ELEKTRONIKA DAN SENSOR: Tugas Besar 1

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

5. Video

TUGAS BESAR 1

1. Tujuan [back]

-Mengetahui bentuk rangkaian kontrol suhu ruangan dengan display LCD
-Memahami prinsip kerja rangkaian kontrol suhu ruangan dengan display LCD

2. Alat dan Bahan [back]

74LS138
Resistor
IC 8284
IC 8086
IC 74LS373
IC 74LS245
IC 74LS139
IC 27128
IC 6116
IC 8255A
LED
Switch
Dioda
Kapasitor

3. Dasar Teori [back]
Komponen yang dibutuhkan:

IC 8086

8086 merupakan sebuah chip mikroprosesor 16-bit rancangan Intel pada tahun 1978 yang membangkitkan penggunaan arsitektur x86. Tidak lama kemudian, intel 8088 diperkenalkan dengan bus 8-bit external, yang memungkinkan penggunaan chipset yang murah.

8086 dirancang berdasarkan intel 8080 dan intel 8085 dengan set register yang mirip, tetapi dikembangkan menjadi 16 bit. "Bus Interface Unit" memberikan rangkaian instruksi ke "Execution Unit" melalui sebuah prefetch queue 6 byte, jadi pemberian dan pelaksanaan dilakukan bersamaan- sebuah bentuk pipelining primitif (instruksi 8086 bervariasi dari 1 sampai 4 byte).

Catu daya dan sinyal frekuensi
Ini menggunakan suplai 5V DC pada VCC pin 40, dan menggunakan ground pada VSS pin 1 dan 20 untuk operasinya.

Sinyal jam
Sinyal jam disediakan melalui Pin-19. Ini memberikan waktu ke prosesor untuk operasi. Frekuensinya berbeda untuk versi yang berbeda, yaitu 5MHz, 8MHz dan 10MHz.

Alamat / bus data
AD0-AD15. Ini adalah 16 bus alamat / data. AD0-AD7 membawa data byte orde rendah dan AD8AD15 membawa data byte orde tinggi. Selama siklus clock pertama, ia membawa alamat 16-bit dan setelah itu ia membawa data 16-bit.

Alamat / status bus
A16-A19 / S3-S6. Ini adalah 4 bus alamat / status. Selama siklus clock pertama, ia membawa alamat 4-bit dan kemudian membawa sinyal status.

S7 / BHE
BHE adalah singkatan dari Bus High Enable. Ini tersedia di pin 34 dan digunakan untuk menunjukkan transfer data menggunakan bus data D8-D15. Sinyal ini rendah selama siklus jam pertama, setelah itu aktif.

Baca (RD)
Ini tersedia di pin 32 dan digunakan untuk membaca sinyal untuk operasi Baca.

Siap
Ini tersedia di pin 22. Ini adalah sinyal pengakuan dari perangkat I / O bahwa data ditransfer. Ini adalah sinyal tinggi aktif. Jika tinggi, ini menunjukkan bahwa perangkat siap mentransfer data. Ketika rendah, ini menunjukkan status tunggu.

SETEL ULANG
Ini tersedia di pin 21 dan digunakan untuk memulai kembali eksekusi. Ini menyebabkan prosesor segera menghentikan aktivitasnya saat ini. Sinyal ini aktif tinggi selama 4 siklus clock pertama untuk RESET mikroprosesor.

INTR
Ini tersedia di pin 18. Ini adalah sinyal permintaan interupsi, yang diambil sampelnya selama siklus clock terakhir dari setiap instruksi untuk menentukan apakah prosesor menganggap ini sebagai interupsi atau tidak.

NMI
Ini adalah singkatan dari non-maskable interrupt dan tersedia di pin 17. Ini adalah input edge triggered, yang menyebabkan permintaan interupsi ke mikroprosesor.

UJI
Sinyal ini seperti status menunggu dan tersedia di pin 23. Ketika sinyal ini tinggi, maka prosesor harus menunggu status IDLE, jika tidak eksekusi dilanjutkan.

MN / MX
Ini singkatan dari Minimum / Maximum dan tersedia di pin 33. Ini menunjukkan mode prosesor untuk beroperasi; bila tinggi, ia bekerja dalam mode minimum dan sebaliknya.

INTA
Ini adalah sinyal pengakuan interupsi dan id tersedia di pin 24. Ketika mikroprosesor menerima sinyal ini, ia mengakui interupsi.

ALE
Ini singkatan dari address enable latch dan tersedia di pin 25. Pulsa positif dihasilkan setiap kali prosesor memulai operasi apa pun. Sinyal ini menunjukkan ketersediaan alamat yang valid pada alamat / jalur data.

