Muhammad Gabril Thariq: UTS Soal 2

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar teori

4. Percobaan

5. Video

6. Link download

UTS nomor 2:

Rancanglah dan simulasikan suatu rangkaian aplikasi(Tidak boleh sama dengan kelompok lain) sederhana
sistem minimum 8086 yang terdiri dari:
a. uP 8086
b. RAM 6264
c. ROM 27128
d. PPI 8255
e. Input switch dan output led
f. serta komponen pendukung lainnya.

1. Tujuan [Kembali]

Merancang dan simulasikan suatu rangkaian aplikasi sederhana sistem minimum 8086 yang terdiri dari uP 8086, RAM 6264, ROM 27128, PPI 8255, Input switch dan output led.

2. Komponen [Kembali]

8086

74LS138

74HC373

74LS245

RAM 6264

ROM 27128

PPI 8255

Switch

Push button

Dioda

Kapasitor

Resistor

LED

3. Dasar teori [Kembali]

Mikroprosesor

Mikroprosesor 8088 adalah mikroprosesor yang mempunyai dua pilihan operasi yaitu dalam sistem minimum atau sistem maksimum. Perbedaan utama dalam dua pilihan ini adalah mikroprosesor pada sistem minimum tidak menggunakan IC co-processor 8087 dan sebaliknya mikroprosesor pada sistem maksimum memakai IC co-processor 8087. Sistem minimum 8088 selain perangkat hardware juga memerlukan perangkat software untuk menjalankan sejumlah instruktur program dan data.
Mikroprosesor 8088 merupakan prosesor dengan register internal 16 bit yang dapat menangani peripheral 8 bit. Pada saat mikroprosesor 8088 diproduksi dengan kemampuan peripheral 8 bit dan sesuai kebutuhan pasar industri saat itu yang baru membutuhkan peripheral 8 bit sehingga mikroprosesor 8088 lebih dikenal daripada mikroproses 8086.
Mikroprosessor 8088 maupun 8086 mempunyai kelebihan dibandingkan prosesor lainnya seperti Zilog, Motorola dan lain-lain karena memiliki instruksi transfer data yang jauh lebih lengkap dan dapat mengakses memori sebesar 1 Mega byte. Selain itu, setiap instruksi pada 8088 dapat dilaksanakan pada 8086 dan sampai mikroprosesor saat ini yang banyak dipakai di PC yang berstandardkan prosesor Intel tanpa ada perubahan sama sekali.

Adapun perangkat sistem minimum 8088 yaitu:
a. Unit CPU ( Central Processing Unit ) yaitu tempat pengolahan data berupa operasi logika maupun operasi arithmatik yang dilakukan dalam register-register 16 bit, antara lain register dasar AX,BX, CX, DX; register Pointer dan Index SI, DI, SP,BP; Register Segment CS, DS, SE, SS dan Register Flag IP. Rangkaian mikroprosesor 8088 dilengkapi dengan:
a. IC 8284 yang merupakan Generator Sinyal Persegi dan rangkaian kristal serta rangkaian Reset.
b. Rangkaian Buffer menggunakan IC 74LS240 yang berfungsi menaikkan Fan-out bus data receiver maupun transmiter untuk dibebani ke rangkaian aplikasi atau slot-slot pengembangan.
c. Rangkaian Latch menggunakan IC 74LS373 yang berfungsi untuk menahan bit-bit address A7 – A0 yang multipleks dengan data.
d. Rangkaian dekoder untuk sinyal kontrol RD & WR menggunakan IC 74LS138 yang menghasilkan sinyal kontrol memori MEMR & MEMW dan sinyal kontrol I-O IOR & IOW.
e. Unit Memori (RAM dan ROM) yaitu ROM 2716, 2732, 2764 atau 27128 digunakan sebagai tempat penyimpanan data / program secara permanan dan RAM 6116 6232, 6264, atau 62128 digunakan sebagai tempat penyimpanan data sementara selama CPU tidak diReset atau tegangan supply tidak putus. Untuk saat ini, ROM bersifat EEPROM yaitu data / program dapat ditulis dan dihapus dengan memberikan suatu tegangan tertentu ke IC tersebut. Unit memori dilengkapi dengan rangkaian dekoder IC 74LS139 atau 74LS138 untuk menghasilkan sinyal kontrol CS (chip select) bagi RAM dan ROM.
f. Unit Input Output (PPI 8255, PIT 8253, PIC 8259 maupun AD/DA Converter) yaitu digunakan mikroprosesor untuk dapat berhubungan dengan peripheral luar seperti switch, keypad, 7-segment, Dot-matrik, LCD, motor DC dan lain-lain. Unit I-O dilengkapi dengan rangkaian dekoder IC 74LS139 atau 74LS138 untuk menghasilkan sinyal kontrol CS (chip select) I/O.
Sedangkan perangkat lunak (software) adalah berupa program yang terdiri dari instruksi dan data. Untuk mikroprosesor 8088 menggunakan program assembler 8088 versi DOS atau dapat menggunakan versi baru yaitu versi windows simulator asm86.
Aplikasi utama sistem minimum 8088 yang akan dibahas di buku ini adalah kontrol suhu ruangan menggunakan komponen aplikasi seperti sensor suhu dengan display dot-matrik disamping komponen yang sudah dibahas di buku teknik Interface
Adapun diagram blok sistem minimum mikroprosesor 8088 adalah seperti gambar dibawah. Dari gambar ini terlihat bahwa kapasitas memori maksimum adalah 1 Mbyte atau dapat dihitung dari kombinasi pin address sejumlah 20 bit (A0 s/d A19).

