1
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Komponen (Integrated Circuit) IC adalah komponen elektronika aktif
yang terdiri dari gabungan ratusan, ribuan bahkan jutaan transistor, dioda, resistor
dan kapasitor yang diintegrasikan menjadi suatu rangkaian elektronika dalam
sebuah kemasan kecil. Bahan utama yang membentuk sebuah IC adalah bahan
semikonduktor. Silicon merupakan bahan semikonduktor yang paling sering
digunakan dalam teknologi fabrikasi IC. IC juga merupakan bagian penting dalam
perangkat elektronika. Seperti halnya komponen lainnya, IC juga dapat
mengalami kerusakan jika tidak tepat penggunaannya atau pemasanganya. Untuk
itu supaya mengetahui suatu IC dikatakan baik atau rusak maka diperlukan suatu
alat ukur. Dengan adanya alat ukur dapat mempermudah memastikan dan
menganalisasebuah IC tersebut dikatakan baik ataupun tidak baik. Untuk jenis IC
sendiri memiliki jumlah yang sangat banyak, namun pada perancangan alat ukur
yang akan dibuat dapat melakukan pengukuran jenis IC CMOS dan TTL yang
memiliki gerbang, multiplekser dan shift register.
Pada dasarnya untuk melihat sebuah IC rusak tidak dapat langsung dilihat
dari fisiknya saja. Namun untuk memastikan hal tersebut perlu adanya
pengecekan kondisi dari sebuah IC tersebut menggunakan alat ukur. Alat ukur
yang akan dirancang dapat melakukan pengecekan setiap gerbang yang akan
diukur. Setiap pengukuran IC yang memiliki gerbang akan ditampilkan hasil ukur
sebuah IC terdeteksi tidak semua gerbang rusak maka bagian lain masih dapat
dimanfaatkan tanpa harus terbuang dengan percuma.
Pada perancangan alat ukur IC ini, akan menggunakan komponen
mikrokontroler sebagai komponen pendukung utama untuk membuat alat yang
akan dirancang dan dengan memanfaatkan komunikasi USB sebagai sistem
antarmuka antara perangkat dengan komputer sehingga perangkat nantinya akan
mudah digunakan melalui komputer ataupun laptop. Penggunaan komputer
sebagai tampilan pengukuran dan dapat dijadikan juga sebagai host untuk
menampung banyak daftar jenis IC yang akan diukur dengan memanfaatkan
sebuah database. Database menggunakan sqlite yang berisi konfigurasi dari
sebuah IC sebagai tolak ukur membandingkan data yang sebenarnya dengan data
yang akan diukur.
1.2 Idenifikasi Masalah
Adapun identifikasi masalah yang didapatkan, diantaranya adalah :
1. jika sebuah IC terjadi hubung singkat untuk dapat memastikan IC tersebut
mengalami kerusakan atau tidak kita terlebih dahulu melakukan
pengecekan ketika bagian lain belum mengalami kerusakan
memungkinkan masih bisa menggunakannya tanpa harus membuangnya
dengan adanya alat ukur dapat mengetahui bagian mana saja yang
mengalami kerusakan dengan cara pengecekan setiap gerbang,
2. adanya alat ukur mengetahui kondisi bagus atau tidak baiknya suatu IC
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang teridentifikasi di atas, maka pada tugas
akhir ini akan dirancang dan dibuat suatu perangkat yang dapat berfungsi sebagai
alat ukur IC untuk mengetahui kondisi sebuah IC. Sehingga dapat dirumuskan
beberapa rumusan masalah sebagai berikut.
1. Bagaimana cara membuat perangkat yang dapat berfungsi sebagai alat
ukur IC dapat melakukan pengukuran berbagai jenis IC TTL dan CMOS
gerbang?
2. Bagaimana caranya membuat perangkat alat ukur IC yang dapat
mengidentifikasi setiap gerbang untuk mengetahui gerbang itu dikatakan
baik atau tidak baik secara keseluruhan atau sebagian?
1.4 Tujuan
Terdapat beberapa tujuan yang diingin dicapai dalam pembuatan tugas akhir
ini, diantaranya adalah :
1. untuk membuat perangkat yang dapat berguna sebagai alat ukur dan alat
bantu untuk menganalisis jenis IC TTL dan CMOS gerbang dikatakan baik
atau rusak dalam perangkat elektronika,
2. alat ukur dapat melakukan pengecekan setiap IC dengan cara
menampilkan semua kondisi gerbang keseluruhan, dapat menambahkan
daftar IC dan memperbaharui jenis IC yang akan diukur.
1.5 Kegunaan Penelitian
Jika berhasil mencapai tujuan-tujuan diatas, maka harapan penulis memiliki
1. untuk membantu para praktisan elektronika agar mendapatkan alat ukur
yang akan sangat membantu dalam menyelesaikan tugas dan pekerjaannya,
dan
2. untuk membuat suatu perangkat Alat ukur IC yang mudah digunakan dan
dapat melakukan pengukuran setiap kondisi gerbang/bagian mana saja yang
mengalami kerusakan atau masih dikatakan masih bagus dari sebuah IC.
1.6Batasan Masalah
Untuk mengurangi beban dalam perancangan tester IC ini, maka penulis
memiliki batasan masalah sebagai berikut :
1. dalam perancangan tester IC digital ini dapat mengukur jenis tipe IC TTL
dan CMOS yang memiliki gerbang, shift register dan multiplekser,
2. perangkat yang dirancang tidak dapat mengetahui langsung tipe IC yang
sedang diukur,
3. pemograman visualisasi pada PC menggunakan visual studio .net C#
(sharp),
4. menggunakan komunikasi USB to TTL sebagai komunikasi dari perangkat
alat ukur ke komputer dan sebagai supply tegangan keseluruhan perangkat.
1.7 Metode Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan penulis adalah eksperimental dengan
tahapan sebagai berikut.
1. Tinjauan pustaka, merupakan suatu metode pengumpulan data dengan cara
membaca atau mempelajari buku-buku yang berhubungan dengan masalah
2. Survey, adalah proses pengamatan secara langsung terhadap permasalahan
yang dihadapi.