SARANG
Itu singkatan dari Data Enable dan tersedia di pin 26. Ini digunakan untuk mengaktifkan Transreceiver 8286. Transreceiver adalah perangkat yang digunakan untuk memisahkan data dari alamat / bus data.

DT / R
Ini adalah singkatan dari Data Transmit / Receive signal dan tersedia di pin 27. Ini menentukan arah aliran data melalui transreceiver. Ketika tinggi, data ditransmisikan keluar dan sebaliknya.

M / IO
Sinyal ini digunakan untuk membedakan antara memori dan operasi I / O. Ketika tinggi, ini menunjukkan operasi I / O dan ketika rendah menunjukkan operasi memori. Ini tersedia di pin 28.

WR
Ini singkatan dari sinyal tulis dan tersedia di pin 29. Ini digunakan untuk menulis data ke dalam memori atau perangkat output tergantung pada status sinyal M / IO.

HLDA
Ini adalah singkatan dari sinyal Hold Acknowledgement dan tersedia di pin 30. Sinyal ini mengakui sinyal HOLD.

MEMEGANG
Sinyal ini menunjukkan kepada prosesor bahwa perangkat eksternal meminta untuk mengakses bus alamat / data. Ini tersedia di pin 31.

QS1 dan QS0
Ini adalah sinyal status antrian dan tersedia di pin 24 dan 25. Sinyal ini memberikan status antrian instruksi. Kondisinya ditunjukkan pada tabel berikut

S0, S1, S2
Ini adalah sinyal status yang memberikan status operasi, yang digunakan oleh Pengontrol Bus 8288 untuk menghasilkan sinyal kontrol memori & I / O. Ini tersedia di pin 26, 27, dan 28. Berikut adalah tabel yang menunjukkan statusnya -

LOCK
Ketika sinyal ini aktif, ini menunjukkan kepada prosesor lain untuk tidak meminta CPU meninggalkan bus sistem. Ini diaktifkan menggunakan awalan LOCK pada instruksi apa pun dan tersedia di pin 29.

RQ / GT1 dan RQ / GT0
Ini adalah sinyal Request / Grant yang digunakan oleh prosesor lain yang meminta CPU untuk melepaskan bus sistem. Ketika sinyal diterima oleh CPU, kemudian mengirimkan pengakuan. RQ / GT0 memiliki prioritas lebih tinggi daripada RQ / GT1.

IC 74LS373

IC 74LS373 adalah salah satu flip-flop data yang memiliki 8 latch data dengan 3 kondisi output (high, low, dan impedansi tinggi).

Adapun konfigurasi pin pada 74LS373 adalah sebagai berikut:

a. D0 – D7 adalah data input (Dn).

b. LE adalah input Latch Enable yang aktif ketika berlogika high.

c. OE adalah input Output Enable yang aktif ketika berlogika low.

d. Q1 – Q7 adalah data output (Qn).

IC 27128

ROM adalah salah satu jenis memori yang hanya dapat dibaca saja isinya dengan instruksi-instruksi bahasa mesin. Perbedaan utama ROM dengan RAM adalah bahwa data di ROM tidak akan terhapus walaupun tegangan supply terputus dari rangkaian. Untuk saat ini sudah banyak ROM yang memanfaatkan IC EEPROM yang bisa ditulis dan dihapus datanya hanya dengan memberikan tegangan tententu.

Untuk ROM jenis EPROM seperti 27128 mempunyai empat pin kontrol yaitu: pin OE, pin CE, pin PGM dan pin VPP seperti gambar 3.Kombinasi dari keempat pin kontol tersebut dapat dilihat pada tabel

Tabel 1 Fungsi pin-pin CE, OE, PGM dan VPP pada ROM 27128

-CE	-OE	PGM	VPP	Mode	Pin-pin I-O
0	0	1	Vcc	Read	D-out
1	X	X	Vcc	Program	High Z
0	X	0	Vpp	Program Verify	D-in
1	X	X	Vpp	Program Inhibit	High Z

Pin CE berfungsi untuk mengaktifkan rangkaian buffer I-O yang terdapat didalam EPROM 27128. Sedangkan pin OE yang berfungsi sebagai strobe untuk data out dari EPROM. Dan pin PGM dan pin VPP berfungsi pada saat EPROM sedang diprogram atau diisi dengan EPROM Writer.

Pin PGM akan dibuat 0 dan pin VPP diberi tegangan sesuai dengan jenis EPROM yang dipakai. Untuk EPROM 27128A besamya VPP adalah 12,5 Volt. Setelah selesai dengan pengisian EPROM maka didalam rangkaian sistem minimum pin PGM dan pin VPP dihubungkan ke tegangan catu 5 volt.

