IMPLEMENTASI MIKROKONTROLLER AVR ATMEGA16 PADA PERANCANGAN GAME PADUCA (PASSWORD EDUCATION)
Naskah Publikasi
diajukan oleh BASUKI 08.11.2399
Kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA 2012
IMPLEMENTATION MICROCONTROLLER AVR ATMEGA16 AT DESIGNING EDUCATION GAME PADUCA (PASSWORD EDUCATION)
IMPLEMENTASI MIKROKONTROLER AVR ATMEGA16 PADA PERANCANGAN GAME PADUCA (PASSWORD EDUCATION)
BASUKI Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM YOGYAKARTA
ABSTRACT Education is an absolute must to apply to a people who want the future of the nation has ideals to advance to compete and thrive. Role and the tools needed for more effective and efficient in the application of education. Writing this essay will briefly describe the application of microcontrollers in making a game that relates to the field of education. This education game utilizes a keypad, LCD and relay and also microcontroller. LCD will display some of the questions to be answered by the user. Users can input the answers via keypad. After all the questions answered over, the relay will be active for connecting electrical devices that are controlled. All electronic devices were able to work because it is controlled by a microcontroller. This is as well as chip microcontroller multipurpose utilization of the present proved very helpful in the development and progress, especially the world of technology. And examples of real implementations are still many more that could be exploited as much as possible from a microcontroller. In writing this paper the authors use the Bascom programming language to program the microcontroller ATmega16. And Eagle software for schematic and layout drawing for the PCB.
Keyword : Microcontroller, Education Games, Elektronic, Bascom, ATMega16.
1.
Pendahuluan
Perkembangan teknologi di bidang informasi mendorong setiap instansi atau perusahaan untuk tetap mengikuti perkembanganya, terutama berkenaan dengan perkembangan teknologi informasi yang ada hubungannya dengan kegiatan belajar mengajar. Perkembangan teknologi informasi telah memberikan kontribusi yang cukup berarti dalam meningkatkan kegiatan pendidikan khususnya dalam hal belajar mengajar yang memberi dukungan terhadap potensi yang dimiliki generasi muda penerus bangsa ini. Berdasarkan pada uraian di atas pemanfaatan teknologi informasi dalam suatu aktivitas pendidikan merupakan hal yang cukup penting. Begitu pentingnya hampir setiap sistem pendidikan memerlukan penunjang teknologi yang efektif dan efisien. Tidak cukup apabila seorang pelajar hanya belajar di bangku sekolah saja. Di rumah pun juga harus diberi tambahan – tambahan agar perkembangan pemikiran seorang pelajar lebih terasah lagi. Kreatifitas dan kecakapan alat bantu untuk memicu semangat belajar bagi mereka. Seorang pelajar akan merasa jenuh dengan suasana belajar yang kurang menyenangkan. Apalagi jika mereka belajar dengan paksaan orang tua, maka perasaan tidak nyaman lah yang ada di benak mereka. Konsentrasi belajar akan berkurang. Orang tua harus memikirkan bagaimana seorang anak mau belajar tanpa disuruh sekalipun. Serangkaian perangkat elektronik dengan penerapan yang tepat dapat menciptakan teknologi yang sangat bermanfaat untuk kemajuan di segala bidang. Seperti Mikrokontroller, mikrokontroler sekarang ini sudah banyak dapat kita temui dalam berbagai peralatan elektronik, misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telepon digital, televisi, mainan anak – anak, dan masih banyak lagi. Mikrokontroler juga dapat kita gunakan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk pengendalian suatu alat, otomasi dalam industri dan lain-lain. Keuntungan menggunakan mikrokontroler adalah harganya murah, dapat diprogram berulang kali, dan dapat diprogram sesuai dengan keinginan kita. 2.
