tugas akhir 1 update

8/17/2019 Tugas Akhir 1 Update

1/55

PROTOTYPE TRAFFIC LIGHT DAN LAMPU JALAN

BERBASIS FPGA

TUGAS AKHIR

Oleh :

FIRLI ANDANI

4211101012

PROGRAM STUDI TEKNIK MEKATRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BATAM

2015


2/55

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

Judul : Prototype Traffic Light dan Lampu Jalan Berbasis FPGA

Oleh : Firli Andani

NIM : 4211101012

Telah d!e"#a$%a# &ada :

Hari : elasa

!an""al : 1#$01$201%

Jam : 11&20 'IB

!empa( : )& *0+

Men"e(ahui , men-e(u.ui :

/sen Pen"u.i :

1& uman(ri & )isandri-a !&

M!&

NI& 104030

/sen Pembimbin" :

1& Nur ainah Asaad !& M!&

NI& 1130##

2& enan.un" Pra-"a &Pd & M!& NI& 11*14#

2


3/55

PROTOTYPE TRAFFIC LIGHT DAN LAMPU JALAN

BERBASIS FPGA

Na"a "aha!!'a : F$l A#da#NIM : 4211101012

Pe"("(#) I : N*$ Sa%#ah A!aad+ ST,+ MT,

Pe"("(#) II : A(d*llah Sa# +S,ST,

ABSTRAK

!his (ra55i6li"h( and s(ree(lamp 6n(rl s-s(em is based n FPGA 7/80$Nan Al(era9

usin" H/L pr"ram ( arran"e (he (ra55i6 5 m(r6-6le user 6ar user and pedes(rians& !his

(ra55i6li"h( 6n(rller addin" a se;ense"men( displa-


4/55

DAFTAR ISI

L8MBA) P8NG8AHAN !?GA AHI) &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&ii

AB!)A&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&iii

/AF!A) II&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&i;

/AF!A) GAMBA)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&;i

/AF!A) !AB8L&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&;iii

BAB I P8N/AH?L?AN&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1

1&1 La(ar Belaan" Masalah&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1

1&2 Perumusan Masalah&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2

1&3 Ba(asan Masalah&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2

1&4 !u.uan dan Man5aa(&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2

BAB II /AA) !8O)I&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&4

2&1 Finite State Machine 7FM9&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&4

2&2 Field Programmable Gate Array 7FPGA9&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&%

2&3 Very High Speed ntegrated !irc"it 7H/L9&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&11

2&4 Seven Segment @%&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&13

2&* L/) 7 Light #ependent $esistor 9&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&142&% Perhi(un"an 'a(u Is-ara( Lalu Lin(as@#&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1*

2&+ L8/ 7 Light %mitting #ioda9@11&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1%

BAB III P8)ANANGAN I!8M&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1#

3&1 )an6an"an Peneli(ian&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1#

3&2 FM Trafficlight &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&22

3&2&1 Trafficlight Pa"i&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&22

3&2&2 Trafficlight ian"&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&24

3&2&3 Trafficlight re&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2%

3&2&4 Trafficlight Malam&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2C

3&2&* &lin' &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&30

3&3 FM !imer&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&30

3&4 FM Lampu Is-ara( Pe.alan ai&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&31

4


5/55


6/55

Gambar 2&1 n(h /ia"ram (a(e&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&*

Gambar 2&2 /ia"ram Mre State Machine@2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&*

Gambar 2&3 /ia"ram Meal- State Machine@2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&%

Gambar 2&4 FPGA /e0 Nan@3&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&+

Gambar 2&* Arsi(e(ur FPGA&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

Gambar 2&% /ia"ram Alir Pemr"raman pada FPGA&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

Gambar 2&+ Te(t %ntry -an" men"unaan H/L&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&10

Gambar 2&C Schematic %ntry&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&10

Gambar 2 n(h f"nctional Sim"lation&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&10

Gambar 2&10 (ru(ur a6ara ?mum&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&11

Gambar 2&11 !ampilan Seven Segment &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&13

Gambar 2&12 n5i"urasi seven segment tipe common anoda&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&13

Gambar 2&13 L/) 7 Light #ependent $esistor 9@+&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&14

Gambar 2&14 n5i"urasi Seven Segment Tipe !ommon )atoda&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&14

Gambar 2&1* )an"aian /asar&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1+

Gambar 2&1% imbl dan ben(u Fisi L8/&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1+

Gambar 3&1 /ia"ram Bl Peran"a( eras&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&1#

