Jam Digital dengan Mikrokontroler

Mungkin bagi sebagian pembaca Jam Digital merupakan hal yang sangat sederhana atau sudah terlalu umum, tapi dari Jam Digital bisa dipelajari prinsip-prinsip dasar kontrol dengan microcontroller, antara lain sistem tampilan 7 ruas dan pemakaian ti­mer.

Gambar 1
Jam Digital dengan AT89C2051

Rangkaian lengkap Jam Digital ini terlihat pada Gambar 1, dilengkapi 4 buah tampilan 7 ruas LED untuk menampilkan waktu, terdiri atas angka-angka puluhan jam, satuan jam, puluhan menit dan satuan menit. Tombol SW1 dan SW2 dipakai untuk mengatur tampilan waktu, saat SW1 ditekan angka pada tampilan jam akan bertambah setiap detik, sedangkan SW2 dipakai untuk mengatur angka tampilan menit dengan cara yang sama.

Kristal 12 MHz dan kapasitor C1 dan C2 membentuk rangkaian oscilator pembangkit frekuensi kerja AT89C2051, rangkaian ini merupakan rangkaian baku, artinya bentuk rangkaian oscilator ini selalu seperti ini untuk semua rangkaian AT89C51, kecuali untuk keperluan yang lain nilai kristalnya saja yang mungkin berbeda.

Kombinasi kapasitor C3 dan tahanan R8 juga merupakan rangkaian baku, komponen ini dipakai untuk membentuk rangkaian ‘power on reset’, artinya rangkaian yang akan otomatis me-reset AT89C2051 setiap kali AT89C2051 mulai menerima sumber daya listrik.

Melihat rangkaian pada Gambar 1, memang tidak bisa dijelaskan bagaimana Jam Digital ini bekerja, karena rangkaian itu hanyalah bagian tampilan dan tombol pengatur waktu waktu saja, ‘Jam’ yang sesungguh­nya berupa program yang disimpan di dalam ROM yang ada di dalam IC AT89C2051.

Sistem tampilan 7 ruas

Untuk menampilkan waktu dipakai 4 buah tampilan 7 ruas LED yang dibentuk dengan IC2 dan IC3 (masing-masing IC berisikan 2 tampilan angka), dengan demikian untuk menampilkan 4 buah angka diperlukan 28 LED, kalau ke-28 LED ini dinyala-padamkan dengan cara biasa, maka diperlukan 28 saklar dan rangkaian menjadi rumit sekali. Cara yang umum dipakai adalah sistem tampilan 7 ruas yang di-multiplek seperti nampak dalam Gambar 1, sedangkan Gambar 2 memperlihatkan detil sistem tampilan ini.

Gambar 2
Sistem Tampilan 7 Ruas

Setiap tampilan angka dibentuk dengan 7 buah LED (Light Emitting Diode), masing-masing diode itu ditandai sebagai ruas ‘a’ sampai dengan ‘g’, anode dari ketujuh LED itu sudah dihubungkan jadi satu di dalam IC. Katode ruas ‘a’ dari angka puluhan jam dihubungkan dengan katode ruas ‘a’ dari angka satuan jam dan seterusnya. Demikian pula dengan ruas ‘b’; ruas ‘c’ dan lain sebagainya.

Saklar Ruas P10..P16 dipakai untuk menentukan ruas mana yang akan dinyalakan, misalkan untuk membentuk angka 1 maka saklar P11 (ruas b) dan saklar P12 (ruas c) dalam posisi ‘on’. Sedangkan Skalar Digit dipakai untuk menentukan tampilan angka mana yang dipakai, misalkan angka 1 tadi ingin ditampilkan pada tampilan puluhan jam, maka posisi skalar pada Q1.

Jika posisi ‘on’ pada Saklar Digit digilir dari Q1, Q2, Q3 dan Q4 kemudian kembali ke Q1 dan seterusnya secara cepat, maka angka 1 di atas akan nampak pada semua tampilan angka!