3. Pengumpulan data, merupakan metode untuk medapatkan data dari topik
yang diambil dengan cara mengajukan pertanyaan secara langsung kepada
pihak-pihak yang berkompeten mengenai hal-hal yang dipelajari selama
pengerjaan tugas akhir. Pertanyaan-pertanyaan ini diajukan kepada dosen
pembimbing di kampus dan sumber lainnya.
4. Pengolahan data, merupakan proses untuk mengolah data-data yang didapat
dari hasil pengumpulan data, untuk dijadikan referensi dalam pengerjaan
tugas akhir.
5. Perancangan yaitu mengaplikasikan teori yang didapat dari studi pustaka
dan dari hasil bimbingan, sehingga tersusun suatu perancangan sistem
untuk bagian perangkat keras juga untuk perangkat lunak.
6. Pembuatan, merupakan tahap pengerjaan alat yang sebelumnya telah
dirancang.
7. Pengujian, merupakan metode untuk mengetahui hasil dari perancangan
sistem yang dibuat.
8. Analisa, adalah proses pendalaman terhadap alat yang dibuat apakah sudah
berhasil sesuai dengan yang direncanakan atau belum, selanjutnya akan
dilakukan pengujian baik secara teoritis ataupun praktis, dan jika terdapat
kekurangan maka akan dilakukan beberapa perbaikan sistem sehingga
1.8Sistematika Penulisan Laporan
Sistematika penulisan pada tugas akhir ini, terdiri atas beberapa pembahasan
yang disusun sebagai berikut :
Bab I Pendahuluan
Bab ini memaparkan tentang alasan pemilihan teknologi (sistem) tersebut
sebagai objek studi, merincikan tujuan pelaksanaan, rumusan masalah,
batasanmasalah, metodologi penelitian serta sistematika penulisan aporan tugas
akhir.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini berisi tentang teori-teori penunjang yang berkaitan dengan
masalah yang dibahas.
Bab III Perancangan Alat
Bab ini berisi tentang perancangan hardware maupun software dari sistem
yang akan dibuat.
Bab IV Pengujian dan analisis
Bab ini berisi tentang hasil pengujian sistem baik hardware maupun
software serta hasil analisanya.
Bab V Penutup
Bab ini berisi hasil kesimpulan dan saran dari keseluruhan penulisan
7
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai studi pustaka alat ukur IC digital,
teori-teori penunjang sistem alat ukur IC digital baik perangkat keras (Hardware),
maupun perangkat lunak (Software), serta beberapa teori penunjang lainnya.
2.1 (Integrated Circuit) IC
IC adalah komponen elektronik yang terbuat dari bahan semikonduktor, dimana
IC merupakan gabungan dari komponen seperti resistor, kapasitor, dioda, dan
transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip. IC adalah
komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika. Berdasarkan struktur dari
gerbang-gerbang yang terdapat didalam nya, IC terdiri dari :
1. IC Dioda-Dioda Logic (DDL)
2. IC Transisistor-Transistor Logic (TTL)
3. IC Resistor-Transistor Logic (RTL)
4. IC Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS)
Namun pada pembahasan ini hanya menjelaskan jenis IC TTL dan CMOS.
Kedua jenis IC rangkaian tersebut dinamakan juga IC digital. Adapun penjelasan
dari IC ini sebagai berikut :
2.1.1 IC TTL
Pertama kali IC dengan teknologi TTL ini dipekenalkan oleh (texas
instrument) TI pada tahun 1964. Kemudian keluarga IC ini dengan pesat
Keluarga TTL telah memiliki beberapa jenis selain IC TTL pada umumnya
yaitu TTL dengan daya rendah (low power TTL), TTL dengan kecepatan tinggi
(High-speed TTL), TTL schotty dengan daya rendah, TTL schotty dengan
kecepatan tinggi dan lain sebagainya. Semua jenis IC TTL memiliki dasar
rangkaian yang sama. Dalam satu kemasan IC terdapat beberapa macam gate
(gerbang) yang dapat melakukan berbagai macam fungsi logik seperti AND,
NAND, OR, NOR, XOR serta beberapa fungsi logika lainnya seperti shift
register dan multiplexser. berikut ini merupakan bagian dari gerbang logika
dasar:
a. Gerbang AND (7408)
Gerbang logika yang kerjanya seperti saklar seri. Gerbang AND
mempunyai dua atau lebih input dan memiliki satu output. Output akan
berlogika “1” jika semua input (input A AND B) berlogika “1”. Jika
salah satu inputberlogika “0” maka outputakan berlogika “0”.
Gambar 2.1 Simbol gerbang AND
Untuk menguji gerbang AND, digunakan IC 7408. Dimana struktur dari
IC ini adalah:
Tabel 2.1 Tabel Kebenaran gerbang AND
Masukan Keluaran
A B Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
b. Gerbang OR (7432)
Gerbang OR mempunyai dua atau lebih input dan memiliki satu output.
Apabila salah satu inputberlogika “1”, maka outputakan berlogika “1”.
Jika semua inputberlogika “0”, maka outputakan berlogika “0”.
Gambar 2.3. Simbol gerbang OR
Untuk menguji gerbang OR, digunakan IC 7432. Dimana
struktur dari IC ini adalah:
Tabel 2.2. Tabel Kebenran Gerbang OR
Masukan Keluaran
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
c. Gerbang NOT (7404)
Gerbang NOT hanya memiliki satu input dan satu output saja. Apabila
input berlogika “0”, maka output akan berlogika “1”. Dan jika semua
input berlogika “1”, maka outputakan berlogika “0”.
Gambar 2.5 Simbol Gerbang NOT
Untuk menguji gerbang OR, digunakan IC 7404. Dimana
struktur dari IC ini adalah:
Tabel 2.3. Tabel Kebenaran Gerbang NOT
Masukan Keluaran
A Y
0 1
1 0
d. Gerbang NAND (7400)
Gerbang NAND merupakan kombinasi dari gerbang AND dan gerbang
NOT. Sehingga keluaran dari gerbang NAND merupakan komplemen
dari keluaran gerbang AND.
Gambar 2.7 Simbol Gerbang NAND
Untuk menguji gerbang NAND, digunakan IC 7400. Dimana
struktur dari IC ini adalah:
Tabel 2.4. Tabel Kebenaran Gerbang NAND
Masukan Keluaran
A B Y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
e. Gerbang NOR (7402)
Gerbang NOR merupakan kombinasi dari gerbang OR dan gerbang
NOT. Sehingga keluran dari gerbang NOR merupakan komplemen dari
keluaran gerbang OR.
