UTS MIKROKONTROLER




Soal 1

 1.Tujuan[kembali]

Merancang dan simulasikan (dengan bantuan logic state dan logic probe) suatu rancangan rangkaian decoder memori dan I/O untuk suatu sistem minimum 8086 yang terdiri dari:
  • RAM-0 6116 
  • RAM-1 6232
  • ROM 2764
  • PPI-0 
  • PPI-1
  • PIT
  • PIC
  • Input switch dan output led (jika diperlukan)
  • serta komponen pendukung lainnya (jika diperlukan)

 2.Alat dan Bahan[kembali]

Komponen yang digunakan adalah: 

  • RAM-0 6116 




  • RAM-1 6232

 

  • ROM 2764



 

 

  • 8255


 


 

  • 8253


 


 

  • 8259

 


 

  •   Voltmeter


        DC Voltmeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mnegukur tegangan DC. 

 

  • Baterai

     Digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.

Konfigurasi PIN

            Spesifikasi 



  • LED

                         






  • Logic State



 3.Dasar teori[kembali]

- IC 8255A

        IC 8255A adalah IC programmable peripheral interface (PPI) yang dirancang untuk bekerja dengan tegangan sumber +5 volt DC. IC ini memiliki 24 pin, dengan 16 pin untuk input/output, empat pin untuk kontrol, dan empat pin untuk sumber daya.




Spesifikasi dari IC 8255A:

Arsitektur: 8 bit
Port: 3 buah port 8 bit
Mode operasi: 3 mode
Frekuensi operasi: 0 hingga 10 MHz
Kekuatan: 5 V
Proses pembuatan: NMOS

Konfigurasi PIN

Konfigurasi PIN :

Pin 1-4: VCC (tegangan suplai) 
Pin 5-6: GND (tegangan nol) 
Pin 7: RESET (reset) 
Pin 8: CS (chip select) 
Pin 9-10: A0-A1 (alamat bus)
Pin 11-18: D0-D8 (data bus)
Pin 19: INT (interrupt) 
Pin 20: MODE (mode) 
Pin 21: INH (input enable) 
Pin 22: OBF (output buffer full) 
Pin 23: IBF (input buffer full) 
Pin 24: WR (write) 
Pin 25: RD (read) 
Pin 27-30: PA0-PA7 (port A)
Pin 31-36: PB0-PB7 (port B)
Pin 37-40: PC0-PC7 (port C)

Prinsip kerja IC 8255A didasarkan pada konsep PPI (Programmable Peripheral Interface). Dalam PPI, data input dapat diubah menjadi data output atau digunakan untuk mengontrol perangkat elektronik.


Pada IC 8255A, data input/output dapat diatur ke dalam beberapa mode operasi, seperti:


1. **Mode Input**: Memungkinkan mikroprosesor untuk membaca data dari perangkat elektronik.

2. **Mode Output**: Memungkinkan mikroprosesor untuk menulis data ke perangkat elektronik.

3. **Mode Bidirectional**: Memungkinkan konfigurasi input/output secara dinamis.


**Penggunaan IC 8255A**


IC ini memiliki beragam aplikasi, di antaranya:


- Merancang rangkaian input/output

- Mengontrol perangkat elektronik

- Membangun rangkaian logika


Beberapa contoh penerapannya:


- Pada sistem penghitung, IC 8255A bisa membaca data dari sensor atau mengendalikan perangkat elektronik.

- Dalam sistem pengukur, IC ini dapat menampilkan data di layar atau mengontrol motor.

- Pada rangkaian logika, IC 8255A digunakan untuk membangun logika yang lebih kompleks.


**Light Emitting Diode (LED)**


LED (Light Emitting Diode) adalah komponen elektronik yang memancarkan cahaya monokromatik ketika dialiri arus listrik. LED merupakan jenis dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna cahaya yang dihasilkan tergantung pada bahan semikonduktornya. Beberapa LED juga dapat memancarkan sinar inframerah, seperti yang digunakan dalam remote kontrol.


Bentuk LED menyerupai bola lampu kecil dan dapat dipasang dengan mudah ke perangkat elektronik. Tidak seperti lampu pijar, LED tidak menghasilkan panas karena tidak menggunakan pembakaran filamen, sehingga lebih efisien. Saat ini, LED banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam perangkat seperti LCD TV, menggantikan lampu tabung.


Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)

Bentuk dan Simbol LED (Light Emitting Diode)


Cara kerja LED (Light Emitting Diode) mirip dengan dioda, karena keduanya terbuat dari bahan semikonduktor dan memiliki dua kutub, yaitu kutub positif (P) dan kutub negatif (N). LED hanya akan menyala ketika diberikan tegangan maju (bias forward), di mana arus mengalir dari anoda ke katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang telah melalui proses doping, yaitu penambahan zat impuritas ke dalam semikonduktor murni untuk memberikan sifat listrik tertentu. Ketika LED dialiri tegangan maju, elektron dari material tipe-N bergerak menuju area tipe-P, yang memiliki kelebihan hole (lubang positif). Ketika elektron bertemu dengan hole, mereka melepaskan energi dalam bentuk foton, yang menghasilkan cahaya monokromatik (berwarna tunggal).

Cara kerja LED (Light Emitting Diode)

LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya.

    LED adalah suatu perangkat semikonduktor yang menghasilkan cahaya saat diberikan arus listrik. Cahaya dihasilkan karena elektron-elektron dalam bahan semikonduktor bergerak antara tingkat energi yang berbeda dan melepaskan energi dalam bentuk foton cahaya. LED memiliki dua terminal: anoda (positif) dan katoda (negatif). Arus listrik mengalir dari anoda ke katoda dan menyebabkan cahaya dihasilkan. Warna cahaya yang dihasilkan oleh LED tergantung pada bahan semikonduktor yang digunakan. Contoh warna LED termasuk merah, hijau, biru, kuning, dan lainnya.

Spesifikasi:

   - Tegangan Operasi (V<sub>f</sub>): Tegangan yang dibutuhkan untuk menyalakan LED.

   - Arus Operasi (I<sub>f</sub>): Arus yang dibutuhkan untuk operasi normal LED.

   - Daya Operasi (P<sub>f</sub>): Daya yang dikonsumsi oleh LED saat beroperasi.

   - Efisiensi Luminositas: Rasio cahaya yang dihasilkan terhadap daya yang dikonsumsi.

   - Panjang Gelombang (λ): Panjang gelombang cahaya yang dihasilkan oleh LED.

Jenis-jenis LED

1. LED Berlian (Standard LED): Digunakan untuk indikator dan pencahayaan umum.

2. LED High Power: Menghasilkan cahaya yang lebih terang, sering digunakan dalam aplikasi penerangan.

3. LED RGB (Red, Green, Blue):Menggabungkan beberapa warna untuk menciptakan berbagai warna cahaya.

        Tegangan kerja LED adalah tegangan yang diperlukan untuk menyalakan LED. Tegangan kerja LED bervariasi tergantung pada jenis LED. Arus kerja LED adalah arus yang mengalir melalui LED saat LED menyala. Arus kerja LED bervariasi tergantung pada jenis LED. Luminansi LED adalah jumlah cahaya yang dipancarkan oleh LED. Luminansi LED bervariasi tergantung pada jenis LED. Sudut pencahayaan LED adalah sudut di mana cahaya dari LED menyebar. Sudut pencahayaan LED bervariasi tergantung pada jenis LED. Daya tahan LED adalah jumlah waktu yang dapat bertahan LED sebelum mulai melemah. Daya tahan LED bervariasi tergantung pada jenis LED. Biaya LED bervariasi tergantung pada jenis LED.

LED memiliki berbagai keunggulan dibandingkan dengan lampu konvensional, termasuk:

    • Efisiensi energi: LED jauh lebih efisien daripada lampu konvensional, sehingga dapat menghemat energi.
    • Daya tahan: LED jauh lebih tahan lama daripada lampu konvensional, sehingga dapat menghemat biaya penggantian lampu.
    • Ukuran: LED dapat dibuat berukuran sangat kecil, sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi.
    • Warna: LED dapat menghasilkan berbagai warna, sehingga dapat digunakan untuk berbagai keperluan.


-  Logic State



    Gerbang logika, atau *logic state*, adalah komponen dalam elektronika dan matematika Boolean yang mengubah satu atau lebih masukan logika menjadi keluaran logika. Gerbang ini bekerja berdasarkan sistem bilangan biner, yang hanya memiliki dua simbol, yaitu 0 dan 1, dan menggunakan prinsip Aljabar Boolean.