Landasan Teori
2.1
Hardware Hardware adalah suatu perangkat yang dapat dilihat fisiknya dan dapat diraba
serta dirasakan.1 Hardware 1
dalam implementasi mikrokontroller avr atmega 16 pada
Winoto.Andi, 2010 "Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/8535 dan Pemrogramanya dengan Bahasa C pada WinAVR", Penerbit Informatika, Bandung
perancangan game edukasi Paduca (Password Education) ini hanya terdiri atas satu bagian saja, yaitu bagian elektronis. Bagian elektronis ini terdiri dari komponen-komponen elektronika yang terangkai sedemikian rupa sehingga bisa mendukung kinerja pada perancangan game edukasi Paduca (Password Education). Bagian elektronis dalam perancangan game Paduca ini memiliki beberapa komponen utama yang akan membangun sistem game ini, yaitu mikrokontroler, LCD,keypad, relay dan catu daya.
2.2
Software
Pengembangan sebuah sistem menggunakan mikrokontroler AVR buatan Atmel pada perancangan game edukasi Paduca ini menggunakan software Basic Compiler (BASCOM). Bascom disini berfungsi untuk membuat program yang akan dimasukkan ke mikrokontroler atmega16. Untuk membuat layout PCB untuk game Paduca ini menggunakan software eagle. BASCOM dikembangkan oleh MCS Electronics, dan merupakan BASIC compiler. Program yang dibuat dalam bahasa BASIC, akan di – kompilasi menjadi machine code, untuk kemudian dimasukkan ke dalam mikrokontroler melalui sebuah programmer. 2 Saat ini, sesuai dengan referensi dari situs web MCS Electronics, BASCOM baru mendukung mikrokontroler keluarga MCS51 (BASCOM-8051) dan keluarga AVR (BASCOM-AVR), keduanya produk dari Atmel Corp. Beberapa alasan mengapa memakai bahasa basic adalah : a.
Basic adalah bahasa yang paling popular saat ini.
b.
Basic adalah bahasa pemrograman yang memiliki fleksibilitas
c.
Basic adalah bahasa yang mudah dipahami
Untuk pembuatan layout PCB mrnggunakan Eagle (Easily Applicable Graphical Layout Editor) merupakan salah satu freeware untuk skematik dan PCB yang powerfull. Software ini memiliki kelebihan yaitu pada library-nya banyak sekali device yang disediakan dan yang kedua adalah kita bisa membuat schematicnya terlebih dahulu sebelum membuat boardnya. Setelah menggambar skematik dari sebuah rangkaian elektronika kita bisa langsung mengkonversinya menjadi PCB, hanya dengan beberapa klik saja kita bisa mendapatkan gambar PCB yang sangat bagus sesuai dengan yang kita inginkan. Selain itu juga ada fasilitas auto route yang bisa mencari jalur PCB dengan otomatis.
2
Iswanto, 2008 “Desain dan Implementasi Desain Embeded Mikrokontroler ATMega8535 dengan Basaha Basic”, Penerbit Gava Media, Yogyakarta
3.
Perancangan Sistem
Dalam merancang game edukasi Paduca (Password Education) dan penerapan mikrokontroler AVR ATMega16 sebagai otak pengendalinya ini harus digambarkan terlebih dahulu menggunakan blok diagram tentang konfigurasi dan pengawatan yang akan diterapkan. Hal ini akan sangat membantu dalam mengidentifikasi kesalahan serta kelemahan apabila terjadi kemungkinan kegagalan dalam perancangannya. Selain itu blok diagram juga akan sangat membantu dalam pemahaman perancangan sistem yang akan dilakukan. Gambar 3.1 di bawah ini menunjukkan blok diagram sistem kerja pada game edukasi Paduca (Password Education). Terdapat berbagai metode antarmuka untuk beberapa perangkat baik keypad maupun lcd display menuju ke pengendali utama berupa mikrokontroler. Yang perlu diperhatikan adalah masalah penjadwalan (waktu) atau pengurutan dalam melakukan antarmuka pada tiap – tiap perangkat oleh mikrokontroler agar tidak terjadi kesalahan pembacaan atau pengendalian perangkat. Pengendali utama berupa mikrokontroler berfungsi sebagai inisisator antarmuka, sehingga untuk pembacaan keypad maupun lcd display dilibatkan di awal dan di akhir proses kerja. Khusus untuk pengendalian relay oleh mikrokontroler, dilakukan hanya saat setelah proses pembacaan keypad dan lcd display selesai sesuai yang telah terprogram dan antar muka dilakukan secara kontinyu. LCD
KEYPAD
MIKROKONTROLER
RELAY
Gambar Blok Diagram Perancangan Sistem
A.)