Gambar 3&2 Prototype Trafficlight dan Lampu Pe.alan ai&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&20

Gambar 3&3 Fl


7/55

Gambar 4&4 *aveform Trafficlight &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&3C

Gambar 4&* *aveform ndisi A(i5 Pa"i&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&3C

Gambar 4&% *aveform Lampu Jalan&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&3#

Gambar 4&+ &loc' diagram Lampu Jalan&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&3#

Gambar 4&C L/) a(i5 7ndisi "elap9&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&40

Gambar 4 L/) (a a(i5 7ndisi !eran"9&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&40

DAFTAR TABEL

+


8/55

!abel 3&1 !abel ebenaran Trafficlight Pa"i&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&22

!abel 3&2 !abel ebenaran Trafficlight ian"&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&24

!abel 3&3 !abel ebenaran Trafficlight re&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2%

!abel 3&4 !abel ebenaran Trafficlight Malam&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&2C

!abel 3&* !abel ebenaran &lin' Malam&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&30

!abel 3&% !abel ebenaran Timer &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&30

!abel 3&+ !abel ebenaran Pe.alan ai&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&31

!abel 3&C !abel ebenaran Lampu Jalan&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&33

!abel 4&1 !abel ebenaran Trafficlight dan Lampu Is-ara( Pe.alan ai&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&3%

!abel 4&2 !in"a( eberhasilan&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&41

!abel 4&4 Flo+ S"mmary pada FPGA&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&43

C


9/55

BAB I

PENDAHULUAN

1,1 La-a$ Bela%a#) Ma!alah

emain menin"a(n-a .umlah endaraan berm(r di Indnesia dalam beberapa (ahun

(erahir ini men"aiba(an menin"a(n-a arus lalu lin(as& Ala( pen"a(ur lalu lin(as Trafficlight

7Lampu lalu lin(as9 adalah lampu -an" ber5un"si un(u men"a(ur elan6aran lalu lin(as

di sua(u persimpan"an .alan den"an 6ara memberi esempa(an pen""una .alan dari masin"$

masin" arah un(u ber.alan se6ara ber"an(ian arna i(u trafficlight di endalian se6ara

au(ma(i6&

Pada peneli(ian lainn-a .u"a ada -an" membua( trafficlight den"an men""unaan FPGA&/imana FPGA i(u sendiri merupaan media al(erna(i5 -an" dapa( di"unaan seba"ai

implemen(asi s-s(em traffficlight dan lampu .alan (ersebu(& /alam peneli(ian (ersebu( dibua(

prototipe trafficlight sederhana -an" diimplemen(asian pada altera 8PF1010di dalam

Peneli(ian (ersebu( han-a ber5us pada sis(em er.a trafficlight & ?n(u pen"emban"an

me(de -an" berbeda pada Trafficlight (ersebu( maa pada peneli(ian ini aan menambahan

peran"a($peran"a( lalu lin(as -an" ber5un"si memban(u elan6ara berlalu lin(as&

Peran6an"an s-s(em trafficlight men""unaan me(de berbasis FPGA 7 Field

Programmable Gate Array/ ber(u.uan memudahan plisi lalu lin(as dalam men"uran"i

ema6e(an& /en"an menambahan peran"a( seven segment pen"endara dapa( meliha(


10/55


11/55

BAB II

DASAR TEORI

Permasalahan pada sis(em trafficlight dan lampu .alan adalah pempr"raman sis(em

trafficlight (ersebu( ser(a bia-a -an" 6uup besar sehin""a un(u pen"emban"an -an" aan di

laluan adalah 6uup den"an prototype trafficlight dan lampu .alan& Beriu( ini aan dibahas

(en(an" beberapa hal -an" berai(an den"an permasalahan (ersebu(&

2,1 Finite State Machine 3FSM/

Finite State Machine 7FM9 bahasa 5rmal dapa( dipandan" seba"ai en(i(as abs(ra -ai(u

seumpulan s(rin"$s(rin" simbl alphabe( (er(en(u& Namun bahasa .u"a dapa( dipandan"

seba"ai en(i(as$en(i(as ab(ra -an" dapa( dienali a(au diban"i(an melalui sua(u mesin

mpu(asi& Mesin -an" dapa( men"enali bahasa elas ini adalah finite state machine& Ada

beberapa de5inisi men"enai FM&

1& FM dide5enisian seba"ai peran"a( mpu(asi -an" memilii inpu( berupa s(rin"

