sinopsis elektronika digital dan mikroprosessor
Post on 26-Oct-2015
42 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Judul Buku : Elektronika Digital dan Mikroprosessor
Penulis : Widodo Budiharto, S.Si., M.Kom. dan Sigit Firmansyah
Penerbit : ANDI Yogyakarta
Tahun Terbit : 2005
Jumlah Halaman : 330 halaman
Penggunaan teknologi elektronika digital dan kontrol mikroprosessor banyak diterapkan
pada alat elektronika canggih di sekitar kita. Pendesainan sistemnya praktis dan mudah, sebagai
langkah awal definisikan fungsi dari alat yang akan dibuat. Selanjutnya definisikan sistemnya
berupa input, proses dan output. Kemudian setiap sistem dibagi menjadi subsistem yang
memiliki fungsi spesifik. Terakhir, realisasikan subsistem tersebut dengan suatu alat yang dapat
digunakan. Dasar dari sistem-sistem tersebut antara lain:
a) Sinyal Analog dan Digital
Pada sistem peralatan komunikasi digital, sinyal analog diubah terlebih dahulu menjadi
sinyal digital, kemudian diproses dan ditransmisikan. Hal ini memang memerlukan peralatan
tambahan, namun memiliki kelebihan berupa ketahanan yang lebih tinggi terhadap noise dan
dapat diduplikasi sempurna tanpa degradasi, kemudahan dan kompleksitas pemrosesan
berbasis computer dengan hardware maupun software, dan penyimpanan data lebih baik.
b) Sistem bilangan
- Bilangan Desimal : Sistem bilangan desimal menggunakan 10 lambang
bilangan 0 – 9. Pada bilangan desimal 4 digit, posisi digit paling kanan mempunyai
faktor 10 dan 10³ (paling kiri).⁰
- Bilangan Biner : Elektronika digital menggunakan sistem bilangan biner
yaitu 1 dan 0. Untuk logika 1, mewakili tegangan 5Volt dan logika 0 mewakili tegangan
0Volt.
- Bilangan Oktal : Sistem bilangan octal menggunakan 8 simbol bilangan
dari 0 – 7. Sistem ini menggunakan basis 8.
- Bilangan Hexadesimal : Sistem bilangan ini menggunakan 16 macam symbol 0 – 9
dan A – F .
Keempaat sistem bilangan tersebut dapat dikonversikan kedalam sistem bilangan lainnya.
c) Sistem Binary Code Decimal (BCD). Digunakan untuk menampilkan digit desimal sebagai
kode biner 4 bit. Berguna untuk menampilkan angka numeric dari 0 sampai 9.
d) Kode Ascii. Dinyatakan dalam biner bit yang digunakan sebagai kode khusus untuk
mewakili semua data alfanumerik (huruf, symbol dan bilangan).
Peralatan elektronik dibangun oleh beberapa komponen utama:
a) Komponen resistif – resistor adalah komponen elektrik yang berfungsi memberikan
hambatan terhadapp aliran arus listrik. Beberapa variasi resistor antara lain; resistor variabel
(potensiometer), thermostat (sensor suhu meliputi NTC, PTC dan KTY), dan LDR.
Satuannya Ohm (Ω).
b) Komponen kapasitif – kapasitor adalah komponen elektrik yang berfungsi menyimpan
muatan listrik. Satuannya Farad (F).
c) Komponen induktif – induktor adalah elemen dinamik yang berbasis pad variasi medan
magnet yang ditimbulkan oleh arus. Dibuat dari kawat konduktor yang dililitkan pada suatu
inti yang terbuat dari magnet. Tipe induktor: induktor dengan inti udara, induktor dengan
inti besi dan induktor dengan inti ferrit.
d) Dioda adalah komponen semikonduktor yang mengalirkan arus satu arah saja. Terbuat dari
germanium dan silicon. Dapat diberi bias maju dan bias mundur. Jenis dioda: LED
(komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya), diode zener (diode yang bekerja pada
bias mundur).
e) Relay adalah saklar untuk tegangan AC maupun DC dengan arus besar.
f) Transistor digunakan sebagai saklar atau penguat pada rangkaian elektronika. Tipenya NPN
dan PNP. Jenisnya transistor BJT dan FET.
g) Rangkaian terintegrasi (IC TTL) – menggunakan kombinasi dari beberapa transistor, dioda,
resistor yang terintegrasi dalam 1 IC. Fungsinya sebagai inverter atau saklar pengganti.