**Status logika** mengacu pada benar atau salahnya suatu sinyal biner. Sinyal biner adalah sinyal digital dengan dua nilai valid. Secara fisik, status logika ditentukan oleh level tegangan atau arus dari sinyal tersebut, yang bergantung pada teknologi perangkat yang digunakan. Misalnya, dalam sirkuit TTL, logika 1 mewakili +5 volt pada garis sinyal, sementara logika 0 biasanya sekitar 0 volt. Tegangan antara 0 dan +5 volt dianggap tidak jelas.


Logic state adalah kondisi atau status dari suatu sirkuit logika pada saat tertentu. Dalam sistem digital, logic state dapat berupa logika tinggi (1) atau logika rendah (0). Notasi biner digunakan dalam sistem logika digital, di mana 1 mengindikasikan logika tinggi (biasanya tegangan tinggi) dan 0 mengindikasikan logika rendah (biasanya tegangan rendah).


**Spesifikasi Logic State**


1. Tegangan Logika Tinggi (V<sub>OH</sub>): Nilai tegangan yang dianggap sebagai logika tinggi.

2. Tegangan Logika Rendah (V<sub>OL</sub>): Nilai tegangan yang dianggap sebagai logika rendah.

3. Arus Logika Tinggi (I<sub>OH</sub>): Arus yang mengalir ketika output berada dalam keadaan logika tinggi.

4. Arus Logika Rendah (I<sub>OL</sub>): Arus yang mengalir ketika output berada dalam keadaan logika rendah.


Sirkuit logika dapat terdiri dari gerbang logika dasar (seperti AND, OR, NOT) atau flip-flop yang lebih kompleks. Kombinasi dari gerbang-gerbang logika ini memungkinkan pelaksanaan fungsi-fungsi yang lebih kompleks.


Logic state digunakan untuk merepresentasikan data digital, seperti angka, huruf, atau simbol, serta untuk mengontrol operasi perangkat digital, seperti komputer, ponsel, dan mesin industri. Dalam elektronika digital, terdapat dua logic state: logika 0 (tegangan rendah, biasanya 0 atau 0,5 volt) dan logika 1 (tegangan tinggi, biasanya 2,5 atau 5 volt).


Logic state dapat direpresentasikan melalui:


- **Tegangan**: Logika 0 dengan tegangan rendah, logika 1 dengan tegangan tinggi.

- **Arus**: Logika 0 dengan arus rendah, logika 1 dengan arus tinggi.

- **Frekuensi**: Logika 0 dengan frekuensi rendah, logika 1 dengan frekuensi tinggi.

- **Waktu**: Logika 0 dengan durasi waktu rendah, logika 1 dengan durasi waktu tinggi.


**Penggunaan Logic State**


Logic state digunakan dalam berbagai perangkat digital untuk mewakili data digital dan mengontrol operasi. Misalnya:


- **Komputer**: Logic state digunakan untuk mewakili data seperti angka dan huruf, serta untuk mengontrol operasi seperti perhitungan dan komunikasi.

- **Ponsel**: Logic state mengendalikan fungsi-fungsi seperti panggilan telepon, pengiriman pesan, dan akses internet.

- **Mesin industri**: Logic state mengontrol berbagai operasi mesin, termasuk produksi dan transportasi.


Logic state adalah konsep fundamental dalam elektronika digital yang penting untuk merepresentasikan data dan mengendalikan perangkat digital.

Voltmeter

Volt meter DC merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika. Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik dari dua titik potensial listrik. Pada peralatan elektronik, voltmeter digunakan sebagai pengawasan nilai tegangan kerja.

Berdasarkan jenisnya, voltmeter dapat dibagi menjadi dua, yaitu:

    • Voltmeter Analog: Voltmeter analog adalah voltmeter yang menunjukkan hasil pengukurannya secara analog, yaitu dengan menggunakan jarum penunjuk. Voltmeter analog memiliki akurasi yang lebih rendah daripada voltmeter digital.
    • Voltmeter Digital: Voltmeter digital adalah voltmeter yang menunjukkan hasil pengukurannya secara digital, yaitu dengan menggunakan angka. Voltmeter digital memiliki akurasi yang lebih tinggi daripada voltmeter analog.

Prinsip kerja voltmeter

Prinsip kerja voltmeter adalah berdasarkan prinsip kerja galvanometer. Galvanometer adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur arus listrik.