dan o"tp"t -an" merupaan sa(u dari dua nilai -an" dapa( di accept dan re-ect &

2& FM adalah sebuah me(dl"i peran6an"an sis(em n(rl -an" men""ambaran

(in"ah lau a(au prinsip er.a sis(em den"an men""unaan (i"a hal beriu(: State

7eadaan9 %vent 7e.adian9 dan action 7asi9& Pada sa(u saa( dalam peride


12/55

Gambar 2&1 Contoh Diagram State

/ia"ram (ersebu( memperliha(an FM den"an dua buah s(a(e dan dua buah inp"t ser(a

empa( buah asi o"tp"t -an" berbeda : seper(i (erliha( pada "ambar e(ia sis(em mulai

dihidupan sis(em aan ber(ransisi menu.u s0 pada eadaan ini s0 State sis(em aan

men"hasilan A6(in1 .ia (er.adi masuan 8;en(0 sedan"an .ia (er.adi 8;en(1 maa

A6(in2 aan dieseusi emudian sis(em selan.u(n-a ber(ransisi e eadaan (a(e1 dan

se(erusn-a&

Ada dua me(de u(ama un(u memperlauan FM un(u men"hasilan u(pu(& Dai(u

Moore Machine dan Mealy Machine -an" dinamaan berdasaran penemun-a@2&

./ Moore State Machine

Gambar 2&2 /ia"ram Mre State Machine@2

!"rrent State ndisi saa( ini ,ndisi a


13/55

Moore Machine adalah (ipe dari FM dimana o"tp"t dihasilan dari state& Pada "ambar

dia(as men6n(han dimana state mende5enisian apa -an" harus dilauan& eluaran pada

moore machine diassiasian seba"ai state& /an pada peneli(ian ini penulis men""unaan

moore machine&

2, Mearly State Machine

Gambar 2&3 /ia"ram Meal- State Machine@2

!"rrent state ndisi saa( ini

Transition masa peralihan

Action dimana asi -ai(u hasil dari (ransisi an(ar state&

Mealy machine berbeda den"an moore machine dimana eluarann-a merupaan hasil dari

(ransisi an(ar state& eluaran pada mealy machine diassiasian seba"ai (ransisi&

2,2 Field Programmable Gate Array 3FPGA/

FieldProgrammable Gate Array 7FPGA9 merupaan pla(5rm l"i -an" dapa(

din5i"urasi ulan" dan dapa( dieseusi se6ara paralel perasi bi(n-a pada pemr"raman

peran"a( eras& FPGA berben(u mpnen ele(rnia dan semindu(r -an" (erdiri dari

mpnen "erban" (erpr"ram 7 programmable logic9 dan sambun"an (erpr"ram

7in(ernesi9& mpnen "erban" (erpr"ram -an" dimilii melipu(i .enis "erban"

l"ia biasa 7AN/ O) O) NO!9 maupun .enis 5un"si ma(ema(is dan mbina(ri -an"

lebih mples seper(i decoder, adder, s"btractor, m"ltiplier dll& Bl$bl mpnen di

dalam FPGA bisa .u"a men"andun" elemen memri 7register 9 mulai dari 5lip$5lp sampai

pada )AM 7 $andom Access Memory9& FPGA san"a( sesuai un(u pemrsesan mpu(asi dari

*

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektronikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Semikonduktorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Semikonduktorhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Programmable_logic&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Interkoneksihttp://id.wikipedia.org/wiki/Gerbang_logikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Gerbang_logikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Gerbang_logikahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=AND&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/ORhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=XOR&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=XOR&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=NOT&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Registerhttp://id.wikipedia.org/wiki/Flip-flophttp://id.wikipedia.org/wiki/Random_Access_Memoryhttp://id.wikipedia.org/wiki/Komputasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Komputasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektronikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Semikonduktorhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Programmable_logic&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Interkoneksihttp://id.wikipedia.org/wiki/Gerbang_logikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Gerbang_logikahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=AND&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/ORhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=XOR&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=NOT&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Registerhttp://id.wikipedia.org/wiki/Flip-flophttp://id.wikipedia.org/wiki/Random_Access_Memoryhttp://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi


14/55

al"ri(ma in(e"rasi numeri &eun(un"an implemen(asi FPGA di"unaan un(u menin"a(an

e5isiensi ran6an"an den"an 6ara men"uran"i pemaaian pemr"raman peran"a(

luna 7 soft+are9& FPGA mempun-ai resi error -an" e6il dan merupaan (enl"i -an"

bebas 7t echnology $ independent 9 un(u diimplemen(asian dalam

berba"ai al"ri(ma&iner.a apliasi FPGA lebih 6epa( dibandin"an den"an

apliasi mirn(rler arena FPGA han-a mensin(esis peran"a( eras 7hard+are9 sa.a

semen(ara mirn(rler men"eseusi ins(rusi peran"a( luna 7 soft+are9 -an" di"unaan

un(u men"endalian peran"a( eras 7hard+are9 sehin""a


15/55

men""unaan p


16/55

2&2 (e(api masin"$masin" vendor memilii 6ar a (ersendir i dalam men"a(ur isi dar i

s(r u(ur masin"$masin" bl&

Fun"si l"ia dan in(er ne si FP G A di(en(uan leh da(a -an" (ersimpan pada sel

memr i s(a(i in(er nal& Ada beber apa 6ar a un(u membua( da(a n5 i"ur asi e

dalam sel memr i ini bai -an" dilauan se6ar a (ma(is p a d a


17/55

implemen(asian dalam P r og r ammable Logic device& Pr ses per an6an"an ini dapa(

dier .aan dalam dua 6ar a -an" ber beda -ai(u te(t ent r y dan schematic ent r y& T e(t

ent r y pen""una har us men"er (i bahasa pemr "r aman H ar d+ar e #efiniton

Lang"age 7 H#L9 seper (i : H#L a(au :er il"&

Schematic ent r y mer upaan 6ar a mer an6an" r an"aian l"ia ber dasar an r an6an"an

schematic&

4 F"nctional Si m"lation

!u.uan dar i f"nctional sim"lation dalam de sign flo+ adalah memas(ian bah


18/55

Pada pr ses ini r an"aian l"ia -an" dibua( aan dip(imasi den"an

meminimalan .umlah pen""unaan "er ban" men ""an(i elemen l"ia den"an elemen

l"ia lain -an" mempun-ai 5 un"si sama (e(api lebih e5 isien dalam pen""unaan

"er ban" ser (a men"eliminasi l"ia -an" (ida diper luan& Hasi l (er ahir dar i pr ses

s ynthe si s adalah netli st -an" mendes r ipsian r an"aian l"ia -an" sudah

dip(imasi& 1etli st adalah da5 (ar connection -an" mendes r ipsian mpnen dan

ba"aimana mpnen (ersebu( salin" (ersambun"&

4 Im #lementation

Pr ses ini melipu(i mapping, placing, and r o"ting r an6an"an sehin""a

r an6an"an (ersebu( dapa ( diimplemen(asian e I FPGA sesuai den"an arsi(e(ur

dan n5 i"ur asi pin I FPGA (ersebu(&

4 T i ming Si m"lation

Pr ses ini mem;er i5 iasi r an"aian (ersebu( beer .a den"an 5r euensi -an"

diin"inan dan (ida ada pr opagation delay a(au per masalahan


19/55

Ba"ian %1TT7 men.elasan spesi5iasi pin$pin es(ernal -an" di"unaan dari sirui( a(au

ran6an"an -an" aan dibua(&

en(i(- 6n(h is

pr( 7 IN1 : in s(dl"i6K

IN2 : in s(dl"i6K

O?!1: u( s(dl"i69K

end en(i(- 6n(hK

Ba"ian A$!HT%!T8$% men.elasan a(au me


20/55

3& (ru6(ural

Me(de ini sama sa.a den"an represen(asi sema(i arena hubun"an (iap mpnen

diperliha(an@*&

2,4 Se$en Segment 789

Seven segment merupaan 6a6ah se"men( minimum -an" diper"unaan un(u

menampilan an"a 0 sampai # seper(i -an" diilus(rasian pada "ambar diba


21/55

a(da pada se"men a harus diberi (e"an"an 0 ;l( a(au l"ia l


22/55

F(resis(r adalah mpnen ele(rnia -an" resis(ansin-a aan menurun .ia ada

perubahan in(ensi(as 6aha-a -an" men"enain-a F(resis(r dibua( dari semindu(r

beresis(ansi (in""i& Jia 6aha-a,5(n den"an 5reuensi -an" 6uup (in""i diserap leh

semindu(r men-ebaban ele(rn den"an ener"i -an" 6uup un(u meln6a( epi(a

ndusi& 8le(rn bebas -an" dihasilan aan men"aliran lis(ri sehin""a menurunan

resis(ansin-a& Besar (ahanan L/),5(resis(r dalam e"elapan men6apai .u(aan Ohm dan

