SISTEM TEKS BERGERAK 7 WARNA

BERBASIS MIKROKONTROLER

Oleh

Yohanes Benny Wongsodihardjo

NIM : 612006046

Skripsi

Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh

Ijazah Sarjana Teknik

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Program Studi Teknik Elektro

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Juni 2012

SISTEM TEKS BERGERAK 7 WARNA

BERBASIS MIKROKONTROLER

Skripsi

Sebagai salah satu persyaratan guna mencapai

KONSENTRASI TEKNIK ELEKTRONIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

Pembimbing I

Darmawan Utomo, M.Eng.

Tgl. ………………………

SISTEM TEKS BERGERAK 7 WARNA

BERBASIS MIKROKONTROLER

Oleh

Yohanes Benny Wongsodihardjo

NIM : 612006046

Skripsi ini telah diterima dan disahkan

Sebagai salah satu persyaratan guna mencapai

SARJANA TEKNIK

Dalam

KONSENTRASI TEKNIK ELEKTRONIKA

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

Disahkan oleh

Pembimbing I Pembimbing II

Darmawan Utomo, M.Eng. Deddy Susilo, S.T.

Tgl. ……………………… Tgl…..

ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER

Pembimbing II

Deddy Susilo, S.T.

Tgl…..……………..

PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS UNIVERSITAS KRIS'TEN SATYA WACANA

ji Di|«4H'Uc>r<< >2 do MUIM.I SI 1711 lvii»,ih, ltnloiu>i,i

[Vl|>. 021K ••• J 2 I 2 I 2 . Pax. 02'W 1214 J j l-'iliail: hbr.in i/ .vhn.u!>vv.otlu : liltp: lil<r.nv.uk^w.<

MAMMMUbMMMWMMMMiMMIMMIMMMIlMMIINiiftWMMMf

PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT DAN PERSETUJUAN AKSES

Sebagai sivitas akademik Universitas Kristen Satya Wacana, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

N a m a . YoWAHfS BENNY WoK^oOlrtA^OJ-D

NIM

Fakultas

Judul tugas akhir

Email ^ - kenoy vo @ yahoo • c&w\

Tefc-NIIC ELEIcT^ONtKA OW EOMPUTEE. P R O G R A M S T U D I . T ^ K I K Et-EfcTgc?

£\f, T E M TE-KX B6R.6E.RA-K 7 W A A N I A B E R B A - S U M I KR£>KON T R O L E R .

Dengan ini menyerahkan karya tersebut di atas untuk disimpan dalam Koleksi Digital Perpustakaan Universitas dengan

ketentuan akses tugas akhir elektronik sebagai berikut (beri tanda pada kotak yang sesuai):

a.Saya mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Koleksi Digital Perpustakaan Universitas, dan/atau portal GARUDA.

| | b.Saya tidak mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Koleksi Digital Perpustakaan Universitas, dan/atau portal GARUDA. *

! poin b harus dilampiri dengan surat dari Dekan/Kaprodi atau pembimbing TA dengan diketahui oleh pimpinan fakultas yang menjelaskan alasan pilihan. Yang akan ditampilkan qjlalah halaman judul + abstrak.

Dengan ini saya juga menyatakan bahwa:

1. Hasil karya yang saya serahkan ini adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar kesarjanaan baik di Universitas Kristen Satya Wacana maupun di institusi pendidikan lainnya.

2. Hasil karya saya ini bukan saduran/ terjemahan melainkan merupakan gagasan, rumusan, dan hasil pelaksanaan penelitian/ implementasi saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan pembimbing akademik dan narasumber penelitian.

3. Hasil karya saya ini merupakan hasil revisi terakhir setelah diujikan yang telah diketahui dan disetujui oleh pembimbing.

4. Dalam karya saya ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis atau dipublikasikan orang lain, kecuali yang digunakan sebagai acuan dalam naskah dengan menyebutkan nama pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

5. Saya menyerahkan hak non-eksklusif kepada Perpustakaan Universitas - Universitas Kristen Satya Wacana untuk menyimpan, mengatur akses serta melakukan pengelolaan terhadap karya saya ini dengan mengacu pada ketentuan akses tugas akhir elektronik di atas dan norma hukum yang berlaku.

Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya. Apabila di kemudian hari terbukti ada penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yang telah diperoleh karena karya saya ini, serta sanksi lain yang sesuai dengan ketentuan yang berlaku di Universitas Kristen Satya Wacana.

15" AOUSTUS 40(2. Tanda tangan & nama terang mahasiswa

Mengetahui,

Tanda tangan & nama terang pembimbing I Tanda tangan & nama terang pembimbing il

PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS | UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

i

INTISARI

Keuntungan penggunaan LED dalam teknologi penampil elektronika adalah

konsumsi dayanya menjadi jauh lebih kecil dibanding dengan generasi terdahulu yang

menggunakan tabung maupun cairan kristal. Salah satu aplikasi penggunaan LED

adalah terciptanya media teks bergerak yang berfungsi sebagai media informasi dan

promosi di toko-toko, rumah makan, stasiun, bank, dan lain-lain. Di Indonesia, dua jenis

media penampil teks bergerak yang umum dijumpai adalah single color dan dual color.

Namun untuk dapat menampilkan teks yang memiliki variasi warna yang lebih banyak,

penggunaan keduanya tidaklah cukup. Solusinya adalah menggunakan sistem warna

multicolor, yang ketersediaannya masih sangat langka dijumpai di Indonesia.

Usulan yang digunakan dalam skripsi ini adalah perancangan sistem teks

bergerak menggunakan sistem warna multicolor, dengan berdasar tiga warna dasar

primer yang dikenal dengan RGB. Pada skripsi ini telah direalisasikan sesuai dengan

usulan yang telah dituliskan. Sistem teks bergerak yang dibangun dikhususkan untuk

mode teks dan tidak mendukung mode grafik. Pilihan warna yang dapat ditampilkan

merupakan warna RGB dan kombinasinya dengan intensitas yang sama, warna-warna

tersebut yaitu red, green, blue, cyan, magenta, yellow dan white. Sistem dikendalikan

dengan mikrokontroler menggunakan teknik scanning vertikal dan tersedia aplikasi

desktop untuk memudahkan pengguna dalam melakukan pengaturan data tampilan.

Berdasarkan pengujian didapatkan hasil bahwa perangkat keras dan lunak dapat

bekerja normal dan berjalan dengan baik. Pengiriman data dilakukan melalui port

RS232 dengan kecepatan 9600 bps. Sistem dapat menampilkan tulisan berikut latar

belakang dengan warna tertentu yang dapat dipilih dari tujuh macam pilihan warna yang

tersedia, serta terdapat lima macam pilihan animasi berbeda.

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yesus Kristus untuk berkat kesehatan,

kelancaran, serta kasih dan kemurahannya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan

dengan baik. Skripsi merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan

jenjang S1 di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya

Wacana Salatiga.

Dalam penyelesaiannya, skripsi ini tidak lepas dari bantuan, dukungan, serta

bimbingan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu, penulis ingin mengucapkan terimakasih

kepada:

1. Oma-omaku tersayang, yang senantiasa memberikan dukungan semangat

dan doa selama ini.

2. Orang tua dan kedua kakakku tercinta, yang telah memberikan dukungan

doa, semangat, dan materi selama pengerjaan skripsi.

3. Bapak Handoko, M.Eng selaku Dekan dan Walistudi, untuk bimbingan

selama proses studi hingga skripsi ini dibuat.

4. Bapak Dr. Iwan Setyawan selaku Korkon.Teknik Elektronika, untuk arahan

dan kebijakan dalam mengurus hal-hal yang berkenaan dengan skripsi.

5. Bapak F. Dalu Setiaji, M.T. selaku Kaprogdi. Teknik Elektronika untuk

setiap nasihat dan wawasan baru yang diberikan selama ini.

6. Bapak Darmawan Utomo, M.Eng. selaku pembimbing I yang telah banyak

memberikan saran, pertimbangan, dan solusi selama penyelesaian tugas

akhir.