Rangkaian Lacth dan Buffer

Untuk menghubungkan address ke memori atau I-O maka diperlukan pemisahan address rendah yang multiplek dengan data dengan memakai rangkaian latch dan buffer. Rangkaian latch akan selalu aktif dengan terhubungnya ke ground kaki LE maka untuk bekerjanya IC latch ini diperlukan sinyal kontrol yang di-input-kan ke kaki –OE. Pin -OE mendapat input dari pin ALE yang merupakan sinyal kontrol yang artinya pin ini akan aktif setiap mikroprosesor meng-output-kan address. Sedangkan untuk memisahkan data dengan address maka dipakai IC buffer. IC buffer diaktifkan melewati pin –E yang mendapat sinyal kontrol DEN yang artinya mikroprosesor melakukan akses data (Read atau Write). Sesudah itu IC buffer akan bekerja dengan menerima sinyal kontrol DT/-R dari mikroprosesor. Apabila mendapatkan sinyal kontrol DT yang berlogika 1 ke pin DIR dari IC buffer maka data dilewatkan dari mikrorposesor ke memori atau I-O dan sebaliknya jika sinyal kontrol –R yang berlogika 0 ke pin DIR dari IC buffer maka data dilewatkan dari memori atau I-O ke mikroprosesor.

Decoder

IC 74138 adalah sebuah aplikasi demultiplexer. Demultiplexer adalah perangkat elektronik yang berfungsi untuk memilih salah satu data dari banyak data menggunakan suatu data input. Demultiplexer sering disebut sebagai perangkat dengan sedikit input dan banyak output ic ini cocok untuk pengguna mikrokontroler yang membutuhkan output.

Rangkaian memori dan decoder memori

Mikroprosesor yang akan berhubungan dengan RAM atau ROM dipisahkan oleh rangkaian decoder IC 74LS138. Jika mikroprosesor berhubungan dengan RAM maka mikroprosesor akan mengeluarkan address RAM yang masuk ke IC decoder 74LS138 dan decoder akan meng-output-kan Y0 aktif (sesuai rancangan, address A17, A18, A19 di-input-kan ke A, B, C dari IC decoder) rendah ke –CS RAM 6116. Dan sebaliknya jika mikroprosesor berhubungan dengan ROM maka mikroprosesor akan mengeluarkan address ROM yang masuk ke IC decoder 74LS138 dan decoder akan meng-output-kan Y7 aktif (sesuai rancangan, address A17, A18, A19 di-input-kan ke A, B, C dari IC decoder) rendah ke –CS ROM 27128.

PPI 8255

PPI (Programmable periperal interface) 8255 itu sendiri adalah chip yang dirancang khusus untuk keperluan antarmuka (interface) pada sistem komputer yang menggunakan mikroprosesor intel. Istilah antarmuka di sini mengandung arti jembatan atau penghubung. Menghubungkan sebuah mikroprosesor dengan sebuah piranti luar (periperal) misalnya dengan keyboard, mouse, layar monitor, printer, dan lain-lain.PPI 8255 hanyalah satu jenis yang dapat diprogram untuk beberapa keperluan tertentu.Chip PPI 8255 memiliki 40 buah pin, yang konfigurasi pin-pinnya diperlihatkan pada gambar diatas. PPI 8255 (perhatikan gambar 2.12 ) memiliki 3 buah port (port A,B dan C) dan sebuah bus data 8-bit. Bus data adalah penghubung antara mikroprosesor dengan PPI 8255, sedangkan port A,B dan C adalah penghubung antara PPI 8255 dengan rangkaian kendali/piranti luar.

