lcd 16x2 -...

44

BAB III

PERANCANGAN

Perancangan dan Pembuatan sistem pengontrol layar proyektor via wifi

berbasis android merupakan solusi yang tepat untuk kemudahan pengontrolan

layar proyektor secara dinamis dan efisien dalam proses presentasi, khususnya

pada ruang rapat, sidang, lelang dan acara perkantoran maupun pedidikan. Dengan

menggunakan alat ini, proses pengaturan dan pengontrol layar dapat dikontrol

secara mudah dan hanya dapat diakses oleh orang tertentu saja yang telah disertai

aplikasi android pengontrol. Selain itu alat ini sangat efisien karena dapat

dikendalikan oleh smartphone android yang telah banyak digunakan diberbagai

kalangan. Adapun perancangan system dari alat ini akan dijabarkan sebagaimana

perancangan Hardware dan Software berikut:

3.1 Perencanaan Hardware

Agar sistem yang dirancang dapat berjalan dengan baik, maka sistem dan

alur kerja dari suatu hardware harus dirancang dengan baik dan dapat berfungsi

sebagaimana mestinya. Perancangan hardware dari sistem pengaman dan

pengontrol layar proyektor mengacu pada blok diagram sebagaimana gambar 3.1:

Gambar3.1 Blok Diagram

Buzzer

Keypad

Switch

pintu

(buka)

Optoco

upler

Tombol

ATMEGA

32

Driver Hbridge

2 arah

MOTOR DC

LCD 16X2

Smart phone

Modul WIFI

ESP8266

45

3.1.1 Perancangan Konstruksi Layar Proyektor

Pada blok diagram sebagaimana gambar 3.1, posisi motor DC, magnetic

door switch untuk layar tertutup dan optocoupler untuk layar terbuka ditempatkan

pada konstruksi mekanik dari layar yang dikendalikan. Magnetic door switch

layar difungsikansebagai detektor agar mikrokontroller AT-mega32 mengetahui

apakah layar tersebut telah tertutup rapatsaat motor digerakkan untuk menggulung

layar, sementara untuk posisi terbuka penuh digunakan optocoupler sebagai rotari

encoder untuk mengetahui seberapa besar layar terbuka sehingga dalam keadaan

tersebut mikrocontroller AT-Mega32 dapat menghentikan putaran Motor DC

untuk menghindari kerusakan pada Motor akibat overload atau overcurrent.

Adapun perancangan konstruksi mekanik ditunjukkan pada gambar 3.2:

Gambar 3.2Perencanaan Konstruksi Mekanik

3.1.2 Perencanaan Konstruksi Mekanik Layar Proyektor

Berdasarkan block diagram sebagaimana Gambar 3.1 dan perancangan

Mekanik pada gambar 3.2, maka prinsp kerja dari sistem adalah sebagai

berikut:Saat pertama kali power suplay dinyalakan, maka mikrokontroler AT-

mega32 melakukan inisialisasi terhadap port input-output, seperti halnya

komunikasi serial asynchrounus untuk keperluan komunikasi dari smartphone ke

Opto Coupler / disk

MOTOR

GEARBOX

Magnetic

Switch

Magnet

SCREEN

Lacker

Tuas Roller

Casing

BOX ALAT

46

modul wifi, inisialisai port LCD, port input magnetic door swich, keypad dan port

pengendali driver. Saat inisialisai dilakukan, maka selanjutnya MCU

mikrokontroller AT-mega32 menampilkan status layar pada LCD, pada kondisiini

MCU siap menerima data masukan dari modul wifi, apabila ada perintah yang

dikirimkan dari smartphone android berupa kode pengaktifan pengontrolan layar

melalui jaringan Wifi. Jika perintah yang dikirim sesuai, maka selanjutnya akan di

proses oleh mikrokontroller untuk di eksekusi pada motor agar dapat membuka

atau menutup layar sesuai perintah yang dipilih pada menu android. Sementara itu

keypad digunakan untuk memasukan password user dan SSID (sevice set

identifire) yang nantinya akan di proses oleh mikrokontroler serta pengoperasian

layar secara manual melalui tombol.

3.1.3 Perancangan Modul WifiMenggunakan Modul ESP8266

Untuk dapat berkomunikasi secara wireless antara sistem dengan

smartphone android, maka pada perancangan ini digunakan perangkat Wifito

serial menggunakan modul ESP8266 yang dihubungkan ke rangkaian kontroller.

