Cara Instalasi Modul 8×8 Dot Matrix ke Modul Mikrokontroler Arduino

Penjelasan Singkat:

Modul 8×8 Dot Matrix merupakan modul display yang menggunakan Modul Dot Matrix 8×8 yang dikontrol oleh IC Shift Register 74HC595 sebagai komponen drivernya, modul ini dijalankan dengan cara multiplexing / multiplexed display. Modul ini beroperasi pada tegangan 5V, artinya modul ini dapat langsung dihubungkan ke mikrokontroler tanpa perlu ada tambahan komponen lainnya.
Skematik dari rangkaian modul Dot Matrix Ini Dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Pengendalian modul ini dapat dilakukan dengan menggunakan modul mikrokontroller, baik menggunakan modul mikrokontroller minimum system biasa, maupun menggunakan modul arduino, untuk pengendalian menggunakan modul Arduino dapat menghubungkan modul seperti pada gambar berikut ini.

Modul bluetooth yang terlihat pada gambar di atas adalah modul Bluetooth HC-05. Modul ini sifatnya “optional/tidak wajib”, karena tanpa modul bluetooth itupun, sistem akan tetap dapat berfungsi tanpa masalah. Namun, modul bluetooth akan memberi fitur tambahan dan kemudahan dalam mengubah parameter di dalam softwarenya, seperti:

Mengubah Jumlah Kolom Display (Apabila anda mengkaskade modul, parameter ini harus diubah untuk menyesuaikan jumlah modul yang digunakan)
Mengubah Jumlah Baris Display
Mematikan / Menyalakan Display
Mengubah Kecepatan Scrolling
Mengubah Text yang ditampilkan
Menyimpan Konfigurasi dan Text di dalam EEPROM

Apabila kita tidak menggunakan modul bluetooth, maka setiap kali kita akan mengubah parameter diatas, maka anda harus melakukan flashing/program ulang kepada mikrokontrolernya.

Kemampuan Cascade

Modul 8×8 Dot Matrix ini bisa di cascade/di seri sampai maksimum 30 buah modul (Jumlah Keterbatasan Software), namun sangat disarankan agar tidak menghubungkan modul ini melebihi dari 20 buah, agar tegangan suplai pada modul yang paling terakhir tidak terlalu kecil dan agar modul bisa tetap berjalan dengan stabil.
Cara menghubungkan modul ini dapat dilihat pada gambar dibawah

Firmware Mikrokontroler

Firmware Contoh yang digunakan adalah firmware “Scrolling Text” yang bisa digunakan untuk mikrokontroler Atmel AVR, tetapi untuk memudahkan dalam pengopersiannya, firmware dibagi menjadi 2 macam, yang satu untuk digunakan di dalam Arduino IDE, dan yang satu lagi untuk digunakan di dalam avr-gcc (WinAVR). Kedua dari software itu pada dasarnya sama saja, hanya saja penulisan dan library yang digunakan sedikit berbeda untuk menyesuaikannya dengan masing masing software.

Penjelasan Silkscreen Pada Modul dan hubungannya dengan parameter di Firmware

Silkscreen Pada Hardware

VCC
GND
CDA (Col Data)
CSH (Col Shift)
CST (Col Store)
RDA (Row Data)
RSH (Row Shift)
RST (Row Store)

Parameter Pada Firmware

–
–
HC595_COL_DS
HC595_COL_SHCP
HC595_COL_STCP
HC595_ROW_DS
HC595_ROW_SHCP
HC595_ROW_STCP

Penjelasan

Tegangan Suplai
Ground Suplai
Kaki Data Input pada IC Kolom
Kaki SHCP pada IC Kolom
Kaki STCP pada IC Kolom
Kaki Data Input pada IC Baris
Kaki SHCP pada IC Baris
Kaki STCP pada IC Baris

Arduino IDE

Firmware yang diberikan untuk modul arduino dapat langsung di Verify dan di Upload ke dalam arduino, tapi ada beberapa parameter yang bisa diubah untuk menyesuaikan dengan modul ke Arduino, yaitu:

//Definisi PIN pada arduino yang digunakan pada Mikrokontroler untuk berkomunikasi dengan Shift register
//Sesuaikan Parameter ini dengan koneksi pada arduino anda
#define HC595_COL_DS 2
#define HC595_COL_SHCP 3
#define HC595_COL_STCP 4
#define HC595_ROW_DS 5
#define HC595_ROW_SHCP 6
#define HC595_ROW_STCP 7
#define LED 13

Kita dapat menyesuaikan pin yang digunakan program untuk menyesuaikannya dengan koneksi ke modul Arduino yang telah dicoba dan kompatibel dengan program ini adalah:

Arduino Uno R3
Arduino Duemilanove
Arduino Nano
Arduino Pro mini
Arduino Pro
Arduino Fio
Arduino Lilypad

WinAVR

Firmware dalam bentuk file .zip yang diberikan untuk WinAVR berisi Makefile yang telah dikonfigurasi dan library yang diperlukan di dalam program. Proses compile program dapat dilakukan menggunakan Programmers Notepad yang disertakan di dalam setiap instalasi WinAVR dengan menggunakan perintah Tools>Make All, dan setelah itu File “main.hex” dan “main.eep” yang ada di dalam folder siap untuk di upload ke mikrokontroler menggunakan programmer pilihan anda.