(urun sampai beberapa ra(us Ohm dalam eadaan (eran"& L/) dapa( di"unaan dalam sua(u

.arin"an er.a pemba"i p(ensial -an" men-ebaban (er.adin-a perubahan (e"an"an alau

sinar -an" da(an" berubah@C&

2,8 Pe$h-*#)a# a%-* I!;a$a- Lal* L#-a!7


23/55

$ 2 Phase:

Misalan di simpan" empa( 7ai u(ara sela(an (imur bara(9 dia(ur den"an 2 phase

-ai(u phase 1 u(ara$sela(an dan phase 2 (imur$bara(& Ar(in-a apaE Jia lampu lalu lin(as ai

u(ara$sela(an ber


24/55

pada ran"aian L8/ dipasan" sebuah resis(r seba"ai pemba(as arus& imbl dan ben(u 5isi

dari L8/ 7 Light %mitting #ioda9 dapa( diliha( pada "ambar beriu(&

/ari "ambar dia(as dapa( i(a e(ahui bah


25/55

)an"aian /asar Men-alaan L8/ Besarn-a arus masimum pada L8/ adalah 20 mA

sehin""a nilai resis(r harus di(en(uan& /imana besarn-a nilai resis(r berbandin" lurus

den"an besarn-a (e"an"an sumber -an" di"unaan& e6ara ma(ema(is besarn-a nilai resis(r

pemba(as arus L8/ dapa( di(en(uan men""unaan persamaan beriu(&

/imana :

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&72&19

) )esis(r pemba(as arus 7Ohm9

s !e"an"an sumber -an" di"unaan un(u mensuppl- (e"an"an e L8/ 7;l(9

2;l( !e"an"an L8/ 7;l(9

002A Arus masimal L8/ 720 mA9

1+


26/55

BAB III

PERAN>ANGAN SISTEM

,1 Ra#.a#)a# Pe#el-a#

Peneli(ian ini aan dibua( sua(u pr"ram H/L men""unaan FPGA /e0 Nan un(u

men"n(l trafficlight dan lampu .alan den"an (ahapan peneli(ian seba"ai beriu( :

1& Peran6an"an peran"a( eras , meani 7hard+are9&

2& Peran6an"an peran"a( luna&

,1,1 Pe$a#.a#)a# Pe$a#)%a- Ke$a!

A"ar pr"ram dapa( beer.a diperluann-a peran6an"an peran"a( eras un(u

memban(u prses peran6an"an trafficlight dan lampu .alan men""unaan FPGA /e0 Nan&

Peran6an"an peran"a( eras seba"ai beriu( :

• /ia"ram bl peran"a( eras

1C

Gambar 3&113/ia"ram Bl Peran"a( eras


27/55

/ari dia"ram bl peran"a( eras diperleh e(eran"an prses peran6an"an trafficlight

dan lampu .alan& /imana FPGA -an" ber5un"si seba"ai (a sis(em un(u men.alanan

men"a(i5an trafficlight dan lampu .alan&

Prototype Traffic Light dan Lampu .alan seba"ai beriu( :

1 4

2 3

,1,2 Pe$a#.a#)a# Pe$a#)%a- L*#a%

e(elah peran6an"an peran"a( eras selesai dilauan maa aan dibua( peran6an"an

peran"a( luna un(u men"a(ur prses endali -an" aan dilauan& Peran6an"an peran"a(

luna seba"ai beriu( :

1#

(a$ 14

Gambar 3&21* Prototype Trafficlight dan Lampu Pe.alan ai


28/55

Flo&chart &e$a#)%a- l*#a%

20


29/55

Gambar 3&11%Fl


30/55

% Merah Merah Merah Merah Merah Merah 1

+ Merah Merah Merah Hi.au Hi.au Merah 40

C Merah Merah Merah unin" Hi.au Merah 2

# Merah Merah Merah Merah Hi.au Merah 1

10 Merah Merah Hi.au Merah Hi.au Merah +0

11 Merah Merah unin" Merah unin" Merah 212 Merah Merah Merah Merah Merah Merah 1

13 Merah Merah Merah Merah Merah Hi.au **

14 Merah Merah Merah Merah Merah unin" 2

1* Merah Merah Merah Merah Merah Merah 1

e(eran"an :

$ 0 Inpu( pen""an(i ndisi

$& 0 1* State 7ndisi9 -an" aan di"unaan didalam pemr"raman ;hdl&

$ /ela- !o"nter -an" aan di"unaan didalam pem"ramam ;hdl se(elah

an"a7de(i9 (erpenuhi maa prses aan lan.u( e state beriu(n-a&

Berdasaran Finite State Machine 7FM9 :