Urutan langkah-langkah yang dilaksanakan mikroprosesor dalam melaksanakan instruksi read pada ROM adalah sebagai berikut:

a. Address dari memori yang dituju diload ke bus addresss setelah ada sinyal ALE.

b. Chip Select yang dari EPROM yang dituju akan aktif low sehingga EPROM meng-input-kan address dari bus address misalnya A0-Al3 seperti pada EPROM 27128.

c. Kemudian mikroprosessor mengirim sinyal RD pada EPROM.

d. EPROM mengalami pembacaan atau data dikirim ke mikroprosesor.

Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :

Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :

Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

Komponen Dioda

Gambar dioda, simbol, dan komponennya

Struktur utama dioda adalah dua buah kutub elektroda berbahan konduktor yang masing-masing terhubung dengan semikonduktor silikon jenis p dan silikon jenis n. Anoda adalah elektroda yang terhubung dengan silikon jenis p dimana elektron yang terkandung lebih sedikit, dan katoda adalah elektroda yang terhubung dengan silikon jenis n dimana elektron yang terkandung lebih banyak. Pertemuan antara silikon n dan silikon p akan membentuk suatu perbatasan yang disebut P-N Junction.

Material semikonduktor yang digunakan umumnya berupa silikon atau germanium. Adapun semikonduktor jenis p diciptakan dengan menambahkan material yang memiliki elektron valensi kurang dari 4 (Contoh: Boron) dan semikonduktor jenis n diciptakan dengan menambahkan material yang memiliki elektro valensi lebih dari 4 (Contoh: Fosfor).

Cara Kerja Dioda

Secara sederhana, cara kerja dioda dapat dijelaskan dalam tiga kondisi, yaitu kondisi tanpa tegangan (unbiased), diberikan tegangan positif (forward biased), dan tegangan negatif (reverse biased).

Kondisi tanpa tegangan

Pada kondisi tidak diberikan tegangan akan terbentuk suatu perbatasan medan listrik pada daerah P-N junction. Hal ini terjadi diawali dengan proses difusi, yaitu bergeraknya muatan elektro dari sisi n ke sisi p. Elektron-elektron tersebut akan menempati suatu tempat di sisi p yang disebut dengan holes. Pergerakan elektron-elektron tersebut akan meninggalkan ion positif di sisi n, dan holes yang terisi dengan elektron akan menimbulkan ion negatif di sisi p. Ion-ion tidak bergerak ini akan membentuk medan listrik statis yang menjadi penghalang pergerakan elektron pada dioda.

cara kerja dioda

Kondisi tegangan positif (Forward-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal positif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal negatif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Ion-ion negatif akan tertarik ke sisi anoda yang positif, dan ion-ion positif akan tertarik ke sisi katoda yang negatif. Hilangnya penghalang-penghalang tersebut akan memungkinkan pergerakan elektron di dalam dioda, sehingga arus listrik dapat mengalir seperti pada rangkaian tertutup.

dioda tanpa tegangan

Kondisi tegangan negatif (Reverse-bias)

Pada kondisi ini, bagian anoda disambungkan dengan terminal negatif sumber listrik dan bagian katoda disambungkan dengan terminal positif. Adanya tegangan eksternal akan mengakibatkan ion-ion yang menjadi penghalang aliran listrik menjadi tertarik ke masing-masing kutub. Pemberian tegangan negatif akan membuat ion-ion negatif tertarik ke sisi katoda (n-type) yang diberi tegangan positif, dan ion-ion positif tertarik ke sisi anoda (p-type) yang diberi tegangan negatif. Pergerakan ion-ion tersebut searah dengan medan listrik statis yang menghalangi pergerakan elektron, sehingga penghalang tersebut akan semakin tebal oleh ion-ion. Akibatnya, listrik tidak dapat mengalir melalui dioda dan rangkaian diibaratkan menjadi rangkaian terbuka.

kondisi tegangan negatif

LED dapat kita definisikan sebagai suatu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan dapat memancarkan cahaya apabila arus listrik melewatinya.

Led (Ligth-Emitting Diode) memiliki fungsi utama dalam dunia elektronika sebagai indikator atau sinyal indikator atau lampu indikator.

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).

Kapasitor

Berfungsi untuk menghilangkan riak yang tersisa setelah gelombang disearahkan oleh diode bridge.

