ABSTRACT
DESIGN OF MULTI I/O (120 I/O) COMPUTER CARD BASES ON PPI 8255 PROGRAMMABLE
By
IRMAN SEPTIANSYAH
In computer system, a lot of facilities are offered by each of computer type, from the old type of computer until the very newest type. One of facility that being offered is slot that available in motherboard such as ISA slots (Industry Standard Architecture). To use this slot facility, a computer card is needed. Computer card that will be design in this research have a general function as I/O (input/output) component that can be programmed.
IC PPI 8255 embedded to computer card which has 120 I/O facilities. PPI was a chip that been design to used in microprocessor system. In this case, 5 pieces of IC PPI 8255 is needed to supply 120 I/O, so it is necessary to addressing each of PPI 8255. For 1 IC PPI 8255 needs 4 addresses which 1 of address is for Control port and the other port I/O. Addressing for this computer card is processed by 2 pieces of IC Decoder 74LS138. Computer card that designed in here is address at 768 to 787. Data process that happened in this computer card is able to result and to receive data. Chip Select signal’s in each of PPI 8255 confirming computer card is access or not.
From this computer card, facility uses that offered by computer can be more effectively the benefits obtained. In addition, computer cards can also be used to assist humans in solving problems that occur.
ABSTRAK
PERANCANGAN KARTU KOMPUTER MULTI I/O BERBASIS PPI 8255 120 I/O YANG DAPAT DIPROGRAM
Oleh
IRMAN SEPTIANSYAH
Dalam sistem komputer, banyak fasilitas yang disediakan oleh berbagai komputer, baik oleh komputer jenis lama maupun komputer jenis terbaru. Salah satu fasilitas yang disediakan adalah slot yang terdapat pada motherboard seperti slot ISA (Industry Standard Architecture). Untuk memanfaatkan fasilitas slot ini dibutuhkan kartu yang dapat diintegrasikan dengan komputer. Kartu komputer yang akan dirancang memiliki fungsi umum sebagai komponen I/O (input/output) yang dapat diprogram.
IC PPI 8255 ditanamkan pada kartu komputer yang memiliki fasilitas I/O sebanyak 120 I/O. PPI merupakan chip yang dirancang untuk digunakan dalam sistem mikroprosesor. Dalam hal ini dibutuhkan 5 buah IC PPI 8255 agar dapat menyediakan 120 I/O, sehingga dibutuhkan suatu pengalamatan untuk masing-masing PPI 8255 yang digunakan. Untuk masing-masing-masing-masing IC PPI 8255 membutuhkan 4 buah alamat di mana satu alamat untuk Port Control Word dan lainnya untuk Port I/O. Pengalamatan pada kartu komputer ini dikerjakan oleh 2 buah IC Decoder 74LS138. Kartu komputer yang dirancang di sini beralamat pada 768 - 787. Proses data yang terjadi pada kartu komputer ini dapat berlangsung 2 arah yaitu dapat membaca data menulis data. Sinyal Chip Select pada masing-masing PPI 8255 menentukan diakses atau tidaknya kartu komputer. Melalui kartu komputer ini, fasilitas yang disediakan oleh komputer dapat lebih efektif manfaat yang didapatkan. Selain itu kartu komputer ini juga dapat dimanfaatkan untuk membantu manusia dalam menyelesaikan permasalahan yang terjadi.
I.
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Di era globalisasi ini, dunia teknologi semakin hari semakin meningkat, khususnya dalam ilmu komputer. Proses pengolahan dan penguasaan sistem pengendalian yang menggunakan komputer menjadi semakin kompleks, sehingga hampir di setiap penggunaan komputer dituntut untuk mampu menyesuaikan dengan perkembangan yang ada. Perkembangan teknologi saat ini akan terus menciptakan peralatan-peralatan canggih dan meninggalkan peralatan yang sudah lama atau ketinggalan zaman. Begitu juga dalam dunia komputer, peralatan lama seperti komputer Pentium I, II, dan III telah ditinggalkan para konsumen yang beralih ke jenis komputer dengan spesifikasi yang lebih canggih seperti Pentium IV, Dual Core, Core 2 Duo, Core 2 Quad maupun Core 2 Quad Extreme. Dengan adanya pengadaan alat yang lebih canggih ini, dibutuhkan juga dana yang lebih besar juga sehingga tidak semua kalangan masyarakat dapat menikmati kecanggihannya.