Terdapat berbagai jenis IC TTL, salah satunya berisi gerbang logika. Gerbang logika adalah
rangkaian dasar yang membentuk komputer. Jenis-jenis gerbang logika antara lain: Gerbang OR
(memberikan output 1 apabila salah satu atau seluruh masukkannya berlogika 1), Gerbang AND
(memberikan output 1 apabila seluruh masukkannya berlogika 1), Inverter (hanya memiliki satu
masukan. Output yang dihasilkan selalu berkebalikan dengan masukan yang diberikan),
Gerbang NAND (merupakan kebalikan dari gerbang AND), Gerbang NOR (merupakan
kebalikan dari gerbang OR), Gerbang EXOR (apabila seluruh masukannya sama maka
outputnya 0), dan Gerbang EXNOR (merupakan kebalikan dari gerbang EXOR).
Encoder/decoder, multiplekser dan demultiplekser merupakan rangkaian digital yang
dapat memetakan sejumlah input menjadi sebuah output tertentu. Decoding adalah proses
mengubah beberapa kode (contoh: biner, BCD, hex) ke output aktif singular yang
merepresentasikan nilai numeriknya. 74HC/HCT147 ialah 9 input priority encoder menerima 9
input aktif rendah dan menyediakan output biner 4 bit. Multipleksing/demultipleksing
merupakan proses pemilihan input/output mana yang akan diambil sebagai sumber atau tujuan,
contohnya IC 74148. 74F154 ialah demultiplekser/decoder yang mampu menerima 4 alamat
biner dan menerjemahkan menghasilkan 16 output. PCF8591 ialah chip daya rendah 8 bit
akusisi data untuk 4 input analog, 1 output analog dan antarmuka I2C serial. 74HCT93 ialah 4
buah master-slave flip flop yang terhubung secara internal untuk menghasilkan 4 bit ripple
counter.
Rangkaian digital memerlukan sumber detak yang bisa diatur besar frekuensinya
sehingga dikenallah IC timer 555. IC ini merupakan sebuah komponene elektronika yang
berfungsi membangkitkan sinyal timer/clock atau sinyal osilasi. Pengaplikasiannya sebagai
pembangkit gelombang segi empat atau sebagai multivibrator stabil. Multivibrator akan
membangkitkan gelombang segiempat dengan frekuensi dan perbandingan lebar pulsa tertentu.
Flip-flop adalah rangkaian yang dapat menyimpan data kondisi 1 atau 0. Jenis-jenisnya antara
lain: SR flip-flop/transparent latches (output akan merespon perubahan input secara cepat. Dapat
diaplikasikan pada register 4 bit paralel), JK flip flop (masukan J dan K harus stabil dengan
transisi detak tinggi ke rendah. Schmitt trigger pada input detak membuat rangkaian toleran
untuk perubahan sinyal naik detak dan fall times yang lebih lambat), D latch (berfungsi sebagai
penyimpan data). Penerapan gerbang logika antara lain: Synchronous Binary Counter
(menggunakan JK flip flop dan gerbang AND), Johnson Counter (menggunakan 2 input AND
atau NOR untuk memonitor keadaan output dari 2 flip flop yang berdekatan), Ring Counter
(menggunakan SR flip flop). Dalam sistem digital, register dibutuhkan untuk menyimpan atau
memindahkan sekumpulan bit dalam format tertentu. Shift register memfasilitasi perpindahan
data dalam format serial atau parallel dan menyimpan data tersebut.
Transducer merupakan sebuah alat untuk mengkonversi bentuk kuantitas fisik berupa
suhu, tekanan, laju, posisi dan arah dalam perbandingan arus atau voltase analog ke dalam
bentuk kuantitas elektronik.
ADC/Analog to Digital Converter berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi
sinyal digital. Umumnya menggunakan chip adc 8 bit untuk mengubah rentang sinyal analog 0-
5V menjadi level digital 0-255. Metode konversi sinyal analog menjadi digital antara lain: Flash
ADC atau A/D Converter. Rangkaian ini mudah dipelajari dibentuk oleh sekumpulan
komparater yang membandingkan sinyal input ke tegangan referensi menggunakan op-amp.
Successice approximation ADC menggunakan counter yang bekerja dengan melakukan
pendekatan berturut-turut untuk mencari nilai yang paling tepat. Sedangkan DAC/Digital to
Analog Converter berfungsi untuk mengubah input digital menjadi output analog.
Penguat operasional adalah chip yang umumnya digunakan untuk penguat sinyal yang
nilai penguatannya dapat dikontrol melalui penggunaan resistor dan komponen lainnya.
Umumnya terdiri atas 2 input dan 1 output. Jenis-jenis amplifier:
a) Inverting Amplifier merupakan rangkaian op-amp yang membalikkan sinyal input.
b) Noninverting Amplifier merupakan rangkaian penguat yang tidak membalikkan sinyal input.
c) Pengikut tegangan, digunakan sebagai buffer. Impedansi masukannya sangat tinggi dan
impedansi keluarannya sangat rendah.
d) Penguat penjumlah merupakan penjumlahan berbagai input sinyal op-amp.
e) Integrator, digunakan untuk mencari nilai hasil integrasi dari sinyal input.