Selanjutnya, andaikan sebelum merubah posisi Saklar Digit kombinasi Skalar Ruas diatur terlebih dulu, maka angka yang tertampil dalam sistem tampilan 7 ruas ini bisa diatur dengan tepat.

Dalam Gambar 1 terlihat Saklar Ruas dibentuk dengan kaki P1.0 sampai kaki P1.6 AT89C2051, sedangkan Saklar Digit dibentuk dengan sebuah transistor PNP dan sebuah tahanan yang masing-masing dikendalikan lewat kaki P3.0 sampai kaki P3.3.

Proses pengaturan sistem tampilan seperti yang dibahas diatas, diatur oleh AT89C2051 lewat potongan program yang biasanya dinamakan sebagai ScanDisplay seperti berikut :

1 ScanDisplay:

2 MOV P1,RuasJam10

3 MOV P3,#%11110111

4 ACALL TungguSebentar

5 ;

6 MOV P1,RuasJam1

7 MOV P3,#%11111011

8 ACALL TungguSebentar

9 ;

10 MOV P1,RuasMenit10

11 MOV P3,#%11111101

12 ACALL TungguSebentar

13 ;

14 MOV P1,RuasMenit1

15 MOV P3,#%11111110

16 ACALL TungguSebentar

17 SJMP ScanDisplay

Potongan program di atas bisa dijelaskan sebagai berikut : RuasJam10, RuasJam1, RuasMenit10 dan RuasMenit1 merupakan variabel tempat menampung kombinasi ruas dari angka yang akan ditampilkan, isi dari variabel ini akan dirubah dibagian lain dari program sesuai dengan perubahan waktu. Isi variabel–variabel ini diumpankan langsung ke Port 1 (baris 2, 6, 10 dan 14 pada potongan program di atas), untuk mengendalikan Saklar Ruas.

Saklar Digit dibentuk dengan transistor PNP, jadi untuk meng-on-kan diperlukan tegangan ‘0’ pada salah satu kaki Port 3, seperti terlihat pada baris 3, 7, 22 dan 15. Perhatikan posisi angka ‘0’ pada keempat baris itu, akan nampak ‘0’ tersebut ber-‘jalan’ dari kiri ke kanan yang setara dengan Saklar Digit bergilir ‘on’ dari Q1 sampai Q4.

TungguSebentar merupakan sub-rutin yang berfungsi untuk menunda waktu (delay), agar angka yang ditampilkan bisa tertahan sesaat sebelum berganti. Pada baris 17, aliran program di alihkan kembali ke baris 1, sehingga potongan program ini akan bekerja terus menerus tanpa henti menampilkan angka.

Jam Digital

Jam Digital dalam proyek ini, sesungguhnya hanya berupa program. Pada dasarnya Jam Digital adalah sistem pencacah (counter) bertingkat, dimulai dari pencacah menit yang mencacah dari 0 sampai 59 dan melimpah kembali ke 0, dan pencacah jam dari 0 sampai 23 yang mencacah setiap kali ada limpahan dari pencacah menit, hal ini bisa direalisasikan dengan program berikut:

1 JamDigital:

2 INC Menit

3 MOV A,Menit

4 CJNE A,#60,Keluar

5 MOV Menit,#0

6 INC JAM

7 MOV A,Jam

8 CJNE A,#24,Keluar

9 MOV Jam,#0

10 Keluar:

11 RET

Menit dan Jam pada potongan program ini, adalah variabel yang berfungsi sebagai pencacah menit dan pencacah jam. Sub-rutin JamDigital ini akan dijalankan setiap menit sekali, sehingga perubahan nilai pada variable Menit dan variable Jam persis mencerminkan perubahan waktu.

Interupsi Timer

Setelah membentuk sub-rutin JamDigital di atas, persoalan berikutnya adalah bagaimana agar sub-rutin itu benar-benar bisa dijalankan satu kali setiap menit, untuk keperluan ini dipakai fasilitas timer yang dimiliki AT89C2051.