bernilai murah seperti komputer Pentium II atau Pentium III, alat yang diusulkan dalam skripsi ini yaitu membuat kartu komputer multi I/O yang dapat diprogram, dengan jumlah input dan output adalah 120 buah dengan menggunakan decoder (IC 74LS138) dan PPI (Programable Peripheral Interface) 8255. Modul PPI 8255 yang digunakan dalam alat ini adalah salah satu faktor utama dalam perancangan dan aplikasinya yang dapat dimodifikasi sesuai dengan keinginan kita. Telah diketahui bersama bahwa komputer dapat dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan, di antaranya sebagai pusat pengendalian peralatan-peralatan tertentu yang diantarmukakan pada port masukan dan port keluaran (I/O port). Dengan adanya kartu komputer multi I/O yang dapat diprogram ini, para konsumen dapat dengan leluasa memanfaatkannya untuk kebutuhan pengendalian sesuai kebutuhannya seperti pengendalian sistem penerangan pada gedung bertingkat.
3 yang ada di gedung tersebut sehingga para pengguna dapat melakukan aksi kontrol terhadap penerangan gedung tersebut dengan memanfaatkan banyaknya jumlah I/O yang ada. Pemanfaatan kartu ini sangatlah efektif serta ekonomis mengingat komputer yang digunakan untuk mengendalikannya berspesifikasi rendah dan berharga murah namun dapat melakukan aksi pengendalian yang sangat baik.
Di samping itu juga, kartu komputer ini dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan yang berbasis komputer tergantung kebutuhan pengguna/konsumen. Dengan demikian para pengguna dapat berkreasi untuk menciptakan suatu aksi pengendalian dengan adanya kartu komputer yang siap pakai ini.
Alat ini diharapkan mampu menambah pengetahuan bagi mahasiswa dalam mencari solusi dari suatu permasalahan yang mungkin ditemukan pada saat pengerjaan, cara penggunaan modul tersebut, dan pengendalian input/output dengan menggunakan komputer. Berdasarkan dari berbagai hal di atas penulis akhirnya mempunyai alasan mengambil judul “Perancangan Kartu Komputer Multi I/O Berbasis PPI 8255 120 I/O yang Dapat Diprogram”.
A. Tujuan Penelitian
B. Manfaat Penelitian
Memberikan kontribusi bagi dunia komputerisasi dalam melakukan aksi kontrol terhadap suatu plant. Dengan adanya kartu ini diharapkan para pengguna dapat berkreasi dalam memanfaatkan kartu ini sesuai kebutuhannya terutama dalam kebutuhan pengendalian yang berbasis komputer.
C. Permasalahan
Suatu rangkaian kendali elektronik atau piranti luar lainnya dapat dihubungkan dengan sebuah komputer melalui suatu slot ekspansi yang disediakan oleh komputer. Pada jenis komputer IBM PC menyediakan beberapa slot ekspansi seperti slot ISA. Untuk menciptakan suatu kartu komputer dibutuhkan proses pengantarmukaan (interface) antara kartu dengan komputer melalui slot ISA. Dalam hal ini pengantarmukaan dilakukan oleh PPI 8255, namun jumlah PPI yang digunakan di sini berjumlah lebih dari satu karena akan diciptakan suatu kartu multi I/O. Untuk itu dibutuhkan suatu pengendali mikro yang dapat mensinergiskan pengantarmukaan PPI dengan slot ISA.
D. Batasan Masalah
5 2. Komputer yang digunakan dibatasi hanya pada komputer yang
menyediakan slot ekspansi semacam slot ISA.
E. Hipotesa
Penerapan teknologi sistem kendali yang dapat mengatur komunikasi interface antara beberapa PPI 8255 dengan slot ISA sehingga dapat dihasilkan kartu komputer dengan 120 I/O.
F. Sistematika Penulisan
Dalam penulisan tugas akhir ini, disusun suatu sistematika penulisan dengan membaginya menjadi beberapa bab. Susunan sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
I. PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, hipotesis, dan sistematika penulisan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Berisi teori yang mendukung dalam penyusunan laporan tugas akhir meliputi Sistem Kendali, Sistem Kendali On-off, teori dasar mengenai Bus ISA, PPI 8255, Visual Basic 6.0, bahasa pemrograman pada Visual Basic 6.0, port paralel komputer.