Gambar 2.9. Simbol gerbang NOR
Untuk menguji gerbang NOR, digunakan IC 7402. Dimana struktur dari
IC ini adalah:
Tabel 2.5. Tabel Kebenaran Gerbang NOR
Masukan Keluaran
A B Y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
f. Gerbang XOR (7486)
Gerbang XOR merupakan kata lain dari exclusive – OR. XOR akan
memberikan outputlogika “1”, jika inputnya memberikan keadaan yang
berbeda. Dan jika inputnya memberikan keadaan yang sama, maka
outputnya akan memberikan logika “0”.
Gambar 2.11. Simbol gerbang XOR
Untuk menguji gerbang XOR, digunakan IC 7486. Dimana struktur dari
IC ini adalah:
Tabel 2.6. Tabel Kebenaran Gerbang XOR
Masukan Keluaran
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
g. Shift Register (74595)
Shift register merupakan kumpulan dari elemen-elemen memori
yang bekerja bersama sebagai satu unit. Register yang paling sederhana
adalah sebuah penyimpanan kata biner, jenis lain dari sebuah register
adalah dapat mengubah kata yang tersimpan dengan menggeser
bit-bitnya kekiri atau kekanan. Pencacah merupakan jenis khusus dari
register, yang dirancang untuk mencacah atau menghitung jumlah
pulsa-pulsa. Register buffer merupakan jenis register yang paling
sederhana yang mempunyai fungsi untuk menyimpan kata digital.
Register geser dapat memindahkan bit-bit yang tersimpan dari kiri ke
kanan pergeseran bit itu penting dalam operasi aritmatik dan operasi
logika yang dipakai dalam komputer. Berikut ini merupakan gambar
struktur dari shift register.
h. Multiplexer (74157)
Multiplexer merupakan rangkaian kombinasional yang memiliki
masukkan sejumlah 2�bit, n selector dan satu output. Multiplexer
disebut juga data selector karena selector pada rangkaian multiplexer
berfungsi untuk memilih data pada input mana yang akan dilewatkan ke
output. Seperti decoder, multiplexer juga memiliki enable yang bersifat
low yang berfungsi untuk mengaktifkan atau menonaktifkan rangkaian.
Untuk menguji multiplexer pada perancangan digunakan IC tipe
74157, adapun struktur IC ini adalah sebagai berikut.
Gambar 2.14 Struktur IC 74157
2.1.2 IC (Complementyary Metal Oxide Semiconductor) CMOS
CMOS adalah sebuah jenis utama dari rangkaian terintegrasi.
Teknologi CMOS digunakan di mikroprosesor, pengontrol mikro, RAM statis
dan sirkuit logika digital lainnya. Teknologi CMOS juga digunakan dalam
banyak sirkuit analog, seperti sensor gambar, pengubah data dan terintegrasi
untuk berbagai jenis komunikasi.
CMOS juga sering disebut complementary-symentry
komplementer simetris). Kata komplementer simetris merujuk pada kenyataan
bahwa biasanya desain digital berbasis CMOS menggunakan pasangan
komplementer dan simetris dari MOSFET semikonduktor tipe-p dan
semikonduktor tipe-n untuk fungsi logika.
Pada prinsipnya IC TTL dan IC CMOS mempunyai dasar pengertian
yang sama. Walaupun demikian ada beberapa perbedaan, juga keuntungan
dan kerugiannya. CMOS menjadi populer dan disukai karena disipasi dayanya
yang rendah dan kemampuan beroperasi dalam tegangan antara yang lebar. IC
CMOS difabrikasi dengan menggunakan dua metal oksida semikonduktor
(MOS).
Sebuah keunggulan yang unik dari CMOS ini adalah tidak adanya arus
yang melewatinya baik dalam keadaan status 1 atau 0. Karena itu daya hanya
terdisipasi ketika IC CMOS dalam perubahan dari keadaan 1 menuju 0 dan
sebaliknya. Oleh karena itu daya disispasi dari CMOS tergantung dari
frekuensi perubahan keadaan. IC CMOS hanya cocok digunakan pada aplikasi
kecepatan yang sedang karena disipasi dayanya yang rendah. Namun pada
pembahasan ini IC CMOS yang dapat diukur yaitu memiliki gerbang. Pada
gambar dibawah ini ditunjukkan gambar IC CMOS yang memiliki gerbang.
2.2 Perangkat Keras (Hardware)
Perangkat keras alat ukur IC yang akan diuraikan dibawah ini adalah
perangkat-perangkat fisik yang terdiri dari komponen-komponen elektronik
penunjang sistem kerja alat ukur IC dimana dari setiap komponen-komponen yang
ada, akan dirangkai dan terintegrasi menjadi satu sistem berbasis mikrokontroler
ATmega32.
2.2.1 Mikrokontroler ATmega32
Mikrokontroler adalah dirancang khusus untuk aplikasi kontrol dengan
teknologi prosesor yang hadir untuk memenuhi kebutuhan akan
perkembangan teknologi yang begitu pesat di masa kini. Mikrokontroler
dibuat dengan teknologi semikonduktor dimana mikrokontroler tersebut
dibangun oleh transistor-transistor dengan jumlah yang sangat banyak dan
dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat bekerja sebagai unit pemroses
(kontroler).
Mikrokontroler berbeda dengan mikroprosesor, perbedaan tersebut
dapat dilihat dari kecepatan proses, cara menangani tugas dan unit-unit
pendukung lain yang bertugas sesuai dengan fungsinya. Pada mikrokontroler
sudah terdapat RAM, ROM, dan CPU didalam IC nya, sedangkan pada
mikroprosesor hanya terdapat CPU saja dan bagian RAM dan ROM nya
terpisah sehingga agar mikroprosesor dapat bekerja sesuai dengan fungsinya
perlu ditambahkan perangkat penunjang lain seperti rangkaian RAM dan
masih tetap lebih unggul mikroprosesor, namun untuk proses-proses yang
tidak memiliki kompleksitas kerja yang besar mikrokontroler lebih
dibutuhkan karena dalam segi biaya lebih murah mikrokokntroler dan dalam
segi ergonomisnya pun lebih praktis menggunakan mikrokontroler, karena
didalam mikrokontroler telah terdapat rangkaian RAM, ROM, CPU, dan unit
I/O yang siap digunakan untuk keperluan apapun.