Di dalam program ini ada beberapa variabel yang bisa diubah untuk penyesuaian hubungan antara modul dengan mikrokontrolernya, yaitu:

//Definisi PORT dan DDR yang digunakan untuk berkomunikasi dengan Shift Register Bagian Kolom(COL) dan Baris(ROW)
#define HC595_COL_PORT PORTB
#define HC595_COL_DDR DDRB
#define HC595_ROW_PORT PORTB
#define HC595_ROW_DDR DDRB
//Definisi PIN yang digunakan pada PORT diatas
#define HC595_COL_DS 0
#define HC595_COL_SHCP 1
#define HC595_COL_STCP 2
#define HC595_ROW_DS 3
#define HC595_ROW_SHCP 4
#define HC595_ROW_STCP 5

Parameter diatas ada sedikit berbeda dari parameter pada Firmware arduino. Pada firmware untuk WinAVR, difinisi PORT dibagi menjadi 2, yaitu PORT kolom (COL) dan PORT baris (ROW), sehingga pada definisi diatas cara membacanya adalah:

“HC595_COL_DS” terhubung dengan kali Mikrokontroler pada pin PORTB 0
“HC595_COL_SHCP” terhubung dengan kali Mikrokontroler pada pin PORTB 1
“HC595_COL_STCP” terhubung dengan kali Mikrokontroler pada pin PORTB 2
“HC595_ROW_DS” terhubung dengan kali Mikrokontroler pada pin PORTB 3
“HC595_ROW_SHCP” terhubung dengan kali Mikrokontroler pada pin PORTB 4
“HC595_ROW_STCP” terhubung dengan kali Mikrokontroler pada pin PORTB 5

Anda dapat menyesuaikan Parameter firmware diatas untuk dapat menyesuaikan dengan koneksi ke modul.
Untuk Koneksi Modul Bluetooth ke Mikrokontroler AVR, dapat menghubungkannya ke kaki Tx/Rx pada mikrokontroler

Tx AVR > RX Bluetooth Module
Rx AVR < TX Bluetooth Module
Tipe AVR yang telah dicoba dan kompatibel dengan Firmware ini adalah

ATmega8 (Dengan Sedikit Pengubahan Pada Inisialisasi Timer)
ATmega16 (Dengan Sedikit Pengubahan Pada Inisialisasi Timer)
ATmega32 (Dengan Sedikit Pengubahan Pada Inisialisasi Timer)
ATmega168
ATmega328p

Parameter Display

Pada kedua firmware ada beberapa variabel yang berfungsi untuk mengubah parameter display, variabel tersebut adalah:

volatile uint8_t DISP_COL_CNT = 8;
volatile uint8_t DISP_ROW_CNT = 8;
volatile uint16_t Scr_Speed = 100;
char text[Text_Size]=”Not Configured”;

“DISP_COL_CNT” adalah variabel yang berhubungan dengan jumlah modul yang di cascade, nilai dari variabel ini adalah 8 x Jumlah modul yang di gunakan (misal pakai 4 modul, maka nilainya = 8 x 4=32).
“DISP_ROW_CNT” adalah variabel yang berhubungan dengan banyaknya baris yang ada di dalam modul, nilai default = 8, mohon tidak diubah, karena modul yang digunakan hanya memiliki 8 baris.
“Scr_Speed” adalah variabel yang menentukan delay dari scrolling text display. Nilai variabel ini diperkecil untuk mempercepat scrollingdan diperbesar untuk memperlambat kecepatan scrolling.
“text[Text_Size]” adalah variabel yang berisi text yang akan ditampilkan. Untuk mengubah tampilan display, ubahlah text yang berada di dalam tanda petik (“”)

Modul Bluetooth

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bahwa modul bluetooth itu akan memudahkan dalam pengaturan parameter display karena pengaturan parameter dapat dilakukan menggunakan smartphone dengan sistem operasi android yang telah terinstall software “Dot_Matrix” (Aplikasi ada dibagian Download). Untuk menghubungkan modul bluetooth ke smartphone, langkah langkahnya adalah sebagai berikut:

Nyalakan Bluetooth pada smartphone
Search modul bluetooth yang terhubung ke mikrokontroler/arduino
Pair dengan modul bluetooth pada mikrokontroler/arduino tersebut (biasanya passkey default = 1234)
Buka Aplikasi Dot_Matrix
“Pilih Select BT Module”
Pilih Modul Bluetooth yang telah anda pairing sebelumnya

Setelah proses pairing terjadi, anda bisa mengubah parameter display (Pada bagian Configuration) dan display text (Pada bagian Advanced) dari smartphone kita dan kita juga dapat menyimpan nilai konfigurasi parameter yang telah terkirim ke EEPROM mikrokontroler, agar nilai tersebut tidak berubah meskipun mikrokontroler telah dimatikan.