ESP8266 merupakan piranti elektronik yang bekerja pada protokol wireless

IEEE802.11.4/b/g/n atau yang umum dikenal dengan Wifi. Modul ini bekerja

dengan komunikasi serial UART dengan variable baudrate 9600, 19200, 57600,

115200 dan diakses melalui protokol ATcommand sehingga dapat dihubungkan

langsung ke serial mikrokontroller. Adapun hubungan pin AT-Mega32 dengan

ESP8266 ditunjukkan pada gambar 3.3:

Gambar 3.3 Rangkaian modul Wifi ESP8266

ANTENNA

ANT

TXD

RXD

Gnd

ESP8266 WIFIPD0/RXD

14

PD1/TXD15

PD2/INT016

PD3/INT117

PD4/OC1B18

PD5/OC1A19

PD6/ICP120

PD7/OC221

PC0/SCL22

PC1/SDA23

PC2/TCK24

PC3/TMS25

PC4/TDO26

PC5/TDI27

PC6/TOSC128

PC7/TOSC229

AREF32

AVCC30

47

3.1.4 Perancangan Rangkaian LCD

Bagian penampil informasi pada perancangan block diagram adalah

menggunakan LCD 16X2, agar sistem yang dikendalikan oleh mikrocontroller

AT-Mega32 dapat diketahui dan dimengerti oleh audiens, maka diperlukan

sebuah penampil informasi LCD. LCD digunakan untuk menampilkan menu-

menu registrasi pada sistem dan perintah-perintah yang dipantau audiens dalam

melakukan pengontrolan terhadap layar yang dikontrol. LCD yang digunakan

adalah LCD M1632 yang mampu menampilkan karakter 2 baris 16 Karakter.

Adapun pin koneksi rangkaian LCD terhadap kontroller (MCU) ditunjukkan pada

Gambar 3.4:

Gambar 3.4 Rangkaian LCD

Nilai R1 ditentukan 33K hal ini mengacu pada ketentuan datasheet AT-

mega32, dimana resistor pullup untuk reset adalah 30K hingga 60K yang

disarankan.

3.1.5 Perancangan rangkaian Driver Buzzer

Pada perancangan ini Buzzer yang digunakan mempunyai tegangan suplay

sebesar 12Volt DC, sementara itu tegangan sistem AT-mega32 yang bertindak

sebagai pengendali Buzzer adalah 5V, maka untuk mengontrol Buzzer diperlukan

rangkaian Driver yang pada rancangan ini menggunakan perantara Optocoupler

sebagai pemisah beda tegangan antara rangkaian driver Buzzer dan minimum

sistem AT-mega32.Pada perencanaan Driver Buzzer dari alat yang akan

dirancang, Buzzer yang digunakan mempunyai resistansi coil sekitar 50Ω dan

PA0/ADC040

PA1/ADC139

PA2/ADC238

PA3/ADC337

PA4/ADC436

PA5/ADC535

PA6/ADC634

PB0/XCK/T01

PB1/T12

PB2/INT2/AIN03

PB3/OC0/AIN14

PB4/SS5

PB5/MOSI6

PB6/MISO7

PB7/SCK8

PA7/ADC733

RESET9

XTAL113

XTAL212

PC0/SCL22

PC1/SDA23

PC2/TCK24

PC3/TMS25

PC4/TDO26

PC5/TDI27

PC6/TOSC128

PC7/TOSC229

PD0/RXD14

PD1/TXD15

PD2/INT016

PD3/INT117

PD4/OC1B18

PD5/OC1A19

PD6/ICP20

PD7/OC221

AVCC30

AREF32

MCU ATMEGA32

R1

33K

5V

5V

D7

14D

613

D5

12D

411

D3

10D

29

D1

8D

07

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM016L

5V

48

membutuhkan catu daya sebesar 12Volt DC, dengan demikian, maka arus yang

diperlukan buzzer adalah :

I = BuzzerRcoil

VCC

_ =

50

12 = 0,24 Amper.

Sementara itu perancangan rangkaian driver buzzer ditunjukkan dalam

Gambar 3.5

Gambar 3.5 Rangkaian Driver Buzzer

Alasan pengunaan IC optocoupler ini adalah untuk pengisolasian rangkaian

kontrol dengan beban supaya tidak terjadi gangguan pada saat sistem bekerja.