Kapasitor [C] gambaran sederhananya terdiri dari dua keping sejajar yang memiliki luasan [A] dan dipisahkan dengan jarak yang sempit sejauh [d]. Seringkali kedua keping tersebut digulung menjadi silinder dengan sebuah insulator atau kertas sebagai pemisah kedua keping. Pada gambar rangkaian listrik, simbolnya dinotasikan dengan:

simbol kondensator [Simbol]

Berbagai tipe kapasitor, (kiri) keping sejajar, (tengah) silindris, (kanan) gambar beberapa contoh asli yang digunakan pada peralatan elektronik.

gambar kondensator [Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Perlu kamu ketahui bahwa walaupun memiliki fungsi yang hampir sama, namun baterai berbeda dengan kapasitor. Kapasitor berfungsi hanya sebagai penyimpan muatan listrik sementara, sedangkan baterai selain juga dapat menyimpan muatan listrik, baterai juga merupakan salah satu sumber tegangan listrik. Karena baterai perbedaan itu, baterai juga memiliki simbol yang berbeda pada rangkaian listrik. Simbol baterai dinotasikan dengan:

[Simbol baterai]

Contoh penggunaan kedua simbol tersebut pada rangkaian listrik:

simbol baterai rangkaian listrik

Kamu dapat mencari nilai kapasitas atau kapasitansi suatu kapasitor, yakni jumlah muatan listrik yang tersimpan. Untuk bentuk paling umum yaitu keping sejajar, persamaan kapasitansi dinotasikan dengan:

$C = \frac{Q}{V}$

Dimana:
C = kapasitansi (F, Farad) (1 Farad = 1 Coulomb/Volt)
Q = muatan listrik (Coulomb)
V = beda potensial (Volt)

Nilai kapasitansi tidak selalu bergantung pada nilai $Q$ dan $V$ . Besar nilai kapasitansi bergantung pada ukuran, bentuk dan posisi kedua keping serta jenis material pemisahnya (insulator). Nilai usaha dapat berupa positif atau negatif tergantung arah gaya terhadap perpindahannya. Untuk jenis keping sejajar dimana keping sejajar memiliki luasan [A] dan dipisahkan dengan jarak [d], dapat dinotasikan dengan rumus:

$C = \epsilon \frac{A}{d}$

IC 8255A

PPI (Programmable Peripheral Interface) 8255 adalah IC yang dirancang untuk membuat port masukan dan keluaran paralel. Chip ini diproduksi oleh Intel Corporation dan dikemas dalam bentuk 40 pin dual in line package dan dirancang untuk berbagai fungsi antarmuka dalam mikroprosesor. IC ini mempunyai 24 bit I/O yang terorganisir menjadi 3 port 8 bit (24 jalur) dengan nama Port A, Port B, dan Port C. Masing-masing port ini dapat berfungsi sebagai input atau output, termasuk port C upper dan lower difungsikan sama atau beda. Fungsi ini terbentuk dari kondisi data bus yang deprogram/dirancang. Konfigurasi fungsi dari 8255 adalah diprogram oleh sistem software sehingga tidak diperlukan komponen gerbang logika eksternal untuk perangkat perpheral interface.

4. Percobaan [back]

Rangkaian :

Prinsip Kerja :

Prinsip kerja dari rangkaian di atas adalah, ketika diaktifkan, mikroproseor akan membuat LED bergrak dari kiri ke kanan, kemudian kanan ke kiri, begitu seterusnya. Prinsipnya, pertama mikrokontroler mengirimkan alamat untuk mengakses I/O IC 8255 melewati A0-A15, kemudian masuk ke IC 74273 D0-D7. Alamat tersebut akan dilewatkan dari D0-D7 ke Q0-Q7 apabila sinyal kontrol alih dikeluarkan oleh pin ALE mikroprosesor dan diinverterkan sebelum diumpankan ke CLK IC 74273. Apabila telah aktif sinyal CLK, maka alamat akan ditahan di Q0-Q7 IC 74273. kemudian jika Q1-Q5 IC 74273 yang membawa alamat dari AD9-AD11 dihubungkan dengan decoder 74154. maka ketika nilai AD9-AD11 ini berlogika 0 semua dan E1 E1 IC ini juga berlogika 0, maka pin 0 IC 75154 akan berlogika nol yang kemudian pin ini dihubingkan dengan CS pada IC 8255. sehingga alamat yang dikirimkan adalah untuk akses IC 8255.<br>

Kemudian untuk mengirim data dari Mikroprosesor 8086 ke IC I/O 8255, pin AD0-AD7 mikroprosesor dihubungkan dengan pin D0-D7 IC 8255. PORTA IC 8255 menjadi output bagi mikroprosesor untuk kemudian dihubungkan dengan 4 buah LED yang akan digerakkan dari kiri ke kanan dan kembali lagi ke kiri dengan settingan program di bawah ini.

ELEKTRONIKA DAN SENSOR

Menu

Tugas Besar 1