BAB III

PERANCANGAN

Dalam bab ini akan dibahas mengenai deskripsi alat, perancangan dan realisasi dari

perangkat keras maupun perangkat lunak alat. Perancangan perangkat keras menjelaskan

tentang hubungan antar modul. Sedangkan perancangan perangkat lunak menjelaskan

tentang garis besar perangkat lunak yang ditanamkan pada tiap modul yang

direpresentasikan melalui flowchart.

3.1 Deskripsi Alat

Alat yang dirancang dapat membaca RSS kemudian menampilkannya pada MSD.

Operator dapat memilih salah satu dari lima buah kategori informasi yang disediakan.

Setiap 30 menit, alat akan membuka koneksi ke alamat RSS feed kategori berita yang

dituju, dan membaca RSSnya. Sepuluh berita terbaru akan ditampilkan pada MSD.

SIM300 digunakan sebagai modem yang berguna untuk menghubungkan alat ke internet

melalui jaringan GPRS. Diagram blok alat secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar

3.1.

33

34

Modul Mikrokontroler

LCD

Keypad

Modem

Driver baris

Driver kolom Moving Sign Display

Modul display Modul kontrol

CATU DAYA

Gambar 3.1. Diagram Blok Alat

3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai komponen pendukung tiap modul serta

koneksinya dengan mikrokontroler. Adapun modul-modul tersebut adalah modul SIM300,

modul penampil dotmatrix, dan modul antarmuka pengguna.

3.2.1 Modul SIM300

Dalam Perancangan ini, terdapat dua rangkaian utama yang mendukung

kinerja dari modul SIM-300C, yaitu SIM interface, dan catu daya. Sebagai catudaya

untuk SIM300 digunakan baterai lithium ion 3,7V/1500mAh. Gambar rangkaian catu

daya untuk SIM300 dapat dilihat pada Gambar 3.2.

35

Gambar 3.2. Rangkaian Catu Daya SIM300

Selain itu terdapat pin yang digunakan untuk mengaktifkan dan menon-aktifkan

kerja dari modul SIM300 ini, yaitu pin power key. Untuk mengaktifkan SIM300, pada pin

power key (pin 17) diberikan level tegangan low, kemudian saat modul SIM300 telah aktif,

diberikan level tegangan high. Timing diagram dari proses menyalakan modul SIM300

dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Timing diagram dari Proses Mengaktifkan modul SIM300 [14, h.30]

36

Sebagai penanda bahwa SIM300 telah aktif, terdapat pin Netlight yang

kemudian hubungkan dengan LED. LED akan berkedip jika SIM300 aktif. Gambar

3.4 menunjukkan rangkaian indikator LED.

Gambar 3.4. Rangkaian LED Indikator

Tegangan buka LED adalah ±2V. Sedangkan arus yang dibutuhkan untuk

menyalakan LED adalah ±20mA. Transistor yang digunakan dalam perancangan

adalah transistor seri C828. Sesuai dengan datasheet [12], Saat transistor saturasi

VCEsaturasi sebesar 0.14V Sehingga, nilai resistor yang digunakan sesuai dengan

Persamaan 3.1.

- -

3,7 -2 -0,147820

VBAT VbukaLED VCEsaturasiR Iforward

V V VR mA

=

= = Ω (3.1)

Dari Persamaan 3.1, didapatkan nilai resistor yang dibutuhkan untuk

menyalakan LED adalah 78Ω. Namun, pada perancangan kali ini digunakan nilai

resistor 100Ω, karena dianggap mendekati nilai yang dibutuhkan dan banyak tersedia

di pasaran.

37

Komunikasi antara SIM300 dan mikrokontroler menggunakan komunikasi

serial. Gambar 3.5 menunjukkan hubungan antar pin antara mikrokontroler dan modul

SIM300.

Gambar 3.5. Hubungan pin TX dan RX

Sedangkan rangkaian SIM interface ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Rangkaian SIM Interface

3.2.2 Modul Penampil Dotmatrix

Dotmatrix LED yang digunakan pada skripsi ini berisi 15 buah dotmatrix 7x5

LED. Untuk mengontrolnya dibutuhkan driver baris, yang dirangkai dari transistor dan

driver kolom, yang merupakan rangkaian shift register, dan diatur oleh mikrokontroler.