Karena bus data pada PPI 8255 hanya satu buah sedangkan port PPI ada 3 buah, bus data tidak dapat terhubung dengan ketiga port pada waktu yang bersamaan. Oleh karenanya, untuk menghubungkan bus data dengan salah satu port dapat dilakukan dengan memberikan kombinasi data tertentu pada pin A0 dan A1 sebagai berikut.

PPI-8255 mempunyai 24 pin I/O yang terdiri dari 3 port, yaitu:

–     Port A (8 pin) disebut atau ditandai PA0-PA7

–     Port B (8 pin) disebut atau ditandai PB0-PB7

–     Port C (8 pin) disebut atau ditandai PC0-PC7

Ketiga port ini dapat berfungsi sebagai port keluaran (untuk mengeluarkan data)dan sebagai port masukan (untuk menerima data). Ketiga port tersebut dikelompokkan dalam 2 group A dan B dimana:

–     Group A

Port A (PA0-PA7) dan Port C Upper (PC0-PC4)

–     Group B

Port B (PB0-PB7) dan Port C lower (PC5-PC7)

Untuk mengatur (mendefinisikan) fungsi masing-masing port dapat dilakukan dengan memberikan kata kendali (control word) berupa 8 angka biner pada pin D0,D1,.. D7 (bus data). Selain itu untuk mendefinisikan fungsi ketiga port, kendali port ini juga berfungsi untuk mendefinisikan mode, bit set, bit reset, dan lain-lain. Untuk lebih jelasnya, dapat kita lihat pada gambar 2.14 ini adalah format data kendali beserta maksudnya

PPI-8255 dapat dioperasikan dalam 3 mode:

Mode 0 : Port A, Port B, dan Port C bekerja sebagai port I/O sederhana,yaitu tanpa hubungan dengan perangkat keras

Mode 1 : Port A dan Port B bekerja sebagai port I/O yang dilengkapi dengan hubungan otomatis, yaitu dengan menggunakan sebagian dari pin – pin untuk port C.

Mode 2 : Port A, dapat dibuat bekerja sebagai port I/O dua arah, sekaligus untuk menerima masukan dan mengeluarkan data, dilengkapi dengan hubungan.

Dari ketiga mode yang tersedia tersebut, yang akan kita gunakan adalah mode 0, mode yang paling sederhana untuk keperluan antarmuka.

(-)Peta alamat I/O

Dalam menentukan alamat I/O maka harus dipilih alamat Yang kosong (reserved) sehingga tidak mengganggu device yang lain yang telah ada sebelumnya. Untuk itu maka dipilih alamat 03E0H – 03E3H untuk keperluan PPI-8255.

Pada rancangan kartu PPI 8255 yang diperlihatkan pada gambar diatas digunakan sebuah saklar 8-bit yang kombinasinya dapat di set sedemikian rupa untuk menjaga agar daerah kerja kartu berada pada alamat 0300H-031FH. Kedelapan saklar tersebut dihubungkan dengan A2-A9 pada slot ekspansi. Pada rangkaian ini, digunakan pula sebuah komparator 74LS688, yang akan selalu membandingkan alamat dari CPU dengan alamat daerah kerja kartu PPI. Bila hasil perbandingan oleh komparator sama, akan dikirimkan sebuh sinyal yang mengaktifkan CS (mengaktifkan CS berarti mengaktifkan PPI 8255).

Karena daerah kerja kartu berada pada alamat 0300H-031FH, dari 20-bit alamat yang dimiliki oleh slot ekspansi, hanya 10-bit alamat yang digunakan. Pada tabel dibawah terdapat alamat yang digunakan untuk kartu PPI tersebut.

Dari tabel diatas, bila kita akan memilih daerah kerja kartu PPI, kita dapat melakukannya dengan mengubah bit-bit pada A2,A3 dan A4.