Prinsip Kerja Pada bagian ini akan diuraikan secara keseluruhan maupun sub sistem
komponen penyusun seperti yang terlihat pada Gambar 3.1 di atas. Terdapat beberapa pembagian prinsip kerja yang akan dijelaskan, yaitu :
a. Catu Daya
Catu daya ini bertugas mencatu tegangan yang dibutuhkan oleh rangkaian. Menurunkan tegangan yang berasal sumber PLN menjadi 7.5 volt AC setelah
melalui transformator diubah menjadi DC setelah melalui bridge dioda dan kemudian diturunkan lagi menjadi 5 volt setelah melalui IC regulator L7805. Tegangan 5 volt DC ini telah memenuhi tegangan maksimal yang dibutuhkan mikrokontroler dan perangkat lainya.
b. Keypad Keypad merupakan salah satu komponen elektronika berupa papan tombol – tombol. Dalam perancangan game edukasi Paduca ini akan menggunakan keypad tipe 4x3. Keypad berfungsi untuk memasukan data, lebih spesifiknya yaitu untuk memasukkan jawaban dari pertanyaan – pertanyaan yang muncul pada LCD.
c.
Mikrokontroler
Mikrokontroler yang digunakan pada perancangan game edukasi Paduca ini menggunakan mikrokontroler avr ATMega16. Mikrokontroler ini berfungsi sebagai pusat pengendali dari semua sistem. Mengendalikan data masukan dari keypad, papan tampilan pada LCD dan pengendalian relay sebagai saklar tegangan yang akan di suply ke stop kontak.
d. LCD LCD berfungsi untuk menampilkan pertanyaan – pertanyaan dan informasi yang telah di inputkan ke dalam mikrokontroler.
e. Relay Relay berfungsi sebagai saklar elektromagnetis penghubung tegangan menuju stop kontak. Kerja dari relay ini dikendalikan oleh mikrokontroler. Relay bekerja setelah semua pertanyaan – pertanyaan yang muncul pada LCD selesai terjawab semua dengan benar.
f.
Stop Kontak
Stop kontak disini berfugsi sebagai penghubung tegangan yang telah tersalur melalui relay menuju perangkat yang akan dikendalikan. Board utama ini digunakan untuk meletakkan komponen – komponen elektronis yang akan dikendalikan oleh mikrokontroller ATMega16. Board utama ini juga akan mengaliri tegangan masing – masing komponen sesuai dengan yang dibutuhkan oleh masing – masing komponen.
Gambar skematik board utama game Paduca
4.
Hasil dan Pembahasan
Rangkaian board mikrokontroler merupakan subuah papan PCB yang terdapat IC (Integrated Circuit) mikrokontroler, pengubah fase dan regulator. Board ini dipasang di dalam box Paduca yang dikemas untuk keseluruhan perangkat elektronika. Board mikrokontroler ini difungsikan sebagai “otak” atau pusat pengendalian secara keseluruhan system kerja dari system Paduca ( Password Education ). IC yang digunakan sebagai otak itu adalah mikrokontroler ATMega16. Mikrokontroler ATMega16 ini yang akan membaca pulsa yang diberikan dari system inputan berupa keypad. Kemudian mikrokontroler ATMega16 mengirimkan data yang akan ditampilkan berupa informasi pada layar LCD 2x16 karakter. Board ini juga akan digunakan untuk interfacing dengan computer dan digunakan untuk pengendalian. Dalam board ini terdapat beberapa pin terminal yang digunakan untuk menghubungkan rangkaian mikrokontroler ke dalam IC downloader. IC downloader menghubungkan antara mikrokontroler ATMega16 dengan USB Bus pada komputer.