2.2.1.1 Arsitektur ATmega32
ATmega32 tergolong Mikrokontroler jenis AVR yang
memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit,
dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar
instruksi dikemas berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan
12 siklus clock. Secara garis besar, arsitektur mikrokontroler ATmega32,
yaitu.
g. Watchdog timer dengan osilator internal.
h. 512 byte SRAM.
j. 8 kb Flash memory dengan kemampuan Read While Write.
k. Unit interupsi (internal & eksternal).
l. Port antarmuka SPI32 “memory map”.
m. Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan
optimum 2,5Mbps.
n. 4.5 sampai 5.5V operation, 0 sampai 16M
2.2.1.2 Blok Diagram ATmega32
2.2.1.3 Konfigurasi Pin ATmega32
Mikrokontroler ATmega32 mempunyai jumlah pin sebanyak 40
buah, dimana 32 pin digunakan untuk keperluan port I/O yang dapat
menjadi pin input/output sesuai konfigurasi. Berikut ini merupakan
konfigurasi pin dari ATmega32.
Gambar 2.17 Konfigurasi Pin ATmega32
Berikut penjelasan dari fungsi-fungsi konfigurasi pin ATmega32.
a. VCC, merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan
catu daya.
b. GND (Ground), merupakan pin ground.
c. PORTA (PORTA0-7), merupakan pin I/O dua arah dan
berfungsi khusus sebagai pin masukan ADC.
d. PORTB (PORTB0-7), merupakan pin I/O dua arah dan fungsi
e. PORTC (PORTC0-7), merupakan pin I/O dua arah dan fungsi
khusus yaitu TWI, komparator analog, dan timer oscilator.
f. PORTD (PORTD0-7), merupakan pin I/O dua arah dan fungsi
khusus yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan
komunikasi serial USART.
g. RESET, merupakan pin untuk mereset mikrokontroler.
h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin untuk eksternal clock.
i. AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC.
j. AREF merupakan pin masukan untuk tegangan referens ADC.
2.2.1.4 Peta Memory ATmega32
ATmega32 memiliki ruang pengalamatan memori data dan
memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian
yaitu 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM
internal. Register untuk keperluan umum menempati space data pada
alamat terbawah yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu register khusus
untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64
alamat berikutnya yaitu mulai dari $20 sampai $5F. Register tersebut
merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi
terhadap berbagai peripheral mikrokontroler seperti kontrol register,
timer/counter, fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat
memori secara lengkap dapat dilihat pada gambar 2.18 Alamat memori
berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60
terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah register
I/O, dan 512 byte internal SRAM.
Gambar 2.18 Skema Memori Data ATmega32
Memori program yang terletak pada flash perom tersusun dalam word
atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32bit.
AVR ATmega32 memiliki 4KByte x 16 Bit flash perom dengan
alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR tersebut memiliki 12 bit
program counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi flash.
2.2.1.5 Status Register
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan
pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi.
SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler.
Gambar 2.20 Status Register ATmega32
Status register ATmega32 dapat dilihat pada gambar diatas.
Dari gambar tersebut dapat dijelaskan register dari ATmega32,
sebagai berikut:
a. Bit7 I (global Iinterrupt enable), Bit harus di set untuk
mengaktifkan (enable) semua jenis interupsi.
b. Bit6 T (bit copy storage), Instruksi BLD dan BST
menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit.
Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T
menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit T dapat disalin
kembali kesuatu bit dalam register GPR dengan menggunakan
instruksi BLD.
c. Bit5 H (half cary flag).
d. Bit4 S (sign bit) merupakan hasil operasi EOR antara flag -N
e. Bit3 V (two's component overflow flag) bit ini berfungsi untuk
mendukung operasi matematis.
f. Bit2 N (negative flag) flag N akan menjadi set, jika suatu
operasi matematis menghasilkan bilangan negatif.
g. Bit1 Z (zero flag) bit ini akan menjadi set apabila hasil operasi
matematis menghasilkan bilangan 0.
h. Bit0 C (cary flag) bit ini akan menjadi set apabila suatu operasi
menghasilkan carry.
2.2.2 Komunikasi USB
USB (Universal Serial Bus) adalah sebuah standard komunikasi serial
yang digunakan untuk komunikasi antar perangkat. Pada awalnya sistem USB
didesain dari perkembangan sebuah antarmuka untuk berkomunikasi dengan
bermacam-macam tipe periferal tanpa batasan dan kesulitan dalam
penggunaanya, tidak seperti pada perangkat antarmuka sebelumnya.
Perangkat antarmuka USB memiliki banyak kelebihan dibanding perangkat
antarmuka sebelumnya, seperti :
a. mudah untuk digunakan, sehingga tidak perlu lagi mengotak-atik
konfigurasi-konfigurasi dan setup yang rumit,
b. cepat, sehingga tidak akan terjadi kemacetan komunikasi pada peranti
antarmukanya,
c. dapat dipercaya, karena tingkat kesalahan komunikasi (galat) jarang
terjadi, karena menggunakan metode automatic retries (pengulang
d. serbaguna, banyak macam perangkat periferal yang dapat
menggunakan peranti antarmuka ini,
e. biaya yang minim, sehingga dalam pembuatan peralatannya tidak
memerlukan dana yang banyak,
f. daya rendah, artinya dapat menghemat penggunaan daya pada
portable computer (laptop)
g. didukung oleh sistem operasi Windows dan sistem operasi yang lain,
sehingga dapat mempermudah pengembang untuk mengembangkan
perangkat antarmuka yang diinginkannya.