7. Bapak Deddy Susilo, S.T. selaku pembimbing II yang telah banyak

memberikan informasi dan solusi dalam menghadapi permasalahan dalam

tugas akhir.

8. Rut Novyanti, kekasihku yang selalu dapat memahamiku, dan mendukungku

dalam doa.

9. Seluruh Staff Dosen Teknik Elektronika yang telah memberikan bekal ilmu

pengetahuan yang berharga kepada penulis.

iii

10. Seluruh Staff TU dan karyawan Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer,

Mas Witjak, Mbak Tin , Mbak Rista, dan Mbak Dita untuk bantuan selama

penulis berada di Fakultas Teknik.

11. Ibu Tenny Elvira yang telah menyediakan tempat untuk kos bagi penulis.

12. Teman-teman kos Cemara II No.6 yang lama maupun yang baru, atas

kebersamaannya selama ini.

13. Teman-teman elektro angkatan 2006, yang telah menemani dalam suka dan

duka selama menjalani pendidikan di Fakultas Teknik.

Penulis menyadari bahwa skripsi yang telah dikerjakan ini masih belum

sempurna karena keterbatasan waktu, dan pengetahuan yang dimiliki. Oleh sebab itu

saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan guna perbaikan di masa

mendatang. Penulis bersyukur karena dapat menyelesaikan skripsi ini hingga tahap

akhir.

Akhir kata, semoga pengetahuan yang telah dipelajari senantiasa dipergunakan

untuk kebaikan sesama dan tetap berpedoman pada Firman Tuhan. Semoga penulisan

skripsi ini bermanfaat bagi setiap pembaca. Tuhan memberkati kita.

Salatiga, Juni 2012

Penulis

iv

DAFTAR ISI

INTISARI …………………………………………………………………………..... i

KATA PENGANTAR ……………………………………………………………...... ii

DAFTAR ISI …………………………………………………………………...…...... iv

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………………........ vi

DAFTAR TABEL ……………………………………………………………............. viii

DAFTAR KODE ……………………………………………………………............. ix

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1. Tujuan …………………………………………………………………… 1

1.2. Latar Belakang Masalah ………………………………………………… 1

1.3. Gambaran Sistem ……………………………………………………….. 3

1.4. Spesifikasi Alat ………………………………………………………….. 4

1.5. Sistematika Penulisan …………………………………………………… 5

BAB II DASAR TEORI 7

2.1. Konsep Dasar LED dan Warnanya ………………..………………….. 7

2.2. Konsep Dasar Warna RGB dan Kombinasinya ……………………….… 9

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT 13

3.1. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras Sistem ……...……………. 14

3.1.1. Perancangan dan Realisasi Modul Mikrokontroler ………....... 14

3.1.2. Perancangan dan Realisasi Modul Pengendali Baris ……….... 16

3.1.3. Perancangan dan Realisasi Modul Pengendali Kolom …….… 19

3.1.4. Perancangan dan Realisasi Modul Penampil Teks Bergerak … 22

3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak Sistem ………...………… 25

3.2.1. Perancangan dan Realisasi Program Interface ……….............. 25

3.2.2. Perancangan dan Realisasi Program Mikrokontroler ….......…. 34

v

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS HASIL PENGUJIAN 43

4.1. Pengujian Perangkat Keras ……………………………………………... 43

4.1.1. Pengujian Pengendali Kolom ……………….……………….. 43

4.1.2. Pengujian Pengendali Baris ………….………………….....… 47

4.1.3. Pengujian Penampil Teks Bergerak …………………..……… 50

4.2. Pengujian Perangkat Lunak …………………………………………...... 52

4.2.1. Pengujian Program Interface …………………………………. 53

4.2.2. Pengujian Program Mikrokontroler ………………………...… 56

4.3. Pengujian Keseluruhan Sistem …………………………………………. 60

BAB V PENUTUP 64

5.1. Kesimpulan ……………………………………………………………... 64

5.2. Saran Pengembangan ………………………………………………....... 65

DAFTAR PUSTAKA 66

LAMPIRAN

A. Cara Penggunaan Alat ………………………………………………………….... 68

B. Grafik arus drain dan konfigurasi kaki shift register ……………......................... 71

C. Tabel kebenaran dan karakteristik shift register, dan intensitas cahaya LED……... 72

D. DatasheetRGB Dot Matrix Display M-20882BRGB10 ……….............................. 73

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Gambaran umum sistem ……………………………………………......... 4