Jam Digital yang dibuat selalu menjalankan program ScanDisplay terus menerus tanpa henti, dengan mengggunakan fasilitas interupsi dari timer, program ScanDisplay di atas dihentikan sebentar setiap 50 mili detik, pada saat itu AT89AT2051 menggerakan untaian pencacah 20 dan pencacah 60, pencacah 20 akan melimpah sekali per detik, dan pencacah 60 akan melimpah sekali per menit. Pada saat terjadi limpahan pencacah 60, AT89C2051 akan menjalankan sub-rutin JamDigital di atas.

1 TimerInterrupt:

2 MOV TL0,#-50000

3 MOV TH0,#>-50000/256

4 DJNZ Pencacah20,Terus

5 MOV Pencacah20,#20

6 DJNZ Pencacah60,Terus

7 MOV Pencacah60,#60

8 ACALL JamDigital

9 Terus:

10 RETI

Baris 2 dan 3 di atas yang mempertahankan agar AT89C2051 menjalankan rutin TimerInterrupt setiap 20 mili detik, baris 4 sampai 7 merupakan untaian pencacah 20 dan pencacah 60, saat pencacah 60 melimpah pada baris 8 AT89C2051 menjalankan sub-rutin JamDigital.

Agar mekanisme interupsi timer ini bisa bekerja seperti apa yang diharapkan, pada awal program ditambahkan potongan program berikut :

1 ANL TMOD,#%11110000

2 ORL TMOD,#000001

3 MOV TL0,#-50000

4 MOV TLH,#-50000/256

5 SETB ET0

6 SETB EA

7 SETB TR0

Baris 1 dan 2 menentukan mode kerja dari Timer 0, Baris 3 dan 4 yang menentukan agar AT89C2051 menjalankan rutin TimerInterrupt setiap 20 mili detik, baris 5 mengaktipkan interupsi Timer 0, baris 6 mengaktipkan sistem interupsi AT89C2051 dan baris 7 menjalankan Timer 0. Bagian ini kelak akan dijelaskan lebih mendetil dalam artikel tersendiri.

Rangkaian Traffic Light

Berikut tahap-tahap dalam membuat rangkaian Traffic dengan AVR
Alat-alat yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:
1. ATMEGA-16
2. Crystal
3. 7Seg-Com-Cat-Green
4. 7Seg-Com-Cathode
5. BC107
6. Resistor
Langkah selanjutnya adalah melakukan simulasi dengan menggunakan beberapa software pendukung, software yang dibutuhkan adalah:
1. Proteus(ISIS 7 Professional)
2. Micro C(AVR).
Mari kita mulai untuk melakukan simulasi terlebih dahulu:
1. Buatlah rangkaian sesuai dengan gambar di bawah ini dengan menggunakan Software Proteus(ISIS 7 Profesional):
2. setelah selesai merangkai gunakan software Micro C(AVR) dengan mengetikkan kode sebagai berikut:
sbit red_1 at PORTA.B0;
sbit yellow_1 at PORTA.B1;
sbit green_1 at PORTA.B2;
sbit red_2 at PORTA.B3;
sbit yellow_2 at PORTA.B4;
sbit green_2 at PORTA.B5;
sbit green_a at PORTA.B6;
sbit red_a at PORTA.B7;
sbit green_b at PORTB.B0;
sbit red_b at PORTB.B1;
unsigned char a,b;
unsigned char segment (unsigned char input){
switch(input){
case 1:{return 0×06;break;}
case 2:{return 0x5B;break;}
case 3:{return 0x4F;break;}
case 4:{return 0×66;break;}
case 5:{return 0x6D;break;}
case 6:{return 0x7D;break;}
case 7:{return 0×07;break;}
case 8:{return 0x7F;break;}
case 9:{return 0x6F;break;}
case 0:{return 0x3F;break;}
}
}
void delay_green(void){
red_a=0;
green_b=0;
a=9;
b=0;
while(b!=10){
Delay_ms(1000);
b++;
PORTC=segment(a);
green_a=1;
red_b=1;
a–;
}
a=9;
}
void delay_red(void){
green_a=0;
red_b=0;
a=9;
b=0;
while(b!=10){
Delay_ms(1000);
b++;
PORTC=segment(a);
red_a=1;
green_b=1;
a–;
}
}
void main(void){
PORTA=0X00;
DDRA=0XFF;
PORTB=0X00;
DDRB=0X03;
PORTC=0X00;
DDRC=0XFF;
PORTD=0X00;
DDRD=0XFF;
while(1){
red_1=0;
red_2=1;
green_1=1;
delay_green();
green_1=0;
yellow_1=1;
Delay_ms(1500);
yellow_1=0;
red_1=1;
red_2=0;
green_2=1;
delay_red();
yellow_2=1;
green_2=0;
Delay_ms(1500);
yellow_2=0;
};
}