Pada setiap komputer masa kini telah terdapat port USB yang dapat
digunakan untuk menghubungkan perangkat lain (periferal) seperti keyboard,
mouse, scanner, digital camera, printer dan peralatan lain sebagai perangkat
tambahan dengan masing-masing kegunaanya. USB merupakan solusi
komunikasi antara komputer dengan perangkat lain yang dibutuhkan oleh
sistem komputer tersebut, karena sistem antarmukanya cocok untuk semua
tipe perangkat yang standard. Suatu sistem USB pada umumnya terdiri dari
beberapa bagian diantaranya :
a. host controller, pada sistem USB terdapat beberapa host yang
bertanggung jawab pada keseluruhan protokol sistem USB. Host
controller bertugas mengendalikan penggunaan jalur bus data,
sehingga tidak ada satu pun peralatan USB yang dapat menggunakan
b. hub, seperti halnya hub untuk jaringan komputer, USB hub
menyediakan titik interkoneksi yang dapat memungkinkan banyak
peralatan USB untuk dapat terhubung terhadap host controller.
Topologi jaringan yang digunakan oleh sistem USB adalah topologi
star, semua perangkat USB secara logika terhubung langsung dengan
host controller. Hub terhubung dengan USB host controller secara
upstream (data mengalir menuju ke host),
c. terhubung dengan peralatan USB secara downstream (data mengalir
dari host ke perangkat USB). Fungsi utama dari hub adalah
bertanggungjawab untuk mendeteksi pada pemasangan dan pelepasan
peralatan USB dengan port USB,
d. peralatan USB, semua hal pada sistem USB selain host controller
merupakan peralatan USB. Dalam kecepatan transfer datanya
peralatan USB dikelompokan menjadi 3 (tiga) yaitu : low speed
(kecepatan transfer hingga 1,5 Mbps), full speed (kecepatan transfer
hingga 12 Mbps), dan high speed (kecepatan transfer data hingga
480 Mbps).
2.2.2.1 Evolusi Sistem Antarmuka
Alasan utama mengapa suatu sistem antarmuka yang baru tidak
begitu sering muncul, hal tersebut dikarenakan sistem antarmuka yang
ada telah banyak menarik perhatian pengguna untuk tidak mengambil hal
yang rumit untuk membuat sistem antarmuka yang baru. Menggunakan
dalam pembuatan desain sistem antarmuka peralatannya. Hal inilah yang
membuat IBM PC memilih kompatibilitas sistem antarmukanya
menggunakan centronics parallel interface dan RS-232 serial port
interface yang sudah ada untuk menghubungkan perangkat pengguna
seperti printer dan modem yang ada di pasaran.
Sistem antarmuka standard yang digunakan IBM PC telah
membuktikan kehandalannya dalam 2 (dua) dekade kebelakang. Namun
semakin canggih dan hebatnya komputer-komputer masa kini membuat
semakin meningkatnya jumlah perangkat-perangkat (periferal)
pendukung komputer, sehingga sistem antarmuka yang terdahulu sudah
tidak dapat menanganinya lagi dikarenakan kecepatan komunikasinya
yang terbatas dan memiliki ekspansi antarmuka yang terbatas juga. Hal
inilah yang kemudian merujuk kepada pengembangan sistem antarmuka
USB.
2.2.2.2 Tugas Komputer sebagai Host
Dalam hal ini komputer akan bekerja sebagai penyedia (host)
sedangkan perangkat akan bekerja sebagai periferal yang memiliki
peranan yang telah ditentukan masing-masing sesuai dengan tugasnya.
Untuk dapat berkomunikasi dengan perangkat USB, sebuah komputer
memerlukan suatu perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak
(software) yang dapat membuat komputer bekerja sebagai penyedia
Perangkat keras (hardware) yang dibutuhkan oleh bagian penyedia
(host) diantaranya adalah USB host controller dan USB hub yang dapat
membuat port USB menjadi lebih dari 1 (satu). Sedangkan perangkat
lunak (software) yang dibutuhkan oleh bagian penyedia (host) adalah
host controller driver, dan USB driver-nya masing-masing sesuai dengan
perangkat USB yang dihubungkan dengan komputer.
Pada awalnya USB host controller didesain untuk menangani satu
peralatan USB saja, namun dalam perkembangannya muncullah
Universal/Open Host Controller Intreface (UHCI/OHCI) yang terdiri
dari 2 (dua) bagian yaitu: host controller driver dan host controller. Host
controller driver adalah suatu program perangkat lunak komputer yang
bertanggung jawab dalam penjadwalan lalu lintas data pada jalur bus data
dengan cara menempatakan dan menjaga transaksi data dalam sistem
memori, sementara host controller bekerja memindahkan data dari sistem
memori ke peralatan USB dengan cara memproses struktur data.
Selanjutnya untuk dapat memenuhi kebutuhan transfer data dengan
kecepatan tinggi, maka dikembangkan Enhanced Host Controller
Interface (EHCI). EHCI mampu mendukung peralatan USB high speed
karena memang didesain untuk efisiensi dalam penggunaan memori pada
Gambar 2.21 Blok Diagram Sistem USB
Sistem USB host controller terdiri atas sejumlah lapisan perangkat
keras (hardware) dan perangkat lunak (software) yang ditunjukkan pada
Gambar 2.21. Secara umum penjelasan singkat dari setiap lapisan-lapisan
tersebut adalah.
a. Software driver pada PC, bertugas mengeksekusi perintah dari
host controller yang bersesuaian dengan peralatan USB tertentu
sesuai fungsinya. Driver peralatan USB secara khusus merupakan
bagian dari sistem operasi atau yang disertakan dengan peralatan
USB yang kemudian di-install pada PC sehingga peralatan USB
b. Driver USB, adalah suatu perangkat lunak bus driver yang
memisahkan detil host controller tertentu untuk sistem operasi
tertentu,
c. Host controller driver, berfungsi menyediakan driver perangkat
lunak diantara lapisan perangkat keras host controller dengan
pealatan USB. Detail dari host controller driver tergantung kepada
sistem antarmuka perangkat keras USB host controller,
d. Host controller, adalah lapisan implementasi perangkat keras yang
spesifik. Terdapat 1 (satu) spesifikasi host controller yang
digunakan untuk peralatan USB high speed yaitu Enhanced Host
Controller Interface (EHCI), dan terdapat 2 (dua) spesifikasi host
controller yang digunakan untuk peralatan USB full speed dan low
speed yaitu Universal Host Controller Interface (UHCI) dan Open
Host Controller Interface (OHCI),
e. peralatan USB, adalah suatu perangkat keras yang akan melaksanakan fungsinya dengan pengguna. Interaksi antara
pengguna dengan peralatan USB mengalir dari aplikasi melalui
lapisan-lapisan perangkat lunak dan perangkat keras sesuai dengan
diagram pada Gambar 2.21.