22


31/55

Gambar 3&21+FM Pa"i

e(eran"an :

$ !o"nter .ia ndisi 6un(er (elah (erpenuhi maa aan lan.u( e 7s(a(e9

beriu(n-a&

$ Pada saa( lampu trafficlight ber


32/55

,2,2 Tra''iclight Sa#)

!abel 3&2 !abel ebenaran Trafficlight ian"

S-a-e U-a$a T"*$ T"*$ 2 Ba$a- Ba$a- 2 Sela-a# Dela;3!e./

0 Merah Merah Merah Merah Merah Merah 1

1 Hi.au Merah Merah Merah Merah Merah 3*2 unin" Merah Merah Merah Merah Merah 2


4 Merah Hi.au Hi.au Merah Merah Merah +0

* Merah unin" unin" Merah Merah Merah 2


+ Merah Merah Merah Hi.au Hi.au Merah 3*



10 Merah Merah Hi.au Merah Hi.au Merah +0

11 Merah Merah unin" Merah unin" Merah 2

12 Merah Merah Merah Merah Merah Merah 113 Merah Merah Merah Merah Merah Hi.au 4*



e(eran"an :



$ /ela- !o"nter -an" aan di"unaan didalam pemr"raman ;hdl se(elah



24


33/55

Gambar 3&*1CFM ian"

e(eran"an :


beriu(n-a&



34/55

,2, Tra''iclight S6$e

!abel 3&3 !abel ebenaran Trafficlight re



1 Hi.au Merah Merah Merah Merah Merah *02 unin" Merah Merah Merah Merah Merah 2


4 Merah Hi.au Hi.au Merah Merah Merah C0






10 Merah Merah Hi.au Merah Hi.au Merah C0


12 Merah Merah Merah Merah Merah Merah 113 Merah Merah Merah Merah Merah Hi.au *0



e(eran"an :






2%


35/55

Gambar 3&%1#FM re

e(eran"an :


beriu(n-a&



36/55

,2,4 Tra''iclight Mala"

!abel 3&4 !abel ebenaran Trafficlight Malam



1 Hi.au Merah Merah Merah Merah Merah 2*2 unin" Merah Merah Merah Merah Merah 2


4 Merah Hi.au Hi.au Merah Merah Merah 3*






10 Merah Merah Hi.au Merah Hi.au Merah 3C


12 Merah Merah Merah Merah Merah Merah 113 Merah Merah Merah Merah Merah Hi.au 2*



e(eran"an :






2C


37/55

Gambar 3&+20FM Malam

e(eran"an :


beriu(n-a&



38/55

,2,5 (lin)

!abel 3&* !abel ebenaran &lin' Malam

S-a-e La"&* K*##) Dela; 3!e./

0 Hidup 0100

1 Ma(i 1 e(eran"an :


$& 0 1 State 7ndisi9 -an" aan di"unaan didalam pemr"raman ;hdl&



Gambar 3&C21FM &lin' Malam

e(eran"an :


beriu(n-a&

$ Prses per"an(ian s(a(e 7looping 9 aan (erus (er.adi sampai (imer (ida memberian

inpu(an 0100Q -an" berar(i trafficlight beralih e mde selan.u(n-a pa"iQ&

, FSM T"e$

!abel 3&% !abel ebenaran Timer

S-a-e T$a. L)h-

0 Pa"i

0 ian"

0 re

0 Malam

0 Blin Malam

30


39/55

Gambar 3FM Timer

'a(u: $ 0101 *&00 10&*# $ 0010 1%&01 20&30 $ 0100 00&00 4&*#

$ 0001 11&00 1%&00 $ 0011 20&31 23&*#

e(eran"an:

$ !o"nter Jia ndisi co"nter (elah (erpenuhi maa aan lan.u( e 7 state9

beriu(n-a&

$ Prses per"an(ian state aan (erus (er.adi men"iu(i laman-a


40/55

12 Hi.au Hi.au Merah Merah 12

13 Merah Merah Hi.au Merah 13

14 Merah Merah Hi.au Merah 14

1* Merah Merah Hi.au Merah 1*

e(eran"an:

$ 0$1* State -an" di"unaan dalam pemr"raman ;hdl&

$ 0$1* Qtrafficlight Q !ransisi .ia ndisi (ida memenuhi s-ara( maa state (ida

aan berpindah e state beriu(n-a&


Gambar 3&1023FM Lampu Pe.alan ai

e(eran"an : $ Prses perpindahan state men"iu(i perpindahan state pada trafficlight &