Voltmeter terdiri dari dua bagian utama, yaitu:

    • Galvanometer: Galvanometer adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur arus listrik.
    • Resistor: Resistor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk membatasi arus listrik.

Pada voltmeter analog, galvanometer dihubungkan secara seri dengan resistor. Besarnya arus listrik yang mengalir melalui galvanometer akan sebanding dengan beda potensial yang diukur. Jarum penunjuk akan bergerak sesuai dengan besarnya arus listrik yang mengalir melalui galvanometer.

Pada voltmeter digital, galvanometer dihubungkan secara paralel dengan resistor. Besarnya arus listrik yang mengalir melalui galvanometer akan sebanding dengan beda potensial yang diukur. Nilai beda potensial kemudian dikonversi menjadi angka digital dan ditampilkan pada layar.

Cara menggunakan voltmeter

Untuk menggunakan voltmeter, langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

    1. Hubungkan voltmeter ke sumber tegangan yang akan diukur.
    2. Atur skala pengukuran voltmeter sesuai dengan tegangan yang akan diukur.
    3. Baca hasil pengukuran pada layar voltmeter.



- IC PIC 6259

PIC
  1. Spesifikasi: PIC 8259 adalah pengendali interrupt yang dapat diprogram dan dirancang untuk mengatur dan memprioritaskan interrupt dari beberapa sumber. IC ini dapat menangani hingga 8 interrupt sekaligus dan dapat dikaskade untuk menangani hingga 64 interrupt.
  2. Prinsip Kerja: PIC mengelola permintaan interrupt dari perangkat periferal dan menentukan prioritas interrupt mana yang harus ditangani terlebih dahulu oleh CPU. Ketika ada interrupt yang aktif, PIC akan memberi sinyal pada CPU dan memberikan vektor interrupt yang sesuai.
  3. Kegunaan: PIC digunakan dalam sistem mikroprosesor untuk mengatur dan mengelola interrupt dari berbagai perangkat eksternal, memungkinkan CPU untuk menangani tugas dengan efisiensi lebih tinggi.

- IC PIT 8253
  1. Spesifikasi: PIT 8253 adalah IC penghitung yang dapat diprogram untuk menghasilkan sinyal waktu pada interval tertentu. Setiap chip memiliki tiga counter, dan masing-masing counter dapat diprogram secara independen.
  2. Prinsip Kerja: PIT 8253 bekerja dengan menghitung pulsa dari clock yang masuk dan menghasilkan keluaran pada interval waktu yang telah diprogram. Counter ini dapat dikonfigurasi dalam beberapa mode seperti Mode Square Wave, Mode Rate Generator, dan lain-lain.
  3. Kegunaan: PIT 8253 digunakan untuk berbagai keperluan seperti menghasilkan sinyal waktu (clock), mengatur frekuensi suara pada speaker, atau untuk mengontrol fungsi waktu lainnya dalam sistem.


- IC ROM 2764

 


      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
  1. Spesifikasi: ROM 2764 adalah EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) dengan kapasitas 8K x 8-bit (total 64KB). Data dalam ROM ini dapat dihapus menggunakan sinar UV dan kemudian diprogram ulang.
  2. Prinsip Kerja: ROM digunakan untuk menyimpan program atau data yang bersifat tetap. Saat diakses oleh mikroprosesor, data hanya dapat dibaca dan tidak dapat diubah kecuali dengan proses khusus.
  3. Kegunaan: ROM 2764 digunakan untuk menyimpan program atau firmware sistem yang harus selalu tersedia saat perangkat dinyalakan.

 


- IC RAM 6116
    1. Spesifikasi: RAM 6116 adalah SRAM (Static RAM) dengan kapasitas 2K x 8-bit, yang berarti dapat menyimpan 2048 byte data. IC ini umumnya memiliki waktu akses sekitar 150 ns.
    2. Prinsip Kerja: Data disimpan dalam SRAM tanpa perlu penyegaran terus-menerus. Setiap alamat dalam memori dapat diakses secara acak dan ditulis atau dibaca kapan saja.
    3. Kegunaan: SRAM seperti 6116 digunakan untuk menyimpan data sementara selama operasi sistem karena kecepatan aksesnya yang cepat dibandingkan dengan DRAM.