2.2.2.3 Lapisan Komunikasi USB
Komunikasi data pada sistem USB terbagi menjadi 3 (tiga) lapisan
yaitu : physical layer, protocol engine layer, dan application layer.
fungsi peralatan USB menggunakan sebuah jalur komunikasi pipa
(pipes). Jalur pipa ini diasosiasikan sebagai jalur antara endpoint pada
peralatan USB dengan perangkat lunak host controller yang bersesuaian.
Endpoint adalah sumber atau tujuan dari data yang ditransmisikan
melalui antarmuka USB, karena pada sistem antarmuka USB terdidri dari
seperangkat endpoint yang terkelompok. Aliran komunikasi data pada bus
data yang dapat dilakukan adalah dua arah yaitu : IN dimana data
mengalir dari peralatan USB ke bagian penyedia (host) dan OUT dimana
data mengalir dari bagian penyedia (host) ke peralatan USB. Berikut
merupakan penjelasan singkat dari masing-masing lapisan komunikasi
USB.
2.2.2.4 USB – HID Communication Class
Human interface device (HID) class adalah salah satu kelas
komunikasi USB yang didukung oleh hampir seluruh sistem operasi baik
itu sistem operasi Windows, mulai dari Windows ’98 hingga yang
terbaru, juga sistem operasi yang lain. Biasanya driver untuk kelas
komunikasi HID ini sudah terangkum menjadi satu kesatuan didalam
sistem operasi sehingga tidak perlu lagi untuk meng-install driver. Oleh
karena itu banyak vendor-vendor perangkat USB yang menggunakan
kominikasi kelas HID dalam pembuatan produknya.
Pemberian nama HID (Human Interface Device) diambil dari
perangkat antarmuka yang berhubungan langsung dengan manusia
mendeteksi ketika adanya penekanan tombol ataupun gerakan yang
dilakukan oleh manusia sehingga memberikan nilai masukan yang
berbeda-beda terhadap komputer untuk melakukan tugasnya.
Namun sebenarnya kelas komunikasi HID tidak memiliki
antarmuka manusia yang sebenarnya, perangkat harus diatur fungsinya
untuk dapat memenuhi spesifikasi dari kelas komunikasi HID agar dapat
bekerja seperti yang seharusnya. Ada beberapa kemampuan dan
keterbatasan dari perangkat dengan kelas komunikasi HID diantarnya
adalah :
a. semua data yang akan diproses berada dalam sebuah struktur yang
disebut reports. Komputer (host) akan mengirim dan menerima
data dengan mengirimkan dan meminta reports dalam interrupt
transfer atau control transfer. Format dari report sangat fleksibel
dan dapat ditangani oleh berbagai macam tipe data, namun untuk
beberapa report harus memiliki besar data yang sudah pasti,
b. sebuah antarmuka HID harus memiliki sebuah IN interrupt untuk
dapat mengirimkan permintaan report kepada host,
c. sebuah antarmuka HID dapat memiliki setidaknya 1 (satu) buah
endpoint interupsi IN dan 1 (satu) buah endpoint interupsi OUT,
d. endpoint interupsi IN memperbolehkan HID untuk mengirimkan
informasi kepada komputer (host) dalam waktu yang tidak dapat
diprediksi. Sebagai contoh tidak ada cara lain sebuah komputer
pada keyboard selain menggunakan transaksi interupsi, sehingga
driver pada komputer (host) menggunakan transaksi interupsi
untuk menanyai secara periodik terhadap perangkat apabila
terdapat data yang baru yang akan diproses oleh komputer,
e. kecepatan transfer data pada perangkat dibatasi, terutama pada
USB low speed dan USB full speed. Sebuah komputer dapat
memberikan batasan endpoint interupsi untuk kecepatan rendah
tidak lebih dari 800 byte/detik, dan untuk kecepatan penuh,
maksimal endpoint interupsinya adalah 64 kByte/detik. Sedangkan
untuk kecepatan tinggi, maksimal endpoint interupsinya adalah 25
Mbyte/detik apabila komputer (host) mendukung high-bandwidth
bila tidak maka hanya berkisar di 8 Mbyte/detik.
Jenis komunikasi HID merupakan pengimplementasian antarmuka
USB yang sederhana. Beberapa dari peralatan ini cukup mengirimkan
data ke komputer dan juga menerima beberapa permintaan data dari
komputer untuk konfigurasi dari peralatan tersebut.
2.2.2.5 USB – CDC Communication Class
USB communication device class (USB – CDC) adalah suatu kelas
perangkat USB yang dimana didalamnya dapat terdiri dari beberapa kelas
komunikasi. Kelas USB-CDC ini dapat terdiri dari custom control
interface, data interface, audio atau bahkan mass storage interface dalam
Pada umumnya kelas komunikasi ini digunakan untuk modem,
sehingga perangkat dapat melakukan beberapa tugas berbeda dalam
waktu yang bersamaan. Seperti halnya modem dapat melakukan
komunikasi data antara modem dengan PC atau komputer, namun
diwaktu yang bersamaan juga dapat digunakan untuk komunikasi
panggilan suara. Hal tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan kelas
komunikasi USB-CDC.
Dalam bentuk lain, komunikasi USB-CDC ini digunakan untuk
menggantikan peranti antarmuka RS-232 yang sudah hampir tak pernah
ada di perangkat komputer masa kini, sehingga solusi untuk komunikasi
tersebut adalah dengan membuat virtual comm-port dimana hal tersebut
juga memanfaatkan kelas komunikasi USB-CDC karena kelas
komunikasi ini dapat dibentuk sesuai dengan kebutuhan pembuatnya,
hanya saja untuk dapat berkomunikasi antara perangkat dengan komputer
dibutuhkan driver khusus yang dapat menangani komunikasi antara
perangakat dengan komputer. Pada perancangan alat ukur IC yang
dirancang menggunakan modul komunikasi USB to TTL. Adapun modul
USB to TTL dapat dilihat pada gambar berikut ini.