Slot ISA

ISA (Industrial Standard Architecture) adalah salah satu slot yang tersedia pada suatu komputer untuk mentransfer data. Piranti I/O atau interface card dapat dipasang pada slot ISA untuk dapat menghubungkan komputer dengan peralatan I/O. Slot ISA yang terpasang pada motherboard komputer bisa dipakai untuk 8-bit yang merupakan subset dari ISA 16-bit. Slot ISA merupakan suatu tempat piranti tambahan yang dipasang pada komputer sehingga pada motherboard disediakan tempat yang bisa digunakan untuk memasang piranti tersebut. Ada 2 macam slot yaitu ISA dan PCI yang kegunaannya disesuaikan dengan piranti yang akan dipasang.

Fungsi pin-pin pada slot ISA IBM PC

- D0 – D7 (Data 0 – Data 7): Data bus uP8088, 8 bit, bidirectional.

- MEMR (MEMory Read) dan MEMW (MEMory Write) yang menandakan µP sedang melakukan pembacaan / penulisan memori.

- IOR (I/O Read) dan IOW (I/O Write) yang menandakan µP sedang melakukan pembacaan / penulisan rangkaian I/O.

- ALE ( Address Latch Enable ) adalah Menandakan AD0 – AD7 dan A8 – A19 µP 8088 berisi A0 – A19.

- AEN (Address Enable) adalah Setiap mikroprosesor mengirimkan Address maka sinyal kontrol AEN diaktifkan.

Push button

Tombol tekan, atau dalam bahasa Inggris sering disebut push button, adalah komponen elektronik sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik dalam suatu rangkaian. Ketika tombol ditekan, kontak di dalam tombol akan menutup, sehingga arus listrik dapat mengalir. Sebaliknya, ketika tombol dilepaskan, kontak akan terbuka dan arus listrik terputus.

Jenis-jenis Tombol Tekan
Secara umum, tombol tekan dapat dibagi menjadi dua jenis berdasarkan kondisi kontak saat tidak ditekan:

- Tombol Tekan Normal-Terbuka (Normally Open - NO):
Kontak dalam keadaan terbuka saat tidak ditekan. Ketika ditekan, kontak akan menutup dan memungkinkan arus mengalir. Sering digunakan untuk mengaktifkan suatu fungsi.

- Tombol Tekan Normal-Tutup (Normally Closed - NC):
Kontak dalam keadaan tertutup saat tidak ditekan. Ketika ditekan, kontak akan terbuka dan memutus arus. Sering digunakan untuk menghentikan suatu fungsi.

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Bayangkan kapasitor seperti sebuah baterai kecil yang bisa diisi dan dikosongkan dengan sangat cepat.
Kapasitor terdiri dari dua pelat konduktor (biasanya terbuat dari logam) yang dipisahkan oleh bahan isolator (dielektrik). Ketika tegangan listrik diberikan pada kedua pelat, muatan listrik akan terkumpul pada masing-masing pelat, membentuk medan listrik di antara keduanya. Semakin besar tegangan yang diberikan, semakin banyak muatan yang tersimpan.

Kapasitor memiliki berbagai fungsi dalam rangkaian elektronik, antara lain:

- Penyimpanan Energi: Kapasitor dapat menyimpan energi listrik untuk digunakan kemudian, misalnya pada rangkaian flash kamera atau untuk meratakan tegangan.

- Penghalang Arus Searah (DC): Kapasitor bersifat seperti penghalang bagi arus searah, tetapi dapat melewatkan arus bolak-balik (AC). Hal ini berguna untuk menyaring sinyal atau memblokir komponen DC dalam suatu rangkaian.

- Penstabil Tegangan: Kapasitor dapat membantu menstabilkan tegangan dalam suatu rangkaian dengan menyerap fluktuasi tegangan yang terjadi.

- Pembentukan Waktu (Timing): Kapasitor bersama dengan resistor dapat membentuk rangkaian pengatur waktu (timer).

- Penyaringan Sinyal: Kapasitor digunakan dalam filter untuk memisahkan sinyal frekuensi tinggi dan rendah.

Resistor

Resistor merupakan komponen pasif yang memiliki nilai resistansi tertentu dan berfungsi untuk menghambat jumlah arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Resistor dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, diantaranya resistor nilai tetap (fixed resistor), resistor variabel (variabel resistor), thermistor, dan LDR.

Cara membaca nilai resistor yaitu dengan menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna :
1. Masukan angka langsung dari kode warna gelang pertama.
2. Masukan angka langsung dari kode warna gelang kedua.
3. Masukan angka langsung dari kode warna gelang ketiga.
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n).
5. Gelang terakhir merupakan nilai toleransi dari resistor

LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya. LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).