,5 FSM La"&* Jala#

!abel 3&C !abel ebenaran Lampu Jalan

S-a-e K6#d! La"&*

0 ndisi 6erah Ma(i

1 ndisi Gelap Hidup

32


41/55

Berdasaran Finite State Machine

7FM9 :

Gambar3&1124FM Lampu Jalan

e(eran"an : A0 ndisi erah

A1 ndisi Gela

,8 Bl6.% Da)$a" T$a.l)h- da# La"&* Peala# Ka% Gl6(al

33


42/55

Gambar 3&122* &loc' /ia"ram Glbal

,= P$6!ed*$ Pe#)a"(la# Da-a

Pen"ambilan da(a per6baan dilauan dalam beberapa (ahap pen"u.ian -ai(u :

1& Pen"u.ian Timer

Pen"u.ian dilauan den"an 6ara membandin"an hasil peneli(ian den"an da(a -an"

(elah dibua( apaan sesuai den"an Trafficlight mode pa"i mode sian" mode sre mode

malam maupun mode blin' &

2& Pen"u.ian FM pada FPGA

Pen"u.ian dilauan un(u men"u.i apaan prses FM -an" dibua( esuai den"an hasil

-an" (elah di compile e FPGA&

3& Pen"u.ian Trafficlight dan Lampu Is-ara( Pe.alan ai

Pen"u.ian dilauan un(u memas(ian prses trafficlight dan lampu is-ara( pe.alan ai

sesuai den"an FM -an" (elah di bua(&

4& Pen"u.ian Lampu Jalan

Pen"u.ian dilauan pada saa( ndisi "elap dan (eran" un(u memas(ian ebenaran

pr"ram H/L dan ensr L/)&

34


43/55

BAB I

PEN?AJIAN DATA

4,1 Pe#)*a# T"e$

?n(u men"u.i timer maa dilauan den"an men"unaan simulasi dan pen"u.ian

pada ala( &

Beriu( simulasi -an" dilauan di =uar(us :

Gambar 4&32%*aveform Timer

/ari "ambar 4&1 dapa( di.elasan bah


44/55

$ 2 0010 7Trafficlight sre9

$ 3 0011 7Trafficlight malam9

$ 4 0100 7 &lin' 9

3& !imin" adalah la


45/55

/ari (abel 4&1 dapa( di.elasan bah


46/55

Gambar 4&42#*aveform Trafficlight

/ari +aveform dia(as dapa( di.elasan pada saa( 1$4$+$10Q adalah ndisi dimana salah

sa(u lampu trafficlight ndisi hi.au&

Gambar 4&*30*aveform ndisi A(i5 Pa"i

/ari "ambar dia(as dapa( di.elasan bah


47/55

4, Pe#)*a# La"&* Jala#

Lampu .alan adalah sebuah lampu -an" biasa ada di.alan ra-a -an" ber5un"si seba"ai

peneran"an pada saa( ndisi "elap& Lampu .alan men"unaan L/) seba"ain pen"a(i5

L8/ dimana L/) aan mende(esi ndisi "elap maupun (eran"& Pen"u.ian men"unaan 2

(ahap -ai(u (ahap simulasi dan (ahan pen"u.ian pada ala(&

Gambar 4&%31*aveform Lampu Jalan

/ari "ambar dia(as dapa( di.elasan bah


48/55

4,,1 Pe#)*a# Ala-

o ndisi "elap

Gambar 4&C33L/) a(i5 7ndisi "elap9

/ari "ambar dapa( diliha( sensr L/) a(i5 dan men"hidupan L8/&

o ndisi (eran"

Gambar 4"L/) (a a(i5 7ndisi !eran"9

40


49/55

/ari "ambar dia(as dapa( diliha( dalam ndisi (eran" L/) (a a(i5 dan L8/ dalam

ndisi ma(i&

4,4 Pe#)*a# FSM &ada FPGA

4,4,1 Pe#)*a# T$a.l)h- da# la"&* &eala# %a%!abel 4&210!in"a( eberhasilan

N6, Taha& Pe$.6(aa# Re#-a# a%-* S-a-*!