Program yang dibuat dari komputer akan dikirimkan melalui IC downloader yang sudah terhubung pada komputer dan pin yang tersedia di board mikrokontroler. Pengujian pada sistem ini merupakan pengujian sistem secara keseluruhan fisik dari sistem yang sudah jadi. Pengujian meliputi pengujian kontrol memasukkan jawaban melalui keypad. Kontrol pada keypad mempengaruhi juga performa dari game Paduca ini. Kwalitas keypad juga mempengaruhi kelancaran sistem ini. Keypad dengan kwalitas buruk akan susah untuk memasukkan jawaban. Kalau bisa untuk memasukkan jawaban nantinya angka yang masuk akan muncul ganda. Pengujian berikutnya adalah pada tampilan LCD. Tampilan LCD ini akan mempengaruhi kenyamanan user pada saat menggunakanya. Pengujian ketiga yaitu kemudahan dalam penggunaan. Dari pengujian ini akan diketahui siapa saja yang mudah memahami cara pemakaian sistem ini. Percobaan atau pengujian penggunaan ini menunjukkan kinerja dari Game Paduca pada kondisi siap pakai. Pengujian yang dilakukan meliputi menampilkan pertanyaan, menjawab pertanyaan dan hasil akhir. Pengujian untuk menampilkan pertanyaan ini melibatkan LCD 2x16 karakter berfungsi sebagai media untuk menampilkan pertanyaan. Pada pengujian ini akan menunjukkan bagaimana LCD bisa menampilkan pertanyaan – pertanyaan yang sudah dimasukkan ke mikrokontroler. Tingkat kecerahan LCD bisa diatur melalui komponen potensiometer yang sudah terpasang pada board mikrokontroler. Pengujian untuk menjawab pertanyaan ini melibatkan keypad dan LCD. Keypad berfungsi untuk memasukkan jawaban yang akan dimasukkan oleh pengguna. LCD akan menampilkan semua jawaban yang dimasukkan melalui keypad. Jawaban sudah diatur dalam program yang sudah dimasukkan dalam mikrokontroler. Apabila jawaban benar maka akan meminta untuk memasukkan jawaban berikutnya sampai pertanyaan terakhir. Apabila jawaban salah, pengguna dapat menekan tombol reset untuk mengulangi memasukkan jawaban mulai dari awal lagi.
5.
Penutup
Dari hasil perancangan alat ini diharapkan dapat bermanfaat dan bisa membangun kreatifitas digital untuk kemakmuran bangsa. Dengan adanya alat ini diharapkan dapat meningkatkan kesadaran untuk terus belajar, sehingga terhindar halhal yang membahayakan bangsa yaitu runtuhnya negara karena kebodohan generasi mudanya, dan Mikrokontroler sebagai chip serbaguna masa kini ternyata sangat membantu dalam pengembangan dan kemajuan khususnya dunia teknologi. Serta contoh implementasi nyata yang masih banyak lagi yang dapat dikembangkan semaksimal mungkin dari sebuah mikrokontroler. Semoga karya ini dapat bermanfaat.
DAFTAR PUSTAKA http://avrhelp.mcselec.com/index.html: diakses 10 November 2011 Winoto.Andi, 2010 "Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/8535 dan Pemrogramanya dengan Bahasa C pada WinAVR", Penerbit Informatika, Bandung Iswanto, 2008 “Desain dan Implementasi Desain Embeded Mikrokontroler ATMega8535 dengan Basaha Basic”, Penerbit Gava Media, Yogyakarta