2.3 Perangkat Lunak (Software)
Perangkat lunak yang digunakan untuk mengontrol kinerja perangkat keras
dari aplikasi alat ukur IC ini terbagi atas 2 bagian yaitu pemograman bahasa C pada
mikrokontroler dan visual studio C# (sharf) untuk aplikasi dikomputer. Berikut
merupakan uraian tentang masing-masing perangkat lunak tersebut.
2.3.1 Program Bahasa C
Bahasa C pertama kali digunakan di komputer digital equipment
corporation PDP-11 yang menggunakan sistem opersi UNIX C adalah bahasa
yang standar, artinya suatu program yang ditulis dengan bahasa C tertentu akan
dapat dikonversi dengan bahasa C yang lain dengan sedikit modifikasi. Standar
bahasa C yang asli adalah standar dari UNIX. Deskripsi C dari Kerninghan dan
Ritchie ini kemudian dikenal secara umum sebagai “K dan R C”.
2.3.1.1 Penulisan Program Bahasa C
Program Bahasa C tidak mengenal aturan penulisan di kolom
tertentu, jadi bisa dimulai dari kolom manapun. Namun demikian, untuk
mempermudah pembacaan program dan untuk keperluan dokumentasi,
sebaiknya penulisan bahasa C diatur sedemikian rupa sehingga mudah
dibaca dan dipahami. Berikut contoh penulisan program bahasa C:
Program dalam bahasa C selalu berbentuk fungsi seperti
ditunjukkan dalam main (). Program yang dijalankan berada di dalam
tubuh program yang dimulai dengan tanda kurung buka { dan diakhiri
dengan tanda kurung tutup }. Semua yang tertulis di dalam tubuh program
ini disebut dengan blok.
Tanda () digunakan untuk mengapit argumen suatu fungsi.
Argumen adalah suatu nilai yang akan digunakan dalam fungsi tersebut.
Dalam fungsi main diatas tidak ada argumen, sehingga tak ada data dalam
(). Dalam tubuh fungsi antara tanda { dan tanda } ada sejumlah
pernyataan yang merupakan perintah yang harus dikerjakan oleh
prosesor. Setiap pernyataan diakhiri dengan tanda titik koma ;.
Baris pertama #include <…> bukanlah pernyataan, sehingga tak diakhiri dengan tanda titik koma (;). Baris tersebut meminta kompiler
untuk menyertakan file yang namanya ada di antara tanda <…> dalam
proses kompilasi. File-file ini (berekstensi .h) berisi deklarasi fungsi
ataupun variable. File ini disebut header. File ini digunakan semacam
perpustakaan bagi pernyataan yang ada di tubuh program.
Penulisan #include merupakan salah satu jenis pengarah
praprosesor (preprocessor directive). Pengarah praprosesor ini dipakai
untuk membaca file yang di antaranya berisi deklarasi fungsi, definisi
konstanta dan beberapa file judul disediakan dalam C. File-file ini
mempunyai ciri yaitu namanya diakhiri dengan ekstensi .h (hexa).
agar membaca file bernama stdio.h saat pelaksanaan kompilasi.Bentuk
umum dari penulisan #include pada program adalah.
#include “namafile”
Bentuk pertama (#include <namafile>) mengisyaratkan bahwa
pencarian file dilakukan pada direktori khusus, yaitu direktori file
include. Sedangkan bentuk kedua (#include “namafile”) menyatakan
bahwa pencarian file dilakukan pertama kali pada direktori aktif tempat
program sumber dan seandainya tidak ditemukan pencarian akan
dilanjutkan pada direktori lainnya yang sesuai dengan perintah pada
sistem operasi.
2.3.1.2 Tipe Data
Tipe data merupakan bagian program yang paling penting karena
tipe data mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan oleh
computer. Misalnya saja 5 dibagi 2 bisa saja menghasilkan hasil yang
berbeda tergantung tipe datanya. Jika 5 dan 2 bertipe integer maka akan
menghasilkan nilai 2, namun jika keduanya bertipe float maka akan
menghasilkan nilai 2.5000000. Pemilihan tipe data yang tepat akan
membuat proses operasi data menjadi lebih efisien dan efektif.
2.3.1.3 Konstanta
Konstanta merupakan suatu nilai yang tidak dapat diubah selama
proses program berlangsung. Konstanta harus didefinisikan terlebih
karakter dan string. Contoh konstanta : 50; 13; 3.14; 4.50005; ‘A’;
‘BahasaC’.
2.3.1.4 Variabel
Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan
untuk mewakili suatu nilai tertentu di dalam proses program. Berbeda
dengan konstanta yang nilainya selalu tetap, nilai dari suatu variable bisa
diubah-ubah sesuai kebutuhan. Nama dari suatu variabel dapat ditentukan
sendiri oleh pemrogram dengan aturan sebagai berikut :
a. terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama
harus berupa huruf. Bahasa C bersifat case-sensitive artinya huruf
besar dan kecil dianggap berbeda,
b. tidak boleh mengandung spasi,
c. tidak boleh mengandung simbol-simbol khusus, kecuali garis
bawah (underscore),
d. panjangnya bebas, tetapi hanya 32 karakter pertama yang terpakai.
2.3.1.5 Deklarasi
Deklarasi diperlukan bila kita akan menggunakan pengenal
(identifier) dalam program. Identifier dapat berupa variabel, konstanta
dan fungsi. Berikut penjelasan dari deklarasi pada pemograman
a. Deklarasi Variabel
Bentuk umum pendeklarasian suatu variable adalah: nama_tipe
nama_variabel; . Adapun contoh penggunaannya adalah sebagai
berikut ini.
int x; // Deklarasi x bertipe integer
b. Deklarasi Konstanta
Dalam bahasa C konstanta dideklarasikan menggunakan
preprocessor #define, contoh penulisannya.
#define PHI 3.14 #define nim “0111500382”.
c. Deklarasi Fungsi
Fungsi merupakan bagian yang terpisah dari program dan dapat
diaktifkan atau dipanggil di manapun di dalam program. Fungsi dalam
bahasa C ada yang sudah disediakan sebagai fungsi pustaka seperti
printf (), scanf (), getch () dan untuk menggunakannya tidak perlu
dideklarasikan.