- IC RAM 6264
    1. Spesifikasi: RAM 6264 juga merupakan tipe SRAM dengan konfigurasi 8K x 8-bit, sehingga memiliki kapasitas 4096 byte data.
    2. Prinsip Kerja: Sama seperti SRAM lainnya, RAM 6232 mempertahankan data selama daya tersedia tanpa memerlukan penyegaran. Data dapat diakses secara acak.
    3. Kegunaan: Biasanya digunakan sebagai memori sementara atau cache di sistem yang memerlukan akses data cepat.

 4.Percobaan[kembali]


langkah-langkah:
  • Siapkan seluruh alat dan bahan yang akan digunakan di Proteus
  • Rangkai semua alat dan bahan pada proteus
  • Lalu tekan tombol jalankan 
  • Simulasikan rangkaian dan variasikan logicstate sebagai data input dan pengatur
  • Revisi lagi apakah ada yang kurang dari rangkaian
  • Lakukan simulasi kembali



Prinsip kerja

Cara kerja rangkaian tersebut dimulai dengan pengaturan decoder 74LS138 melalui pin A, B, dan C untuk menghasilkan output sesuai dengan tabel kebenaran IC 74LS138. Tabel kebenaran ini menentukan kombinasi logika yang akan dihasilkan pada output pin Y0 hingga Y7. Output dari decoder ini bersifat aktif rendah (active low), yang berarti bahwa saat pin Y tertentu berada dalam logika rendah, fungsi spesifik dari IC yang terhubung akan diaktifkan. Pin Y0 hingga Y7 digunakan untuk mengaktifkan fitur *Chip Select* atau *Chip Enable* (aktif rendah) pada setiap IC di rangkaian.


Sebagai contoh, ketika pin Y0, Y2, dan Y7 aktif rendah, IC RAM 6116, IC RAM 6264, dan IC ROM 2764 akan diaktifkan secara berurutan. IC RAM berfungsi untuk menyimpan data sementara, sedangkan IC ROM menyimpan data permanen. Aktivasi IC RAM dan ROM memungkinkan sistem untuk mengelola penyimpanan data, yang merupakan bagian penting dari operasi rangkaian. Setiap IC akan berfungsi untuk menyimpan atau mengambil data dari memori ketika diaktifkan oleh sinyal aktif rendah pada pin Y, tergantung pada logika input yang diterima.


Ketika pin Y4 dan Y5 aktif rendah, IC PIT 8254A dan IC PIC 6259 akan diaktifkan. IC PIT berfungsi sebagai timer yang menghasilkan interrupt berbasis waktu, yang menginstruksikan prosesor untuk menjalankan tugas tertentu pada waktu yang ditentukan. Di sisi lain, IC PIC mengatur dan mengelola interrupt yang dikirimkan ke mikrokontroler atau sistem utama, memungkinkan pengelolaan multitugas secara efisien dan menghindari konflik antar tugas.


Sementara itu, ketika pin Y1 dan Y3 aktif rendah, PPI 0 dan PPI 1 (Programmable Peripheral Interface) akan diaktifkan. PPI digunakan untuk mengelola komunikasi antara sistem utama dengan perangkat eksternal melalui port input/output (I/O). Status logika pada PPI 0 dan PPI 1 menentukan port mana yang akan aktif (Port A, Port B, atau Port C), dengan kombinasi logika pada pin A0 dan A1 menentukan port yang digunakan untuk input atau output data. Misalnya, PPI 0 menghubungkan LED ke Port A pada pin PA0.


Ketika PPI 0 diaktifkan (Chip Select aktif rendah), LED yang terhubung ke Port A dapat dikendalikan. Sebagai contoh, dengan mengirimkan data 00000001 ke Port A dan mengatur logika pin A0 dan A1 menjadi 0, Port A akan dikonfigurasi sebagai output, dan pin PA0 akan aktif rendah. Karena LED terhubung ke PA0, sinyal aktif rendah akan menyalakan LED. Hal ini memberikan umpan balik visual yang sederhana namun efektif untuk memastikan rangkaian bekerja dengan baik. Secara keseluruhan, proses ini menggambarkan bagaimana decoder, IC memori, IC timer, dan PPI bekerja sama untuk mengendalikan berbagai aspek operasi rangkaian secara terpadu.

 5.Video[kembali]



 6.Dwonload[kembali]


 

UTS MIKROKONTROLER

DAFTAR ISI 1.Tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori 4. Percobaan 5. Video 6.Download   Soal 1   1.Tujuan [kembali] Merancang dan simulasika...