Tabel konfigurasi pin-pin mikrokontroler yang terhubung dengan modul penampil

dotmatrix dapat dilihat pada Tabel 3.1.

38

Tabel 3.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler dengan Modul Penampil Dotmatrix

PIN Mikrokontroler FUNGSI PIO0_7 SCLR PIO0_6 SCK PIO3_5 LATCH PIO2_5 ENABLE PIO2_4 INPUT

PIO3_4 Baris 1 PIO0_3 Baris 2 PIO2_1 Baris 3 PIO2_8 Baris 4 PIO2_7 Baris 5 PIO0_2 Baris 6 PIO1_8 Baris 7

Transistor yang dipakai sebagai driver baris adalah tipe PNP seri BD140

dengan beban yang berupa LED terletak pada kaki kolektor. Seperti terlihat pada

Gambar 3.7, pin-pin mikrokontroler terhubung dengan basis dari masing-masing

transistor untuk mengatur switching. Sedangkan kolektor dari driver terhubung dengan

kaki baris 1 sampai baris 7 pada penampil dotmatrix.

R7 Q7BD140

VCCPIO3_4

BARIS 7

R6 Q6BD140

VCC

PIO3_4

BARIS 6

R5 Q5BD140

VCC

PIO3_4

BARIS 5

R4 Q4BD140

VCC

PIO3_4

BARIS 4

R3 Q3BD140

VCC

PIO3_4

BARIS 3

R2 Q2BD140

VCC

PIO3_4

BARIS 2

R1 Q1BD140

VCC

BARIS 1

PIO3_4

Gambar 3.7. Untai Driver Baris Penampil Dotmatrix

Masing-masing pin baris untuk setiap dotmatrix dijadikan satu jalur, kemudian

dihubungkan pada driver baris 1 sampai 7. Sehingga apabila pin mikrokontroler yang

bertanggung jawab untuk baris pertama diberi picuan, maka semua dot baris pertama

pada setiap dotmatrix akan aktif.

39

Arus yang dibutuhkan untuk menyalakan LED adalah ±20mA. Ketika satu

baris dotmatrix dinyalakan secara bersamaan, maka nilai arus maksimum yang

dibutuhkan didapat sesuai dengan Persamaan 3.2.

20 75 1500 1,5mA LED mA A× = = (3.2)

Berdasarkan datasheet [1], nilai hfe dari transistor BD140 adalah 250.

Sehingga nilai arus yang melaui basis (Ib) dapat dihitung seperti terlihat pada

Persamaan 3.3.

I 1,5 0,006250

Cmax AIbhfe

= = = A (3.3)

Setelah mendapatkan nilai Ib, maka nilai resistor pada kaki basis (Rb) yang

dibutuhkan dapat dihitung dengan membagi nilai tegangan pada basis dan Ib. Nilai

tegangan pada basis merupakan tegangan keluaran mikro yaitu sebesar 3.3V.

Perhitungan nilai Rb sesuai dengan Persamaan 3.4.

3,3 5500,006

Vb VRbIb A

= = = Ω (3.4)

Berdasarkan perhitungan, nilai resistor untuk R1 sampai R7 yang digunakan

pada Gambar 3.7 adalah sebesar 550Ω.

Sedangkan untuk driver kolom, digunakan shift register 74HC595. Keluaran

Shift register masing-masing dihubungkan pada kaki kolom dotmatrix. Karena jumlah

dotmatrix yang digunakan adalah 15 buah berukuran 7x5, maka jumlah kolom

keseluruhan adalah 75 kolom. Jumlah pin keluaran dari shift register adalah 8 pin,

sehingga jumlah shift register yang dibutuhkan untuk mengatur semua kolom adalah 10

buah.

