Propeller Display Berbasis Mikrokontroler ATmega16

PROPOSAL TUGAS AKHIR

PROPELLER DISPLAY

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat MenyelesaikanProgram Studi S-1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Diajukan oleh :

Dwi Nurul Saputro

D 400 080 036

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2012

LEMBAR PENGESAHAN

Proposal TA Dengan Judul

“ Propeller Display

Berbasis Mikrokontroler ATmega16 ”

Oleh :

Dwi Nurul Saputro

D 400 080 036

Telah disetujui & disahkan sebagai proposal TA

Selanjutnya diteruskan untuk laporan TA.

Mengetahui :

Pembimbing I

Ir. Abdul Basith

Tanggal :

Pembimbing II

Dedy Ary Prasetya, ST .

Tanggal :

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Ir. Jatmiko

Tanggal :

Judul Tugas Akhir:

“Propeller Display Berbasis Mikrokontroler Atmega16”

I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Masalah

Teknologi yang berkaitan dengan layanan masyarakat akan suatu

informasi pada saat ini berkembang dengan pesatnya. Manusia cenderung

berlomba-lomba menemukan cara bagaimana agar informasi yang hendak

disampaikan dapat diterima oleh manusia lainya dengan baik.

Pada umumnya dalam suatu perangkat yang hendak menampilkan

display tulisan maupun karakter lainya yang cenderung banyak dan

bergerak, perangkat membutuhkan jumlah LED yang cukup banyak,

misalkan saja penampil dot matrik. Dot matrik membutuhkan jumlah

LED yang banyak, dikarenakan untuk membentuk dot atau pixel sebagai

pembentuk dari sebuah karakter sesuai banyaknya karakter yang akan di

tampilkan itu sendiri.

Propeller display merupakan teknik penampil atau disply dari efek

pancaran cahaya LED yang ditimbulkan dari putaran motor. Teknik ini

memanfaatkan kedipan LED yang cepat dan bergantian hingga pada

kecepatan tertentu dapat membentuk tampilan suatu karakter.

I.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian umum yang telah dijelaskan dibagian latar

belakang maka rumusan masalah dalam penelitian Tugas Akhir adalah

sebagai berikut :

a. Bagaimana perancangan mekanik dan elektronik propeller display.

b. Bagaimana 20 buah LED yang disusun dalam satu kolom dapat

menampilkan suatu karakter.

c. Bagaimana interface keyboard PS/2 pada propeller display.

I.3 Batasan Masalah

Untuk mencapai sasaran dan tujuan yang diinginkan dalam

penelitian, maka permasalahan yang akan dibatasi adalah sebagai berikut :

a. Membahas pembuatan propeller display.

b. Membahas penggunaan mikrokontroler ATmega16 sebagai

pengontrol input dan output propeller display.

c. Membahas teknik untuk menampilkan berbagai karakter dalam

propeller display.

d. Membahas penggunaan optocoupler sebagai interupt external.

e. Membahas keyboard PS/2 sebagai pengontrol propeller display.

I.4 Tujuan Penelitian

Beberapa tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini yaitu :

a. Merancang dan membuat propeller display sebagai penampil berbagai

karakter dengan menggunakan 20 LED dengan teknik spinning atau

putaran. Teknik ini dapat menghemat banyaknya penggunaan LED.

b. Memenuhi persyaratan akademis untuk menyelesaikan jenjang

pendidikan sarjana Strata-1 (S-1) pada Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

I.5 Metode Penelitian

a. Studi pustaka.

Metode studi pustaka merupakan upaya untuk mencari dan

mengumpulkan data-data, teori dan literatur untuk merancang dan

membuat propeller display. Referensi yang diambil berasal dari media

cetak maupun elektronik serta berdasarkan hasil konsultasi dengan

dosen pembimbing.

b. Metode perancangan dan pembuatan alat

Metode perancangan dan pembuatan alat digunakan untuk

melakukan rancangan mekanis, elektronis, dan pemrograman serta

tahap pengujian sistem. Metode ini diharapkan memperoleh hasil

penelitian yang sesuai dengan rancangan yang sudah dibuat.

Pada Tugas Akhir ini dibuat suatu alat yang dapat menjadi

model penampil atau display dengan teknik spinning berbasis

mikrokontroller Atmega16, yang diharapkan mampu menghemat

jumlah penggunaan LED dan mampu memberikan tampilan yang

berbeda dalam teknik display.