Gambar 2.1. Cara kerja di dalam sebuah LED …………………………………........... 7

Gambar 2.2. Representasi campuran warna RGB ……………………………….......... 9

Gambar 2.3. Komposisi tiap piksel dot matrix RGB ……………………………........ 11

Gambar 2.4. Tujuh warna dasar yang tersedia …………………………………............ 11

Gambar 2.5. Contoh tampilan teks satu warna tanpa warna latar belakang …….......... 11

Gambar 2.6. Contoh tampilan teks satu warna dengan warna latar belakang …............ 12

Gambar 2.7. Contoh tampilan teks dua warna tanpa warna latar belakang ………........ 12

Gambar 3.1. Blok diagram sistem keseluruhan ………………………………............ 13

Gambar 3.2. Komunikasi data antara PC dan ATmega32 …………………….............. 15

Gambar 3.3. Untai mikrokontroler, reset, dan tx-rx serial …………………….............. 16

Gambar 3.4. Rangkaian kendali untuk tiap baris ………………………………............ 17

Gambar 3.5. Untai pengendali baris dengan MOSFET tipe-P ………………................ 19

Gambar 3.6. Koneksi tiap satu kolom LED RGB dan shift register pasangannya ......... 19

Gambar 3.7. Hubungan kaskade HCF4094BE ………………………………............... 20

Gambar 3.8. Untai pengendali baris dengan menggunakan shift register …….............. 21

Gambar 3.9. Hubungan kaskade dot matrix RGB 64 kolom x 7 baris ………............... 22

Gambar 3.10. Komposisi satu piksel dot matrix RGB ………....................................... 23

Gambar 3.11. Untai penampil teks bergerak RGB ………............................................. 24

Gambar 3.12. Diagram alir program interface ……….................................................... 25

Gambar 3.13. Tampilan program interface …………..................................................... 26

Gambar 3.14. Format dari data yang dikirimkan secara serial ………........................... 33

Gambar 3.15. Diagram alir program mikrokontroler ……….......................................... 35

Gambar 3.16. Representasi array data teks ke array penampil ………........................... 37

Gambar 3.17. Contoh representasi isi array data teks ke array penampil ………........... 37

Gambar 4.1. Diagram pewaktuan pengujian manual sampel ………............................. 44

Gambar 4.2. Pengujian kendali manual shift register ke LED ………........................... 45

Gambar 4.3. Pengujian kendali manual shift register ke penampil teks bergerak …….. 45

Gambar 4.4. Pengujian kendali kolom manual menampilkan huruf “B” ………........... 46

vii

Gambar 4.5. Pengujian kendali kolom otomatis menampilkan huruf “B” ………......... 47

Gambar 4.6. Pengujian kendali baris manual pada satu baris penampil………............. 48

Gambar 4.7. Pengujian kendali baris manual pada tujuh baris penampil ……………... 48

Gambar 4.8. Pengujian kendali baris manual menampilkan huruf “B” ……….............. 49

Gambar 4.9. Pengujian kendali baris otomatis pada tujuh baris penampil ………......... 49

Gambar 4.10. Pengujian tampilan tujuh macam warna ……………………………….. 50

Gambar 4.11. Pengujian tiga macam contoh tampilan warna teks ................................. 51

Gambar 4.12. Pengujian tiga macam contoh tampilan warna latar belakang ………..... 51

Gambar 4.13. Pengujian macam-macam karakter mode teks ………………………..... 51

Gambar 4.14. Pengujian beberapa contoh tampilan teks bergerak ………..................... 52

Gambar 4.15. Pengujian tampilan program interface pada saat awal ………................. 53