III. METODOLOGI PENELITIAN
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi hasil uji coba kartu komputer multi I/O berbasis PPI 8255 120 I/O yang dapat diprogram serta analisa terhadap data yang diperoleh.
V. SIMPULAN DAN SARAN
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Kendali Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung yang dilaksanakan mulai dari bulan Juli 2009 sampai September 2010.
B. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
No. Alat Manfaat Jumlah
2. PPI 8255 Pengantarmukaan komputer dengan kartu
5 3. Slot ISA Tempat menghubungkan data, control
read/write dan layanan interrupt dengan bus-bus yang ada pada papan komputer
1
4. software pendukung, antara lain: Microsoft
5. Multimeter Penguji rangkaian elektronika 1
6. LED Penguji alat 60
7. Jumper Penguji alat 60
8. Socket IC 20 pin Tempat dudukan IC 1
9. Socket IC 40 pin Tempat dudukan IC 6
No. Alat Manfaat Jumlah 13. Konektor 40 pin Penghubung Input/output dan kartu 3 14. Papan PCB Double
layer
Kartu Komputer 1
15. IC 74LS138 IC Dekoder 2
C. Spesifikasi Alat
Spesifikasi dari alat yang digunakan:
1. PPI 8255 yang digunakan adalah IC PPI 8255 produksi dari NEC
Electronics Inc. yang dipasaran bisa dikenal dengan sebutan D82C55AC-2NEC.
2. Perconal Computer (PC) dengan Prosessor Intel Pentium MMX, 230 MHz, memori RAM 256 MB, Sistem Operasi: Microsoft Windows 98 (4.10, Build 1998)
3. Slot Komputer ISA 16 bit mempunyai 16 bit bus dan 24 bit bus alamat (address).
4. IC 74LS138 sebagai komponen pengendali.
5. LED dan jumper dirangkai dan digunakan sebagai alat untuk Menguji kartu komputer yang dibuat.
6. Socket IC Alat yang digunakan sebagai dudukan IC. 7. Papan PCB Double Layer
34
D. Tahap - tahap dalam Perancangan Skripsi
1. Merancang Diagram Blok sistem dan Cara Kerja, bertujuan untuk mempermudah realisasi sistem yang akan dibuat.
2. Mengimplementasikan rangkaian, dengan tahap-tahap sebagai berikut: a) Menentukan Arsitektur PPI 8255 120 I/O yang dapat diprogram b) Menentukan komponen yang digunakan dalam rangkaian.
c) Merangkai dan uji coba rangkaian dari masing-masing blok diagram. d) Menggabungkan rangkaian dari setiap blok dalam papan percobaan
(project board) dan dilakukan uji coba. e) Membuat Skematik Diagram
f) Membuat PCB kartu PPI 8255 double layer
g) Membuat rangkaian penguji menggunakan LED sebagai Output dan Saklar sebagai input
h) Rekayasa Perangkat Lunak: membuat program pengujian alat menggunakan Visual Basic 6
i) Dihasilkan Kartu Komputer 120 I/O. 3. Pengujian alat
Mulai
Dihasilkan kartu PPI 120 I/O dapat diprogram Rekayasa Perangkat Lunak
(i) Membuat program untuk rangkaian penguji (ii) Pengujian kartu PPI 8255 pada slot ISA
1
36
E. Arsitektur PPI 8255 120 Bit I/O dapat diprogram
74LS138
PPI 8255
Gambar 11. Arsitektur PPI 8255 Bit I/O dapat diprogram
F. Pemrograman Grafic User Interface (GUI)
Code. Object Code ini adalah bahasa yang dimengerti oleh komputer dan akan dijadikan urutan perintah. Melalui perintah-perintah inilah akan dilakukan pengujian kartu komputer yang dihasilkan dengan menggunakan LED sebagai indikator. Berikut merupakan blok diagram hubungan antar perangkat pengendali:
Gambar 12. Blok Diagram hubungan antar perangkat pengendali
Penjelasan mengenai hubungan antar perangkat pengendali:
1. VB 6.0 berfungsi untuk memberikan perintah-perintah dalam bentuk bahasa program ke komputer sebagai pengendali.
2. Komputer berfungsi sebagai pusat pengendali yang berfungsi mengatur IC PPI 8255 untuk digunakan sebagai input atau output dan memproses data dengan cara mengirimkan bit alamat komputer melalui
slot ISA dan bit data sinyal pulsa ‘0’ atau ‘1’ dari bit alamat komputer ke
IC PPI 8255. Tampilan pada komputer berupa Grafik User Interface (GUI). Bit alamat digunakan untuk menginisialisasi control word PPI 8255 dan mengalamatkan port-port PPI 8255. Dan bus data digunakaan sebagai isyarat digital yang diterima atau dikirim ke IC PPI 8255. Jika bus data
bernilai ‘0’ maka tegangan pada port IC PPI 8255 adalah 0 volt, tetapi bila
bus data bernilai ‘1’ maka tegangan pada port IC PPI 8255 adalah sekitar +
38 3. Kartu Komputer multi I/O berbasis PPI 8255 120 I/O yang dapat diprogram berfungsi sebagai pengantarmukaan atau perangkat keras yang menghubungkan komputer dengan alat terkendali sehingga komputer dapat mengendalikan rangkaian elektronika sesuai dengan keinginan pembuat program.
4. Alat terkendali merupakan perangkat keras (plant) yang dapat diatur penggunaannya dari sebuah komputer.
Melalui sebuah GUI dapat diatur sistem kerja suatu plant dengan memberikan perintah melalui tampilan pada komputer. Tampilan GUI pada komputer berupa nilai pada checkbox yaitu 1 dan 0, dimana saat ingin memberikan output High (1) cukup dengan menekan checkbox sehingga bernilai 1 dan untuk memberikan output Low (0) dengan menekan checkbox sehingga bernilai 0, sama halnya ketika ingin membaca input, yaitu dengan menekan
tombol ‘Eksekusi’ dimana pada tampilan GUI akan menunjukan kondisi ‘1’
ketika High dan ‘0’ pada kondisi Low. Pada tampilan awal GUI adalah
berupa form password sebagai kunci untuk bisa masuk ke form berikutnya dan memberikan output yang diinginkan maupun untuk melihat atau membaca inputan yang diberikan kepada kartu komputer tersebut.
Mulai
PORTA1= 768 PORTB1= 769 PORTC1= 770 CW1= 771
PORTA2= 772 PORTB2= 773 PORTC2= 774 CW2= 775
PORTA3= 776 PORTB3= 777 PORTC3= 778 CW3= 779
PORTA4= 780 PORTB4= 781 PORTC4= 782 CW4= 783
PORTA5= 784 PORTB5= 785 PORTC5= 786 CW5= 787
Inisiasi Control word
40
G. Perancangan Kartu Komputer
Kartu komputer yang akan didesain di sini akan dipasang pada slot ISA , di mana socket pada slot ISA memiliki fungsi yang berbeda-beda. Berikut keterangan slot ISA 8-bit yang memiliki fungsi serta karakteristik yang berbeda.
Tabel 7 Daftar pin dari slot ISA
Tabel 7. (lanjutan) pada slot ISA dapat kita lihat dalam tabel berikut:
Tabel 8. Hubungan pin-pin antar komponen
Slot
42 komputer yang akan dibuat haruslah double layer sebab slot-slot pada slot ISA berada pada dua sisi. Adapun desain kartu komputer dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 15. Desain kartu komputer double layer (tampak belakang)
Kabel data yang digunakan untuk menghubungkan kartu dengan peralatan luar menggunakan kabel flat ribbon beserta konektor, di mana yang terpasang pada kartu adalah berupa Header. Namun dalam desainnya port-port I/O pada kartu komputer tidak urut atau acak, hal ini dimaksudkan agar kartu yang didesain tidak memiliki banyak jumper.
H. Perancangan PCB single layer pada rangkaian penguji
Desain PCB single layer ini ditujukan sebagai rangkaian penguji kartu komputer. Dalam desain ini terdapat 2 buah rangkaian penguji, di mana pada rangkaian penguji pertama terdapat sebanyak 120 buah LED dan 120 Resistor
150 Ω serta 5 IDC Socket SC20, sedangkan pada rangkaian penguji yang
44
Gambar 17. Desain rangkaian penguji input kartu komputer