Profil Nattasha Nauljam

Nama: Nattasha Nauljam
Nickname: Nat, Natcha
Funny Nicknames: Yaiperng (ยัยเพิ้ง
Birthday: 16 September 1992
Kewarganegaraan: Thailand
Aktivitas: Actress, Musician, Singer
Education: Vocational Certificate (computer) from "Aksorn Technology Pattaya"
Talenta: Gitar, Menyanyi dan Penari Tradisional Thailand
Favourite: music, watching movies, cats
Artis Favorit: Muse, Clash, Dashboard
Klub Bola Favorite: Manchester United
Pakaian Tidur: Pajama dress long T-shirts or shorts
Kegiatan Sebelum Tidur: Bermain Musik
Fashion: jeans, sneakers, T-shirt shirt casual sometimes
Tinggi & Berat Badan: 166cm & 45kg
Movie: Suckseed (2011) a.k.a Ern
Awards: Best Personality from "4th Kon Pun R"
Yang di Benci : Hantu
Agama: Katolik

Simulasi LCD Pada Proteus

1. Buka program proteus, proteus yang saya pakai yaitu tipe 7.5 SP3
2. Klik “Pick from devices” pada keyword ketikkan “atmega16″ kemudian klik 2x device ATMEGA16 selanjutnya cari komponen yang lain yaitu potensi0 dengan nama device “POT-LIN” dan LCD dengan nama device “LM016L”L.
3. Buat rangkaian seperti berikut.
4. 
5. Membuat program yang akan dimasukkan pada ATMEGA16, disini saya menggunakan software codevision avr.
6. Buka Codevision, klik new–>file–>project
7. 
8. Pada tab Chip : ATmega16, Clock:12 MHz
9. 
10. Pada tab LCD : PORTC
11. 
12. Kemudian klik File–> Generate, Save and Exit
13. Beri nama sesuai selera
14. Pada while(1) ketikkan program sebagai berikut
15. 
16. Compile dengan menekan F9 atau klik menu project–> compile
17. Sehingga terbentuk file namafile.hex
18. Masukkan namafile.hex pada atmega16 dengan cara klik 2x dengan settingan sebagai berikut.
19. 
20. Run, maka hasilnya adalah sebagai berikut
21. 

Tutorial LCD Display with AVR GCC, Bascom AVR, and CodeVision

Sekarang saya akan membahas tentang menampilkan data ke LCD Display 16x2 dengan beberapa bahasa yang biasa dipakai, yaitu AVR GCC, Bascom AVR, dan Code Vision. Beberapa contoh ini hanya menampilkan tulisan sederhana, sehingga dapat dilihat perbedaannya antara ketiga bahasa pemrograman mikrokontroler tersebut. 

AVR GCC:

Pertama, pemrograman LCD dengan AVR GCC atau AVR Studio dengan bahasa C, setelah program AVR Studio dari Atmel tersebut dibuka, pilih New Project sbb:

Klik Next dan pilih AVR GCC, kemudian beri nama file yang diinginkan, jangan lupa tempatkan file tersebut di folder yang Anda inginkan juga dengan Browse folder pada Location:

Klik Next dan pada Debug Platform pilih AVR Simulator, dan pada Device pilih ATMega32:

klik finish.