I.6 Tinjauan Pustaka

Penelitian sebelumnya yang berhubungan dengan topik

pembahasan dan dijadikan bahan untuk melakukan pengembangan

penelitian adalah sebagai berikut :

Yudha Adi Putra (2011), yang menganalisa dot matrik sebagai

penampil atau display dengan SMS sebagai pengontrol, yang berbasiskan

IC mikrokontroler AT89S52 dengan IC 4094 sebagai shift register dan IC

ULN 2803 sebagai buffer. Dalam tulisannya, sebuah karakter terdiri dari 5

kolom dan 7 baris. Berarti untuk membentuk sebuah karakter pada dot

matrik paling tidak dibutuhkan 35 buah LED.

Sheikh Rafik Manihar (2012), merupakan seorang mahasiswa

Program elektronik dan rekayasa instrumentasi di Chhatrapati Shivaji

Institute of Technology, Durg, Chhattisgarh, India. Pada jurnalnya dengan

judul The Power Saving Low Cost Rotating 8 Led Information Display

dijelaskan tentang propeller display berbasiskan mikrokontroler

AT89C2051, dan 8 LED sebagai display-nya.

II. LANDASAN TEORI

a. Mikrokontroler ATmega16.

Mikrokontroler Atmega16 merupakan IC (Integrated Circuit)

produksi dari Atmel yang berarsitekturkan Advanced RISC (Reduce

Instruction Set Computer). ATmega16 memiliki flash memory

berkapasitas 16 KByte, memory EEPROM 512 Byte, dan 1 KByte

internal SRAM. IC ini dilengkapi pula fitur ADC (Analog to Digital

Converter).

Gambar 1. Skema Pin Mikrokontroler Atmega16

1. VCC merupakan pin untuk masukan catu daya.

2. GND pin untuk masukan ground.

3. Port A (PA0-PA7) adalah pin I/O dua arah masukan untuk

ADC.

4. Port B (PB0-PB7) merupakan pin I/0 dua arah dan pin fungsi

khusus, yaitu Timer/Counter, comparator analog, dan SPI.

5. Port C (PC0-PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi

khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan timer oscillator.

6. Port D (PD0-PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin

fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal,

dan komunikasi serial.

7. RESET merupakan pin yang di gunakan untuk me-

reset mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

b. Optocoupler

Optocoupler merupakan suatu piranti elektronika yang

tersusun dari dua bagian yaitu transmitter dan receiver. Komponen

penyusunnya biasanya menggunakan infra merah pada bagian

transmitter dan photodiode atau phototransistor pada receiver.

Gambar 2. Optocoupler H21A6

Gambar 3. Skema Optocoupler

Optocoupler bekerja berdasarkan picu cahaya optic. Prinsip

kerja optocoupler yaitu :

Jika cahaya yang memancar dari infra merah menuju

pototransistor terhalang, maka phototransistor akan off sehingga

output dari kolektor akan berlogika high.

Sebaliknya, jika cahaya yang memancar dari infra merah

menuju pototransistor tidak terhalang, maka pototransistor akan

on sehingga output dari kolektor akan berlogika low.

c. Keyboard PS/2

Keyboard merupakan sebuah perangkat elektronika yang

berbentuk seperti papan dan pada permukaanya terdapat tombol-

tombol huruf, angka dan simbol-simbol lainya yang digunakan

untuk mengetikkan kata, kalimat dan juga instruksi-instruksi lainya

pada komputer.

Plug Socket

Keterangan Pin :1. Data2. Not Connected3. Ground4. VCC ( +5V )5. Clock6. Not Connected

Gambar 4. Pin PS/2

Gambar 5. Sinyal Clock dan Data

Keyboard PS/2 menggunakan sinyal serial sinkron untuk

berkomunikasi dengan komputer, dimana sinyal clock dikirim bersamaan

dengan data secara serial. Transmisi data dari keyboard ke PC dilakukan

dengan 11 bit dalam setiap framenya. Satu bit pertama adalah bit start

( berlogika 0 ), diikuti dengan 8 bit data, satu bit paritas,dan satu bit stop

( berlogika 1 ).

Gambar 2. Scan Code Keyboard PS/2

Keyboard akan mengirimkan kode ke host ( PC atau perangkat lain

yang terhubung dengan keyboard ) ketika tombol pada keyboard ditekan

atau dilepas. Kode-kode tersebut dinamakan scan code. Scan code keyboard

tersusun dari 8 bit yang dapat digunakan untuk membedakan sebanyak 256

kemungkinan yang terjadi.

III. PERANCANGAN SISTEM

III.1 Pendekatan Fungsional dan Struktural.