40

2-4

0-70-63-52-5

3-4

OE13

LCHCLK12

SDI14

RST10

SFTCLK11 QA 15

QB 1

QC 2

QD 3

QE 4

QF 5

QG 6

QH 7

SDO 9

VDD 16

GND8

U74595(1)

0-7

0-63-5

2-5

2-4

MC74HC595AN

VCC

OE13

LCHCLK12

SDI14

RST10

SFTCLK11 QA 15

QB 1

QC 2

QD 3

QE 4

QF 5

QG 6

QH 7

SDO 9

VDD 16

GND8

U74595(

MC74HC595AN

2)

0-7

0-63-5

2-5

VCC

12345678

dot1

Header 8

1

12345678

dot2

Header 8

2345

eader 5

mikro

H

Gambar 3.8. Untai Driver Kolom Penampil Dotmatrix

Gambar 3.8 adalah potongan dari untai driver kolom. Sebuah shift register

digunakan untuk mengatur delapan kolom dotmatrix. Data dimasukkan dilewatkan

oleh pin SDI yang dihubungkan dengan pin PIO2_4 pada mikrokontroler.

Pin reset (RST), output enable (OE), shift clock (SFTCLK), dan latch clock

(LCHCLK) dari semua shift register diparalel dan dihubungkan ke mikrokontroler

dengan konfigurasi sesuai dengan Tabel 3.1. Sedangkan sebagai masukan data untuk

shift register kedua, diambil dari pin output (SDO) shift register pertama. Masukan

shift register ketiga diambil dari keluaran shift register kedua, begitu seterusnya hingga

shift register kesepuluh.

3.2.3 Modul Antarmuka Pengguna

Keypad dan LCD digunakan sebagai antarmuka pengguna dari alat ini.

a. Keypad

Keypad yang digunakan adalah keypad yang berisi 16 tombol. Gambar dan

konfigurasi pin keypad dapat dilihat pada Gambar 3.9. sedangkan konfigurasi

pin mikrokontroler yang terhubung dengan keypad dapat dilihat pada Tabel

3.2.

41

Gambar 3.9. Keypad

Tabel 3.2. Tabel Konfigurasi Pin Keypad

Pin keypad (tampak depan) Pin mikrokontroler Fungsi pin mikrokontroler

Pin 1 PIO 2-3 Input

Pin 2 PIO 3-1 Input

Pin 3 PIO 3-0 Input

Pin 4 PIO 1-2 Input

Pin 5 PIO 1-1 Output

Pin 6 PIO 1-0 Output

Pin 7 PIO 0-11 Output

Pin 8 PIO 2-11 Output

Prinsip kerja dari keypad adalah dengan menggunakan model scanning

keypad. Dimana, 4 pin digunakan sebagai masukan, dan 4 pin yang lain

digunakan sebagai keluaran, kemudian dihubungkan dengan mikrokontroler.

42

b. LCD

LCD yang digunakan adalah LCD karakter 20x4. Konfigurasi koneksi pin

LCD dengan mikrokontroler dapat dilihat pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3. Konfigurasi Pin LCD

Pin Mikrokontroler Fungsi PIO1_10 RS PIO0_10 RW PIO0_9 E PIO2_9 DB7 PIO2_10 DB6 PIO2_2 DB5 PIO0_8 DB4

3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Mikrokontroler digunakan sebagai pengendali utama dari keseluruhan alat.

Perangkat lunak yang dirancang, kemudian ditanamkan ke mikrokontroler untuk

mengendalikan masing-masing modul. Pada bagian ini akan dibahas garis besar program

dari masing-masing modul yang telah tersebut di atas yang direpresentasikan melalui

diagram alir. Diagram alir cara kerja alat secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar

3.10.

43

Gambar 3.10. Diagram Alir Alat

44

3.3.1 Menu

Gambar 3.11. Diagram Alir Menu

45

Penjelasan diagram alir pada Gambar 3.11 adalah sebagai berikut:

• Tampilan awal adalah mode standar tampilan yang akan muncul pada

LCD yaitu “RSS Reader”

• Ketika terjadi penekanan pada keypad, maka tampilan pada LCD akan

berubah meminta masukkan password. Hal ini dilakukan untuk

memastikan bahwa hanya operator saja yang dapat melakukan

pengaturan pada alat.

• Jika masukan password salah, maka alir program akan kembali

meminta masukan password. Jika password yang dimasukkan benar,

maka akan tampil dua buah pilihan menu yaitu:

Menu 1 untuk memilih kategori berita, dan

Menu 2 untuk mengganti password.