Maka akan tampil form AVR GCC seperti ini:

Klik kanan pada Source File dan pilih Create New Source File sbb:

 dan beri nama project baru tsb dengan lcdlib.c sbb:

Kemudian isi kan lcdlib.c tersebut dengan source code disini.

Klik kanan pada Header dan pilih Create New Header File sbb:

 

 kemudian berinama header tsb dengan lcdlib.h dan isi dengan source codenya disini.

Pada file utama atau teslcd.c programnya adalah sbb:
;==================================================
;LCD PROGRAM AVR GCC
;PROGRAMMER: WAHYU RAHMANIAR
;COMPANY   :TECHNOLOGINATION
;==================================================

#include <avr/io.h>
#include <avr/pgmspace.h>
#include <util/delay.h>
#include "lcdlib.h"

const uint8_t Tampil1[] PROGMEM="LCD AVR Studio\0";
const uint8_t Tampil2[] PROGMEM="Technologination\0";
int main(void)
{
    LCDinit();//init LCD bit
    LCDclr();//bersihkan tampilan LCD
    CopyStringtoLCD(Tampil1, 0, 0);
    CopyStringtoLCD(Tampil2, 0, 1);
    LCDcursorOnBlink();
    _delay_ms(100);

}


Setelah itu lakukan pengaturan mikrokontroler dan crystal yang dipakai, dengan klik kanan teslcd.c kemudian pilih Edit Configuration Option:

 Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega32 dan crystal 8MHz, pengaturannya sbb:

Jangan lupa untuk Save program yang telah dibuat tadi, kemudian klik Build --> Build.


Rangkaian dan simulasinya adalah sbb:

download source code lengkap dan simulasinya dengan proteus.

Pada AVR Studio ini tidak ada library bawaan untuk LCD Display, sehingga kita harus menambahkan library sendiri, yaitu lcdlib.c dan lcdlib.h, karena open source dan bersifat bebas library tsb tidak harus seperti yang saya contohkan ini, ada berbagai macam library versi yang lain. Hanya saja library saya ini sudah cukup lengkap, dapat dilihat pada lcdlib.c sudah terdapat fungsi-fungsi seperti membuat karakter sendiri, cursor blink, cursor on, cursor left, cursor right, dsb.

BASCOM AVR:
Kedua,  pemrograman LCD dengan Bascom AVR. buka File --> New dan tampil form utama Bascom AVR sbb:

Kemudian tulisankan listing program dibawah ini:

'==========================================================
'LCD BASCOM AVR
'PROGRAMMER : WAHYU RAHMANIAR
'COMPANY    : TECHNOLOGINATION
'==========================================================

$regfile = "m32def.dat"
$crystal = 8000000

Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portd.4 , Db5 = Portd.5 , Db6 = Portd.6 , Db7 = Portd.7 , E = Portd.2 , Rs = Portd.0
Config Lcd = 16 * 2

Dim Y As Integer

Do
Cls
Cursor Off
Locate 1 , 1
Lcd " LCD Bascom AVR"
Locate 2 , 1
Lcd "Technologination"
Wait 2
Loop

Setelah itu simpan filenya, dan Compile atau F7.

Jika ada pilihan seperti ini, pilih yes:

Rangkaian skematiknya sbb:

Jika ingin membuat tulisan bergerak kekiri, listing programnya seperti ini:

Cls
Cursor Off
Locate 1 , 1
Lcd "    TEST LCD BASCOM AVR"
For Y = 1 To 20
   Shiftlcd Left
   Waitms 500
   Next
   Cls

Kelebihannya pada Bascom AVR ini juga dapat membuat karakter sendiri dengan Tools --> LCD Designer, maka akan muncul form LCD designer, dan klik kotak sehingga membentuk karakter yang diinginkan, misalnya karakter "Love" berikut:

setelah di klik ok, akan muncul listing:
Deflcdchar ? , 32 , 10 , 31 , 14 , 4 , 32 , 32 , 32         ' replace ? with number (0-7)'

yang berarti ganti "?" dengan angka 0-7, misalnya kita ganti menjadi angka 1, menjadi:
Deflcdchar 1 , 32 , 10 , 31 , 14 , 4 , 32 , 32 , 32   