Mikroprosessor merupakan pemroses data digital dari masukan computer. Mikroprosessor
mempunyai beberapa pin yang penting antara lain: BHE (Bus High Enable), NMI (Nonmaskable
Interrupt), Clock, Reset, Ready, Test, S0, S1, S2, LOCK, RQ/GT0, RQ/GT1, ALE, DEN,
HOLD, IO/M, SSO. Register pada CPU berguna untuk menyimpan informasi sementara. Flag
adalah suatu variabel Boolean yang menunjukkan status/keadaan mikroprosessor. Bahasa
assembly adalah bahasa pemrograman tingkat rendah karena ia berinteraksi langsung dengan
hardware komputer. Dengan bekerjanya CPU menggunakan biner, maka ia dapat bekerja sangat
cepat. Program hanya terdiri atas 0 dan 1. Chip pendukung yang digunakan antara lain: Direct
Memory Access Controller, Programmable Interval Timer, Clock Generator dan Driver, Bus
Controller.
Stack adalah sebuah tempat untuk menyimpan data sementara dengan proses simpan dan
ambil data menggunakan sistem LIFO. Macro merupakan aplikasi yang dibuat menggunakan
bahasa assembly menggunakan sekelompok instruksi yang dipanggil secara berulang.
Interupsi bernilai dari 00H hingga FFH yang menghasilkan total 256 interupsi pada
mikroprosessor 80x86. Int 10H digunakan untuk komunikasi dengan layar computer. Int 21H
disediakan oleh DOS sehingga ketika DOS diload ke computer, ini dapat dipanggil untuk
melakukan fungsi-fungsi khusus. Int 16H untuk mendeteksi penekanan pada keyboard. Untuk
melakukan pemrograman interupsi pada C, dibutuhkan fungsi int86 dan intdos untuk memanggil
interupsi. Untuk mendeteksi keberadaan mouse dan pergerakannya, digunakana int 33H.
C dan C++ ialah compiler untuk membuat aplikasi yang umum, selain itu merupakan bahasa
medium level yang sering digunakan untuk membuat aplikasi interfacing computer maupun
mikroprosessor. Pada buku ini menggunakan compiler Turbo C++ 2.0 Lite. Untuk perintah
pengulangan menggunakan fungsi for. Simbol || untuk operasi OR, simbol && untuk operasi
AND, simbol <> untuk menandakan tidak sama dengan, serta symbol ! untuk negasi. Operator
bitwise berfungsi untuk memodifikasi variabel berupa bit yang mereprasentasikan nilai dari yang
disimpanya. Operator & logika AND, operator | untuk logika OR, operator ^ untuk logika
EXOR, operator ~ untuk inverse, operator << untuk shift left, operator >> untuk shift right.
Variabel yang berfungsi menampung data sementara membutuhkan jenis tipe data. Tipe data
char (byte: 1, merupakan karakter atau integer dengan panjang 8 bit, signed: -128 – 127,
unsigned: 0 – 255), short (byte: 2, integer dengan panjang 16 bit, signed: -32768 – 32767,
unsigned: 0 – 65535), long (byte: 4, integer dengan panjang 32 bit, signed: -2147483648 –
2147483647, unsigned: 0 – 4294967295), int (integer. Panjangnya tergantung pada panjang dari
tipe work sistem), float (byte: 4, bilangan floating point, 3.4e + / - 38 (7digit)), double (byte: 8,
bilangan double precision floating point, 1.7e + / - 308 (15 digit)), long double (byte: 10,
bilangan long double precision floating point, 1.2e + / - 4932 (19 digit)), bool (byte: 1, nilai
Boolean true atau false value, true atau false), wchar_t (byte: 2, karakter lebar, untuk
menyimpan karakter internasional dari 2 byte set karakter, karakter lebar). Dalam penulisan
fungsi dalam program, fungsi terlebih dahulu harus dideklarasikan dengan menuliskan nama
fungsi saja diikuti dengan tipe data parameter yang diinginkan, kemudian definisikan fungsi.
Komunikasi serial adalah pengiriman data secara serial (data dikirim satu per satu secara
berurutan), sehingga komunikasi serial jauh lebih lambat daripada komunikasi parallel. Data dari
dan ke serial port harus dikonversikan ke dan dari bentuk parallel agar bisa digunakan.
Menggunaakan UART (Universal Asynchronous Receiver Transmimeter). Pin 1 sebagai data
carier detect, pin 2 Received data, pin 3 Transmitted data, pin 4 data terminal ready, pin 5 signal
ground, pin 6 data set ready, pin 7 request to send, pin 8 clear to send, pin 9 ring indicator.