Dalam rangkaian ini juga terdapat dioda yang berfungsi untuk melewatkan arus

balik Coil Buzzer pada saat perubahan kondisi dari keadaan ON ke OFF supaya

tidak merusak transistor 2N222A. Dioda yang digunakan sebaiknya yang

mempunyai kemampuan melewatkan arus lebih besar dari besarnya arus balik

Coil Buzzer yang akan melewatinya.

Transistor yang digunakan sebagai driver dipilih dengan pertimbangan

arus collector maksimum yang besarnya 3 kali. Dengan kebutuhan arus tersebut

maka dipilih transistor type 2N222A sebagai driver Buzzer. Dari datasheet

diketahui bahwa transistor tipe 2N222A memiliki arus kolektor sebesar 800mA.

Dalam perencanaannya kedua transistor 2N222A didarlington untuk penguatan

yang besar yakni perkalian dari penguatan kedua transistor tersebut .

Ditetapkan drop tegangan pada Vce opto = 0,3V (saturation).

Maka R2 atau Rb dapat dicari dengan rumus:

49

R2= Ib

VbeoptoVceVcc .2)(

Dimana Ib= Ic opto

untuk Ic dapat dicari dengan menetapkan berapa Ib / β dari tiap- tiap

transistor.

Ic= Ib. (β1. β2)

Sedangkan Iin dapat dicari dengan :

Iin= Rin

Vcc

Untuk semua perencanaannya dapat dilihat sebagai berikut:

Dalam pengukuran diketahui Rin= 50 Ω

Maka:

Iin= 50

12V = 0,24 A= 240mA

Maka kita harus mencari transistor yang mempunyai Ic lebih besar dari Iin.

Untuk itu dipilih transistor 2N222 yang memiliki Ic = 800mA.

Karena Ib = Ic TR1, Maka:

Ic TR1=

2IcTR

=50

800mA = 0,016A

Ib TR1 =

1IcTR

=50

016,0 A = 0,00032A

Dengan demikian nilai Rb dapat ditentukan dengan rumus:

Rb = 1

2)(

IbTR

VbeoptoVceVcc

=A

V

00032,0

)2,1*23,012(

= A

V

00032,0

3,9 = 29,062 Ω ≈ 27KΩ (harga R dipasaran)

50

Untuk nilai R1 dapat dicari dengan rumus:

R1 =LED

LED

I

VVoh

Dimana nilai VLED =1,5 V,

VOH =4,2V (untuk kondisi IOH=20mA padategangan 5V)

dan ILED sebesar 16mA

Maka R1 = mA

V

16

)5,12,4( = 168. 75Ω ≈ 180Ω

sehingga didapat nilai R1 = 180Ω (dipasaran).

3.1.6 Perancangan Driver Pengontrol Motor

Untuk dapat mengendalikan arah putaran motor dalam membuka dan

menutup layar proyektor, maka diperlukan ragkaian driver motor DC. Dengan

demikian maka driver motor yang digunakan adalah driver 2 arah yang mana

fungsinya dapat membalik polaritas tegangan motor DC penggerak mekanik layar.

Pada perancangan ini driver motor yang digunakan adalah IC driver L298N yang

dapat difungsikan sebagai driver motor 2 arah dengan kemampuan maksimum

4Amper serta dapat diparalel hingga 8 Amper pada tiap drivernya. Adapun

perancangan rangkaian driver 2 arah ditunjukkan sebagaimana gambar 3.6:

Gambar 3.6 Rangkaian driver motor L298

Dengan mengacu pada prinsip kerja sebagaimana datasheet, maka untuk

mengakses driver L298N ditunjukkan sebagaimana tabel 3.1:

PA0/ADC040

PA1/ADC139

PA2/ADC238

PA3/ADC337

PA4/ADC436

PA5/ADC535

PA6/ADC634

PB0/XCK/T01

PB1/T12

PB2/INT2/AIN03

PB3/OC0/AIN14

PB4/SS5

PB5/MOSI6

PB6/MISO7

PB7/SCK8

PA7/ADC733

RESET9

XTAL113

XTAL212

PC0/SCL22

PC1/SDA23

PC2/TCK24

PC3/TMS25

PC4/TDO26

PC5/TDI27

PC6/TOSC128

PC7/TOSC229

PD0/RXD14

PD1/TXD15

PD2/INT016

PD3/INT117

PD4/OC1B18

PD5/OC1A19

PD6/ICP20

PD7/OC221

AVCC30

AREF32

MCU ATMEGA32R1

33K

5V

IN15

IN27

ENA6

OUT12

OUT23

ENB11

OUT313

OUT414

IN310

IN412

SENSA1

SENSB15

GND

8

VS

4

VCC

9 U2

L298

MOTOR SCREEN

12V

5V12V

R2

0.1

51

Tabel 3.1 Tabel kebenaran Driver Relay

No. Input Driver

IN1

Input

Driver IN2

Kondisi

Motor

1. 0 0 Stop

2. 0 1 Putar Kanan

3. 1 0 Putar Kiri

4. 1 1 Stop

3.1.7 Perancangan Mikrokontroller ATMEGA32

Pada perancangan alat ini, kontroller yang digunakan adalah AT-Mega32.

mikrokontroller AT-mega32 merupakan pengontrol utama dari sistem pengontrol

dan pengaman layar menggunakan Magnetic door switch, dimana semua proses

pembacaan data serial dari optocoupler, modul wifi, magnetic door swith,

pengontrolan ke driver, pembacaan keypad serta penampil informasi pada LCD

dilakukan sepenuhnya oleh AT-Mega32. Adapun konfigurasi pin-pin yang

dipakai dan rangkaian microcontroller AT-Mega32 ditunjukkan pada Gambar 3.7

Gambar 3.7 Rangkaian Kontrol AT-Mega32

Agar sistem dapat beroperasi dengan benar, maka diperlukan software AT-

Mega32 yang didownloadkan pada memori flash didalamnya.

3.2 Perancangan Software

Agar seluruh hardware yang dirancang dapat dikontrol dan dimonitor oleh

mikrokontroller, maka diperlukan software pengendali yang didownloadkan pada

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS

1

VDD

2

VEE

3

U3_VCC

R1

33K

1 2 3

654

8 9

=

7

++CON 0

A

B

C

D

1 2 43

PB0/T0/XCK1

PB1/T12

PB2/AIN0/INT23

PB3/AIN1/OC04

PB4/SS5

PB5/MOSI6

PB6/MISO7

PB7/SCK8

RESET9

XTAL212

XTAL113

PD0/RXD14

PD1/TXD15

PD2/INT016

PD3/INT117

PD4/OC1B18

PD5/OC1A19

PD6/ICP120

PD7/OC221

PC0/SCL22

PC1/SDA23

PC2/TCK24

PC3/TMS25

PC4/TDO26

PC5/TDI27

PC6/TOSC128

PC7/TOSC229

PA7/ADC733

PA6/ADC634

PA5/ADC535

PA4/ADC436

PA3/ADC337

PA2/ADC238

PA1/ADC139

PA0/ADC040

AREF32

AVCC30

U3

ATMEGA32 +88.8

MOTOR SREENIN1

5

IN27

ENA6

OUT12

OUT23

ENB11

OUT313

OUT414

IN310

IN412

SENSA1

SENSB15

GND

8

VS

4

VCC

9 U1

L298

5VR3

10k

R4

10k

B112V

SW1

SW-SPST

SW2

SW-SPST

R1

270

6

5

4

1

2

OPTOCOUPLER

4N35

D11N4001

R2

27k

Q12N2222A

Q22N2222A

BUZ1

BUZZER

12V

5V

ANTENNA

ANT

TXD

RXD

Gnd

ESP8266 WIFI

52

mikrokontroller tersebut. Perancangan software pada sistem pengaman dan

pengontrol layar dirancang menggunakan software BASCOM-AVR. Sedangkan

proses dari kerja masing-masing software mengacu pada algoritma kerja sistem

sebagaiamana pembahasan berikut:

3.2.1 Algoritma Pembacaan Matrix Keypad

Pembacaan keypad matrix 4X4 dalam perancangan ini menggunakan

metode scan, adapun prosesnya ditunjukkan sebagaimana flowchart pada Gambar

3.8:

A

Scan baris 1

Kolom1=0 ? Data keypad = ‘1’ Y

T

Kolom 2=0 ? Data keypad = ‘2’ Y

T


T

Kolom 4=0 ? Data keypad = COR Y

T

Inisialisasi

PC.7 = baris 1/output



Start

Scan baris 2


T


T


T

B

53

Gambar 3.8Algoritma pembacaan Keypad dengan sistem matrik

Kolom 4=0 ? Data keypad = MEN Y

T

A

Scan baris 3

Data baris = 11011111


T


T


T

Kolom 4=0 ? Data keypad = UP Y

T

Scan baris 4

Data baris = 11101111

Kolom1=0 ? Data keypad = CAN Y

T


T

Kolom 3=0 ? Data keypad = ENT Y

T

Kolom 4=0 ? Data keypad = DOWN Y

T

END

B

54

Proses scanning keypad matrix 4x4 pada perancangan sebagaimana

ditunjukkan pada flowchat gambar 3.8 merupakan proses pencarian data

penekanan tombol yang diakses secara terus menerus, dimana proses yang

dilakaukan adalah dengan memberikan data baris yang hanya memebrikan logika

nol pada salah satu baris sementara baris lainnya 1 (high), kemudian jika ada

penekenan tombol pada area kolom 1 hingga kolom 4, maka nilai input pada

kolom tersebut akan ikut berlogika nol, hasil input tersebut selanjutnya

dihubungkan dengan nomor matrix dari keypad untuk mendapatkan data dari

masukan keypad, contoh untuk scan baris 1, data yang diberikan pada

PORTB=01111111B, dimana baris 1 ditempati port B.7 yang berlogika 0, jika

pada saat tersebut terdapat penekanan tombol, maka salah satu dari input kolom

akan berlogika 0 akibat short ke 0 dari port B.7, seuatu kolom 1 ditekan (tombol 1

atau baris 1 kolom 1), maka port B.3 yang ditempati kolom 1 akan berlogika 0

dana data port B menjadi 01110111B yaitu port B.3 short dengan port B.7, hasil

ini selanjutnya digunakan sebagai acuan data penekanan tombol dari baris 1

kolom 1 dan memberikan hasil data keypad 1 sebagai tanda angka 1 ditekan.

Begitu seterusnya untuk scan baris 2 dan selanjutnya.

3.2.2 Algoritma Tulis Instruksi LCD

Prinsip kerja dari proses penampil LCD ditunjukkan pada flowchart dalam

Gambar 3.9

Gambar 3.9 Algoritma penulisan LCD

55

Sementara itu proses penampil angka pada LCD saat menampilkan hasil daya,

arus,tegangan maupun setting memerlukan beberapa tahapan proses sebagaimana

ditampilkan pada Gambar 3.10

Gambar 3.10Algoritma tulis data numeric pada LCD

3.2.3 Algoritma Seting Komunikasi WLAN Pada Modul Wifi

Agar modul wifi ESP8266 dapat bekerja pada jaringan LAN, maka perlu

dilakukan inisialisasi berupa seting IP, mode WLAN, SSID dan lain sebagainya

dengan mangacu pada datasheet. Adapun perancangan seting komunikasi pada

ESP8266 ditunjukkan pada gambar 3.11

END

Start

Register A di isi Nomor/angka

Simpan isi Register A ke Register B

Ambil data nible MSB (Byte

Tertinggi )

konversi ke ASCII

( A di-Orkan dengan 30 Heksa)

Register A di isi data register B

Ambil data nible MSB

(Byte terrendah )

Tulis data register A pada LCD

Tulis Data Register A pada LCD

56

Start

Inisialisasi serial baudrate 57600

Kirim command MODE WLAN=server(AT+WM=2)

Kirim command MODE Authentikasi=WEPKEY

(AT+WAUTH=2)

Kirim command Kunci pasword

(AT+WWEP=”pasword”)

Kirim command Set IP(AT+NSET=”IP”,”Subnetmask”)

Kirim command Set SSID name(AT+WA=”nama server”)

Kirim command Set Aktif WLAN+port(AT+NAUTO=1,3000)

Kirim command Set WLAN ON

(ATA=2)

Wlan aktif siap kirim terima data

Ret

Gambar 3.11 Algoritma seting wifi pada modul ESP8266

3.2.4 Algoritma Perangkat Lunak Keseluruhan

Adapun peracangan perangkat lunak secara keseluruhan mengacu pada

flowchart sistem sebagaimana gambar 3.12

57

Gambar 3.12 Algoritma keseluruhan

lcd 16x2 -...

Documents