Kemudian diselipkan ke dalam program LCD berikut:

Cls
Cursor Off
Locate 1 , 1
Lcd chr(1); "LCD Bascom AVR"; chr(1)
Locate 2 , 1
Lcd "Technologination"
Wait 2

Hasil simulasinya menjadi seperti ini:

Simulasi dan source code-nya dapat didownload disini.


CODE VISION AVR:
Ketiga, pemrograman LCD display dengan CodeVision atau CV AVR. Buka program CV AVR, lalu pilih File --> New --> Project, sbb:

Untuk Confirm pilih YES, kemudian akan tampil CodeWizardAVR sbb:

Pilih Chip ATMega32 dan Clock 8MHz. Lalu pilih LCD dan pilih LCD Port --> PORTD dan Chars/Line --> 16, sbb:

 

Berbeda dengan AVR GCC dan Bascom AVR, RW pada CV AVR ini dihubungkan k eport mikrokokontroler, dan pengaturannya ditentukan seperti gambar diatas.

Setelah selesai pengaturan, pilih File --> Generate, Save, and Exit:

Maka akan tampil form CV AVR sbb:

Pada bagian pemanggilan library tambahkan #include<delay.h> sbb:

Program dituliskan didalam while(1) sbb:

Ketikkan listing program seperti ini:
while (1)
      {
        lcd_init(16);
        lcd_clear();
        lcd_gotoxy(0,0);
        lcd_putsf(" LCD CodeVision");
        lcd_gotoxy(0,1);
        lcd_putsf("Technologination");
        delay_ms(2000);
      };
}
Setelah itu simpan semua file, dan pilih Project --> Build All:

Hasil simulasinya seperti gambar dibawah ini:

 SUMBER

 

Menampilkan Karakter dan Angka pada LCD

Posting kali ini saya akan memberikan tutorial menampilkan karakter pada LCD menggunakan software compiler CodeVision AVR.

Terlebih dahulu kita membuat simulasi di proteus, seperti gambar dibawah ini :

Terlebih dahulu kita setting code visionnya :

ketikkanlah syntax berikut :
while (1)
      {
      // Place your code here
      lcd_gotoxy(0,0);
      lcd_putsf("=SELAMAT DATANG=");
      lcd_gotoxy(0,1);
      lcd_putsf("=0123456789=");

      };
}

untuk program running text, ketik syntax berikut :

#include <mega16.h>
#include <delay.h>
#include <string.h>

// Alphanumeric LCD Module functions
#asm
   .equ __lcd_port=0x15 ;PORTC
#endasm
#include <lcd.h>

// Declare your global variables here
char buffer_lcd[]=" SELAMAT DATANG DI BLOG BELAJAR ELEKTRONIKA PRAKTIS                TERIMA KASIH                     ";
char lcd_number = 16;
void main(void)
{
unsigned int a,b,c;
unsigned int data_len  = strlen(buffer_lcd);

// LCD module initialization
lcd_init(16);

while (1)
      {
      // Place your code here
      lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("  RUNNING TEXT  ");
for (a=lcd_number; a>=0; --a){
    if (a > lcd_number)break;
    lcd_gotoxy(a,1);
    for (b=0; b<(lcd_number-a); b++){
        lcd_putchar(buffer_lcd[b]);
        }
    delay_ms(10); //ubah untuk kecepatan pergeseran text
    }; 
c=0;     
for (a=0; a<=data_len; a++){
    c++;
    lcd_gotoxy(0,1); 
    for (b=0; b<16; b++){
        if (buffer_lcd[b+c] == NULL){
            return;
            }
        lcd_putchar(buffer_lcd[b+c]);
        }
    delay_ms(10);
      };
      }
}
maka hasilnya :

SUMBER