Gambar 4.16. Pengujian pemilihan data warna .............................................................. 54

Gambar 4.17. Pengujian pemilihan memori penyimpanan ………................................. 54

Gambar 4.18. Pengujian penulisan data teks ………...................................................... 55

Gambar 4.19. Pengujian pemilihan jenis animasi ........................................................... 55

Gambar 4.20. Pengujian pengiriman data pengaturan ……............................................ 55

Gambar 4.21. Pengujian keberhasilan pengiriman data pengaturan ……....................... 56

Gambar 4.22. Pengujian animasi static ........................................................................... 57

Gambar 4.23. Pengujian animasi blink ........................................................................... 58

Gambar 4.24. Pengujian animasi scroll down ................................................................ 58

Gambar 4.25. Pengujian animasi show horizontal .......................................................... 59

Gambar 4.26. Pengujian animasi shift left ...................................................................... 59

Gambar 4.27. Pengujian keseluruhan data pengaturan tampilan .................................... 60

Gambar 4.28. Pengujian tampilan berdasarkan data pengaturan program interface ….. 61

Gambar 4.29. Pad solder untuk hubungan kaskade dot matrix dan shift register .......... 62

Gambar 4.30. Dimensi perangkat keras sistem yang dibuat ........................................... 62

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Perbandingan teks bergerak yang dibuat dan yang beredar di Indonesia…... 2

Tabel 2.1. Bahan semikonduktor penyusun LED dan warna yang dihasilkan……….... 8

Tabel 2.2. Kombinasi dua warna primer ……………..…………….………………..... 10

Tabel 2.3. Komplemen warna primer ………………………………………………..... 10

Tabel 3.1. Koneksi baris dan shift register dengan PORT mikrokontroler……….….... 15

Tabel 3.2. Koneksi per bagian kontrol shift register dengan PORT mikrokontroler …. 21

Tabel 3.3. Daftar isi pilihan memori penyimpanan ………………………………….... 28

Tabel 3.4. Daftar isi pilihan animasi dan persyaratan penggunaannya ……………...... 28

Tabel 3.5. Hubungan pemilihan jumlah variasi warna dan daftar yang tertampil …..... 30

Tabel 3.6. Hubungan nilai data RGB dan warna yang ditampilkan ………………….. 31

Tabel 3.7. Daftar warna berdasarkan urutan indeks …………………………..……..... 31

Tabel 3.8. Hubungan nilai PORT A dan baris yang aktif…………………………….... 38

Tabel 3.9. Hubungan nama variabel dengan pin kendali pada mikrokontroler……....... 41

Tabel 4.1. Nilai data kolom huruf “B” sebagai sampel……………………………....... 45

Tabel 4.2. Nilai data kolom sampel huruf “B” secara lengkap……………………........ 46

Tabel 4.3. Pengujian arus tiap warna dasar ……………………………......................... 61

Tabel 4.4. Tabel realisasi spesifikasi sistem ………………………………………....... 62

ix

DAFTAR KODE

Kode 3.1. Inisialisasi tampilan awal aktif ……………………………………............. 27

Kode 3.2. Penerimaan data karakter pada kotak teks ………………………………..... 27

Kode 3.3. Pemilihan animasi pada daftar ………………………..…………………..... 29

Kode 3.4. Penampilan daftar warna berdasarkan banyak variasi warna yang dipilih … 30

Kode 3.5. Hubungan indeks warna dan data warna ……………………………..…...... 32

Kode 3.6. Inisialisasi port serial dan pengiriman data ………………………………..... 32

Kode 3.7. Deteksi penekanan tombol kirim …………………………………………..... 33

Kode 3.8. Penyalinan data EEPROM ke array penampung sementara ……………….... 36

Kode 3.9. Penyalinan data array penampung sementara ke data penampung khusus … 36

Kode 3.10. Prosedur seleksi data kolom penampil …………………………………..... 39

Kode 3.11. Prosedur pengisian data warna kolom penampil ………………………...... 40

Kode 3.12. Pengendalian dengan menggunakan teknik scanning baris ……………..... 42