Gambar 7. Diagram Blok Sistem

Prinsip kerja dari gambar 7. Blok Diagram Sistem dimulai dengan

power supply yang mengalirkan tegangan dan arus ke semua bagian dari

sistem. Mikrokontroler Atmega16 (1), mikrokontroler Atmega16 (2),

Keyboard PS/2, Optocoupler, 20 LED, akan dialiri tegangan sebesar 5V

DC, sedangkan driver motor akan dialiri tegangan sebesar 12V DC dan

220V AC.

rdGambar 8. Rancangan Propeller Display

Mikrokontroler Atmega16 (1) yang telah terprogram akan

mengontrol 20 LED berdasarkan informasi dari optocoupler dan data dari

keyboard PS/2. Optocoupler berfungsi sebagai pemberi informasi

banyaknya putaran motor atau RPM dan penentu posisi propeller pada

mikrokontroler.

Keyboard PS/2 berfungsi menginputkan karakter huruf, angka dan

simbol-simbol ke mikrokontroler (1) dan mikrokontroler (2) yang

kemudian akan ditampilkan pada LCD 16x2 dan pada tampilan 20 LED.

Mikrokontroler Atmega16 (2) berfungsi sebagai pengontrol

kecepatan motor AC sesuai dengan informasi yang diterima keyboard

PS/2. Driver motor tersusun dari relay, transistor, dan komponen lainya

yang berfungsi mengendalikan kecepatan motor AC sesuai perintah dari

mikrokontroler Atmega16 (2).

III.2 Pembuatan Prototipe dan Prosedur Pengujian

Langkah kerja penelitian :

a. Merancang blok diagram sistem secara keseluruhan.

b. Membuat mekanik propeller display.

c. Membuat rangkaian sistem minimum mikrokontroler Atmega16,

optocoupler, driver motor, dan catu daya.

d. Mengecek dan memastikan masing – masing komponen telah

bekerja dengan baik.

e. Merancang algoritma program jalannya sistem secara keseluruhan

serta memastikan program telah dapat ter – compile dengan benar

melalui komputer dan siap didownload ke mikrokontroler.

f. Menghubungkan seluruh komponen menjadi kesatuan sistem dan

menghubungkannya ke sumber listrik.

g. Memulai menjalankan sistem yang telah dirancang.

h. Menganalisa error dan melakukan perbaikan baik software

maupun hardware ketika terjadi kesalahan pada sebagian maupun

seluruh komponen.

III.3 Flowchart Penelitian.

Gambar 10. Flowchart Peneletian

Start

Perancangan propeller display

ApakahSudah benar ?

tidak

Pengamatan hasil tampilan propeller display

ya

Finish

Pembuatan rangkaian elektronik, mekanik, dan program

Perbaikan alat

Analisa hasil

Laporan Tugas Akhir

IV. JADWAL PENELITIAN

NoKegiatan Bulan Tahun 2012

Agustus September Oktober NopemberMinggu ke - 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1.Pembuatan Proposal

2.Pendaftaran dan Seminar Proposal

3.Pembuatan Mekanik

4.Pembuatan Elektronik

5.Pembuatan Program

6.Pengujian Alat

7.Pembuatan Laporan dan Analisa Hasil

8. Seminar TA

V. SISTEMATIKA PENULISAN

Penulisan Tugas Akhir ini memiliki pokok bahasan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini diuraikan mengenai Latar Belakang Masalah, Rumusan

Masalah, Batasan Masalah, Tujuan Penelitian, Metode Penelitian, dan

Sistematika Penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Membahas tentang dasar-dasar teori-teori yang dipakai beserta penjelasan

umum bagian-bagian sistem yang menyusun propeller display.

BAB III IMPLEMENTASI DAN RANCANGAN

Berisi tentang gambaran dan penjelasan rancangan yang dibuat dalam hal

mekanik, elektronik, dan program.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

Berisi tentang analisa dan hasil pengujian perangkat mekanik, elektronik, dan

program.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi beberapa kesimpulan yang didapat dari hasil perancangan,

pembuatan dan pengujian alat. Berisi pula beberapa saran untuk

pengembangan alat dimasa yang akan datang.

VI. DAFTAR PUSTAKA

Putra, Yudha A. 2011. Tampilan Karakter Dot Matrik Melalui Short

Message Service Berbasis Mikrokontroler AT89S52. Surakarta : Tugas

Akhir, Universitas Muhammadiyah Surakarta

Rafik Manihar, Sheikh. 2012. The Power Saving Low Cost Rotating 8

Led Information Display. Ijser 3:1-5.

Bejo, Agus. 2008. C & AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam

Mikrokontroler ATMega 8535. Yogyakarta : Graha Ilmu

Budiharto, Widodo. 2011. Aneka Proyek Mikrokontroler. Yogyakarta :

Graha Ilmu