Konverter yang digunakan adalah MAX-232.
Port parallel adalah port data di computer untuk mentransmisi 8 bit data dalam sekali detak.
Standar port parallel adalah IEEE 1284 yang mendefinisikan 5 mode operasi antara lain: mode
kompatibilitas, mode nibble, mode byte, mode EPP, mode ECP. Mode kompabilitas hanya dapat
mengirimkan data pada arah maju pada kecepatan 50kbytes per detik hingga 150 kbytes per
detik. Untuk menerima data, kita harus mengubah mode menjadi mode nibble atau byte. Mode
nibble dapat menerima 4 bit pada arah mundur. Mode byte menggunakan fitur bidirectional
parallel untuk menerima 1 byte (8 bit) data pada arah mundur. IRQ biasanya pada IRQ5 atau
IRQ7. Sedangkan EEP dan ECP mengizinkan hardware mengecek jika device sibuk.
Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255 adalah chip antarmuka 24bit (3 port) yang
dapat deprogram sesuai keinginan kita. Terdapat beberapa pin dalam PPI antara lain:
a) PA0 – PA7, merupakan port A yang terdiri atas 8 bit, dapat deprogram sebagai input atau
output dengan mode bidirectional input/output.
b) PB0 – PB7, merupakan port B, dapat deprogram sebagai input atau output tetapi tidak dapat
digunakan sebagai port bidirectional.
c) PC0 – PC7, merupakan port C yang dapat deprogram sebagai input/output. Bahkan dapat
dipecah menjadi dua, yaitu CU (bit PC4 – PC7) dan CL (bit PC) – PC3).
d) RD dan WR, merupakan sinyal control aktif rendah yang dihubungkan ke 8255.
e) RESET, merupakan pin aktif tinggi yang digunakan untuk membersihkan control register.
Bus sering disebut lintasan umum yang digunakan untuk transfer data. Jenis-jenis bus:
a) Bus prosesor atau front-side bus (FSB) merupakan bus yang tercepat pada computer dan
merupakan inti dari chipset. Digunakan untuk melewatkan informasi ke/dari chache atau
memori uama dan juga ke chipset north-bridge.
b) Bus ISA. Bus 16-bit 8MHz. kecepatannya sangat rendah namun ideal untuk peripheral
dengan kecepatan rendah.
c) Bus PCI, bus 32 bit dengan kecepatan 33MHz. biasanya digunakan untuk NIC.
d) Bus AGP. Bus 32 bit yang khusus untuk kartu grafis.
USB (Universal Serial Bus) merupakan transceiver (pengirim juga penerima), baik host
maupun USB itu sendiri. Transaksi dalam USB antara lain:
a) Token Packet, header mendefinisikan apa yang harus mengikutinya
b) Data Packet, berisi data yang ditransfer.
c) Status packet, digunakan untuk cek transaksi data dan koreksi kesalahan yang ada.
Untuk interfacing sebuah mikroprosesor dengan jalur data serial, data harus diubah dalam
bentuk serial. Untuk transfer data secara sempurna dibutuhkan rangkaian hand-shaking untuk
memastikan sebuah transmitter tidak mengirim data lebih cepat ke sebuah receiver. Chip dapat
deprogram untuk melakukan transfer data asinkron dan sinkron dengan USART (Universal
Synchronous – Asynchronous Receiver Transmitter).
Sistem fiber optic menggunakan kaca yang sangat tipis untuk mentransfer data sebagai pulsa
cahaya. Keuntungannya adalah tahan terhadap gangguan listrik dengan transfer data yang sangat
tinggi tanpa perlu penguatan.
Jaringan computer adalah dua atau lebih computer yang dihubungkan dengan sebuah sistem
komunikasi. Umumnya terdiri atas NIC, UTP, konektor kabel, dan hub/switch. Terdapat 7
lapisan protocol dari terbawah hingga tertinggi dikenal: physical layer (merupakan perangkat
keras), link layer, network layer, transport layer, session layer, presentation layer, application
layer. Device jaringan computer antara lain:
a) NIC (Network Interface Card) adalah kartu jaringan yang digunakan untuk membangun
jaringan computer local yang dikenal LAN.
b) Kabel. Beberapa tipe kabel antara lain UTP, koaksial, dan fiber optic.
c) Hub dan Switch. Hub adalah perangkat penghubung dengan banyak port yang
memungkinkan beberapa titik bergabung menjadi satu jaringan. Switch adalah perluasan
dari konsep bridge.
d) Bridge adalah perangkat yang berfungsi menghubungkan beberapa jaringan terpisah.
Menghubungkan tipe jaringan berbeda.
e) Router merupakan device pendukung yang dapat deprogram untuk menghasilkan
jaringan computer berkualitas tinggi dan sangat mahal.
top related