1 1 1 silus Berhasil

2 1 silus Berhasil

3 1 silus Berhasil

4 1 silus Berhasil

* 1 silus Berhasil

% 1 silus Berhasil

+ 1 silus Berhasil

C 1 silus Berhasil

# 1 silus Berhasil

10 1 silus Berhasil

2 1 1.am Berhasil

2 1.am Berhasil

3 1.am Berhasil

3 1 1hari Berhasil

e(eran"an :

- 1 silus 1 lpin" pr"ram 71 prses pa"i R 1 prses sian" R 1 prses

sre R 1 prses malam R blin9& QRQ e prses selan.u(n-a&- 1 .am e(iap mode trafficlight dan lampu pe.alan ai aan berpindah

se(iap 1 .am 7mde pa"isian"sre malamblin9&- 1 hari Pen"u.ian dilauan sesuai den"an Per"an(ian mde sebenarn-a&- /ia(aan berhasil .ia sesuai den"an table ebenaran dan


50/55

Rumus=Tingkat keberhasilan

Samp el percobaan x100

¿14

14 x100

4,4,2 Pe#)*a# La"&* Jala#

!abel 4&3 !in"a( eberhasilan

N6, K6#d! S-a-*! N6, K6#d! S-a-*!

1 Gelap Berhasil % Gelap Berhasil

!eran" Berhasil !eran" Berhasil

2 Gelap Berhasil + Gelap Berhasil


3 Gelap Berhasil C Gelap Berhasil!eran" Berhasil !eran" Berhasil

4 Gelap Berhasil # Gelap Berhasil


* Gelap Berhasil 10 Gelap Berhasil


Jadi dari beberapa ali per6baan maa dapa( disimpulan eberhasilan adalah 100>&

Rumus=Tingkat keberhasilan

Sampel percobaan

x100

¿10

10 x100

/an (in"a( eberhasilan dipen"aruhi leh 5a(r seba"ai beriu( :

1& e(eli(ian pemba6aan sensr e(ia melauan pen"u.ian&

2& !in"a( 6aha-a&

!abel 4&411 Flo+ S"mmary pada FPGA

Fl< (a(us u66ess5ul $ 'ed Jan 20 0%:*C:0% 201%

=uar(us II %4$Bi( ersin 13&0&0 Build 1*% 04,24,2013 J 'eb 8di(in

)e;isin Name !ra55i6li"h(danLampu.alan

!p$Le;el 8n(i(- Name !ra55i6li"h(danLampu.alan

Famili- -6lne I 8

/e;i6e 8P4822F1+%

!(al l"i6 elemen(s 14+4 , 22320 7+ >9

42


51/55

!(al 6mbina(inal 5un6(ins 14%+ , 22320 7+ >9

/edi6a(ed l"i6 re"is(ers 2C+ , 22320 71 >9

!(al re"is(ers 2C+

!(al pins 4* , 1*4 72# >9

!(al ;ir(ual pins 0

!(al memr- bi(s 0 , %0C2*% 70 >98mbedded Mul(iplier #$bi(

elemen(s

0 , 132 7 0 > 9

BAB

INDIKATOR KEBERHASILAN

Hasil penerapan FPGA -an" men"unaan s-s(em FM pada Prototype Trafficlight dan

Lampu Pe.alan ai sesuai den"an -an" di in"inan& !in"a( eberhasilan 100> -an"

dilaluan pada simulasi dan per6baan pada ala( sesuai den"an (able 4&2 dan 4&3&

/apa( disimpulan pen"apliasian FPGA pada ala( ini din-a(aan sesuai den"an (u.uan

-an" diin"inan&

43


52/55

DAFTAR PUSTAKA

@1 FM&In(erne(:h((p:,,repsi(r-&usu&a6&id,bi(s(ream,1234*%+C#,24+2C,3,hap(er >20II&pd5 @Ma-& 20 2014&

@2 Bab&2 /asar !eriQ in(erne( :h((p:,,repsi(r-&usu&a6&id,bi(s(ream,1234*%+C#,24+2C,3,

hap(er>20II&pd5 @Ma- &202014&

@3 FPGA /e0 NanQ h((p:,,20II&pd5@Ma-2014&

@+ L/)Qin(erne( : h((p:,,


53/55

@C L/)Qin(erne( : repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24870/3/Chapter

20!!.pd" @ma-2014&

@# APILLQin(erne( : h((p:,,e(ernal$san"u&6ludapp&ne(,ppsdm,C4$ba"aimanaah$6ara$

perhi(un"an$


54/55

Lampiran

A& Bl6 /ia"ram !ra55i6li"h( dan Lampu Pe.alan ai

4%


55/55

tugas akhir 1 update

Documents