiver dilakukan dengan menghubungkan IR receiver dengan port print pada komputer dan dengan menggunakan program sehingga nantinya akan diperoleh tampilan sinyal bila ditekan tombol pada remote kontrol yang berbeda satu dengan yang lain. Untuk blok display harus dipastikan semua lampu dapat menyala sehingga nantinya akan diperoleh tampilan yang sempurna. Pada blok penguat berhubungan dengan display, apakah penguatan yang diberikan dapat memberikan nyala yang sama dan kecerahan yang sama dari dot matrik, bila salah satu transistor tidak berfungsi maka akan mengakibatkan beberapa led dari dot matrik tidak akan menyala.
Untuk pengujian rangkaian secara keseluruhan dilakukan dengan memberikan tegangan kerangkaian. Sebelumnya pada mikrokontroller sudah dimasukkan program untuk menampilkan beberapa kata sebagai pembuka, namun hal ini tidak menjadi keharusan. Setelah
Riset / 1519
Data-data yang dimasukan kedalam memori mempunyai batasan sesuai dengan kapasitas memori yang dipergunakan. Untuk data tersebut dihitung untuk setiap karakter huruf, angka, spasi dan karakter lain. Kapasitas untuk masing masing karakter tersebut sama. Untuk satu karakter adalah : 1 karakter = 6 x 8 bit = 48 bit Masing-masing karakter dibentuk dari 5 x 7 led dengan ditambah satu space dibawah dan dikanan dari karakter tersebut. Sehingga jumlah karakter yang bisa dimasukkan kedalam memori dengan kapasitas 64 kbit adalah : 64 000 bit : 48 bit = 1333,333 1333 karakter PENUTUP Kesimpulan
Sistem kerja Mikrokontroller AT89C51 untuk mengaplikasikan remote kontrol sebagai media perubah tampilan display pada papan reklame akan memberikan kemudahan dalam pemasukan data dan pengoperasian alat. Tampilan display dengan menggunakan dot matrik akan memberikan tampilan yang lebih sempurna dengan harga yang relatif rendah. Dengan adanya penggunaan memory EEPROM AT28C64 maka kehilangan data
JURNAL EKSIS
Vol.6 No.2, Agustus 2010: 1440 – 1605
http://www.karyailmiah.polnes.ac.id tampilan display yang diakibatkan padamnya aliran listrik, akan dapat teratasi. Saran Untuk menghindari adanya kesalahan pembacaan dalam penerimaan sinyal dari remote control maka sebaiknya ; gunakan remote searah dengan IR receiver (penerima), jarak operasi remote max 15 meter sesuai dengan kepekaan dari IR receiver serta berikan cover untuk IR receiver dengan kaca hitam untuk menghindari sinar yang berlebihan dari cahaya luar. DAFTAR PUSTAKA Atmel
Corporation. 1998. AT89C51 Flash Microcontroller. USA: http//www.atmel.com.
Atmel Corporation. 1998. 64K (8K X 8) Parallel EEPROMs (AT28C64, AT28C64X). USA: http//www.atmel.com. Malik, Moh. Ibnu & Anistardi. 1997. Bereksperimen Dengan Mikrokontroller 8031. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo. Nurwarsito, Heru. 2000. Diktat Kuliah Elektronika Digital. Malang: Teknik Elektro Fakultas Teknik Unibraw. Wasito S. 1997. Data Sheet Book 1. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo. _________. 1984. Penerapan Aneka IC TTL – CMOS – Linier. Bandung: Binatronika.
JURNAL EKSIS Vol.6 No.2, Agustus 2010: 1440 –1605
Riset / 1520