• Bila operator memilih menu 1, akan muncul lima pilihan kategori berita

yang disediakan. Operator hanya tinggal menekan nomor pilihan

kategori berita yang ingin ditampilkan pada MSD.

• Bila operator memilih menu 2, maka operator akan diminta untuk

memasukkan password baru. Kemudian akan dikonfirmasi apakah

password yang dimasukkan sudah sesuai. Jika sesuai, maka alir

program akan kembali ke tampilan awal.

3.3.2 Koneksi GPRS

Untuk dapat mengakses SIM300, digunakan perintah-perintah ATCommand.

Perintah-perintah ini dikirim menggunakan komunikasi serial. Ketika mengirimkan

sebuah perintah kepada SIM300, maka SIM300 akan mengirim jawaban.

46

Diagram alir perangkat lunak yang dirancang dapat dilihat pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Diagram Alir Koneksi GPRS

Setiap mengirimkan perintah kepada SIM300, maka SIM300 akan memberikan

jawaban sesuai dengan statusnya. Ketika jawaban dari SIM300 sesuai dengan yang

47

diharapkan, maka proses akan dilanjutkan dengan mengirimkan perintah selanjutnya.

Jika statusnya baik, maka jawaban dari SIM300 adalah ‘OK’.

Untuk beberapa perintah yang berfungsi untuk mengatur parameter koneksi

GPRS, maka parameter-parameternya disesuaikan dengan pengaturan parameter yang

ditentukan oleh provider penyedia layanan GPRS. Sebagai contoh, saat mengirimkan

perintah AT+CSTT= <“APN”>,<“USER ID”>,<“PASSWORD”>, APN, user ID, dan

password yang disertakan sesuai dengan pengaturan standar yang disediakan oleh

provider. Misalnya, dalam perancangan kali ini digunakan provider GSM XL, maka

perintah yang dikirimkan adalah AT+CSTT="www.xlgprs.net","xlgprs","proxl”. Jika

format yang ditulis benar, maka SIM300 akan memberi jawaban ‘OK’.

Ketika jawaban yang dikirim oleh SIM300 tidak sesuai dengan yang

diharapkan, maka proses program akan kembali mengirimkan perintah yang sama.

3.3.3 Parsing RSS

Pada proses ini, kembalian dari SIM300 yang merupakan bentuk file XML

akan dipilah dan hanya diambil konten judul dan deskripsi informasi yang nantinya

akan ditampilkan pada MSD.

Dalam proses parsing RSS, yang dilakukan adalah mencari elemen judul dan

deskripsi informasi dengan cara membandingkan nama tag. Setelah tag ditemukan,

maka proses selanjutnya adalah mengambil kontennya dan menyimpannya pada buffer

sehingga menemukan tag tutup dari elemen tersebut.

48

Gambar 3.13 menunjukkan proses parsing RSS sehingga didapatkan judul dan

deskripsi informasi yang nantinya ditampilkan pada MSD.

Gambar 3.13. Diagram Alir Parsing RSS

49

3.3.4 Penampil Dotmatrix

Dengan menggunakan metode scanning baris, driver baris dinyalakan secara

bergantian terus-menerus. Sedangkan untuk mengatur dot mana yang akan dinyalakan,

dilakukan melalui driver kolom.

Pada dasarnya cara kerja shift register adalah ketika pin shift clock diberi

picuan, maka data yang terdapat pada pin input akan digeser dan nilainya akan

disimpan pada register. Jika pin latch clock diberikan picuan, maka data yang

tersimpan pada register akan diteruskan ke pin output.

Pada implementasinya dalam program, disediakan buffer yang

merepresentasikan setiap titik LED pada dotmatrix. Selanjutnya ada dua task yang

dikerjakan oleh mikrokontroler. Task pertama bertugas untuk melakukan scanning

baris untuk menampilkan buffer di dotmatrix. Task ini dilakukan secara periodik

dengan interupsi timer. Task kedua bertugas untuk melakukan scrolling terhadap setiap

bit dalam buffer agar tampilan dotmatrix (teks) bergeser. Scrolling dilakukan setiap 1

siklus scanning selesai. Karena terdapat 75 kolom, maka buffer dialokasikan 75 byte

yang setiap bit-nya mewakili nyala satu LED.