Fungsi yang perlu dideklarasikan terlebih dahulu adalah fungsi
yang dibuat oleh programmer. Bentuk umum deklarasi sebuah fungsi
adalah :
Tipe_fungsi nama_fungsi(parameter_fungsi);
float luas_lingkaran(int jari); void tampil(); int tambah(int x, int
y);.
2.3.2 Pemograman Visual Studio Bahasa C# (Sharp)
C# adalah salah satu bahasa pemprograman intermediate yang digunakan
oleh programmer untuk membuat executable programs/ program yang dapat di
eksekusi. C# dapat memisahkan jarak antara aplikasi yang powerfull tapi
membingungkan seperti C++ dan sangat mudah sekali untuk digunakan , C#
memiliki extension .CS .
Sebelum menjalankan aplikasi yang dibuat dengan C# , kita memerlukan
common language runtime (CLR) untuk meng-eksekusi program yang di
generate dengan C#. Ini kita dapat dari .Net Framework yang dapat kita
download langsung dari situs Microsoft secara free atau otomatis terinstall ke
dalam komputer ketika menginstall aplikasi visual studio sebagai suatu syarat
standar pada prosedur penginstalan.
Berikut ini beberapa kelebihan C#, diantaranya adalah :
a. flexible: C# program dapat di eksekusi di mesin komputer sendiri atau
di transmiskan melalui web dan di eksekusi di komputer lainnya,
b. powerful: C# memiliki sekumpulan perintah yang sama dengan C++
yang kaya akan fitur yang lengkap tetapi dengan gaya bahasa yang lebih
diperhalus sehingga memudahkan penggunanya,
c. easier to use: C# memodifikasi perintah yang sepenuhnya sama dengan
dalam aplikasi, hal ini dapat mengurangi waktu kita dalam mencari
error,
d. visually oriented: The .NET library code yang digunakan oleh C#
menyediakan bantuan yang dibutuhkan untuk membuat tampilan yang
complicated dengan frames, dropdown, tabbed windows, group button,
scroll bar dan background image,
e. secure: Semua bahasa pemprograman yang digunakan untuk kebutuhan
internet mesti memiliki security yang benar-benar aman untuk
menghindari aksi kejahatan dari pihak lain seperti hacker, C# memiliki
segudang fitur untuk menanganinya.
2.4 Metode Pengukuran
Dalam metode pengukuran IC yang digunakan pada perangkat yang akan
dirancang menggunakan metode exhaustive test. Exhaustive test adalah teori
pengujian IC dengan memakai semua kombinasi masukan dicoba satu persatu sesuai
dengan tabel kebenaran. Jadi jika sebuah gerbang yang memiliki N masukkan, maka
IC akan diuji sebanyak 2� kombinasi masukkan. Metode ini tentunya lebih akurat,
namun dengan menggunakan semua masukan akan memakan waktu pengujian yang
lebih lama dan pemakaian kapasitas memori yang besar.
2.5 Pemilihan Komponen
Pemilihan jenis komponen dalam perancangan dan pembuatan suatu
perangkat elektronik mutlak dilakukan karena berdampak langsung pada tingkat
efisiensi dan efektifitas perangkat yang dibuat. Beberapa hal yang perlu diperhatikan
bentuk serta ukuran dimensi komponen, sampai budget/pengeluaran dana yang
digunakan. Sehingga pada perancangan dan pembuatan alat ukur IC ini, pemilihan
jenis komponen yang digunakan harus diperhatikan, agar hasil kinerja baik dari sisi
kualitas kinerja perangkat sampai jumlah pengeluaran dana yang diperuntukkan bagi
pembuatan perangkat alat ukur IC ini dapat ditekan seminimal mungkin.
2.5.1 Latar Belakang Pemilihan Komponen
Latar belakang perbandingan dan pemilihan jenis komponen yang
diuraikan pada bab ini dilakukan dengan cara membandingkan
komponen-komponen yang digunakan pada rangkaian sistem kontrol elektronik alat ukur
IC dengan beberapa komponen dari jenis yang sama namun berbeda dari sisi
spesifikasinya dan harga yang pada dasarnya mempengaruhi kinerja dari
komponen tersebut terhadap aplikasi alat ukur IC yang dibuat.
2.5.2 Pemilihan Jenis Mikrokontroler
Jenis mikrokontroler yang digunakan pada perangkat alat ukur IC ini
adalah mikrokotroler tipe ATmega32 dari keluarga AVR. Uraian mengenai
perbandingan jenis mikrokontroler ATmega32 bila dibandingkan dengan
Tabel 2.7 Uraian Perbandingan Jenis Mikrokontroler
Spesifikasi Jenis Komponen
ATmega8535 ATmega16 ATmega32
Flash 8 KB 16 KB 32 KB
RAM 0,5KB 1KB 2KB
I/O 32 32 32
PIN 40 40 40
Harga Rp 55.000 Rp 60.000 Rp 60.000
Berdasarkan uraian pada tabel 2.7 diatas, dapat ditarik kesimpulan bahwa
jenis mikrokontroler ATmega32 lebih cocok digunakan, karena memiliki
kapasitas memori yang cukup sesuai kebutuhan, serta memiliki RAM yang
lebih besar sehingga mempengaruhi kecepatan akses data sementara pada
44
Perancangan dan realisasi sistem merupakan bagian yang penting dari seluruh
pembuatan tugas akhir. Pada prinsipnya perancangan yang baik dan dilakukan secara
sistematik akan memberikan kemudahan-kemudahan dalam proses pembuatan alat
serta analisanya.
diagram sistem dapat dilihat pada gambar 3.1.
USB to TTL
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Alat Ukur IC
Berikut uraian singkat tentang fungsi dari masing-masing bagian utama blok
diagram sistem alat ukur IC.
a. Masukan (Input)
Untuk bagian masukan (Input) terdapat 1 bagian perangkat yang
berfungsi untuk memberikan masukan bagi mikrokontroler sesuai
diukur untuk dapat mengetahui IC yang akan diukur itu baik atau tidak
baik. Adapun socket IC yang digunakan terdiri dari 20 pin.
b. Proses (Process)
Mikrokontroler ATmega32 digunakan sebagai perangkat kontrol utama
alat ukur IC. Mikrokontroler memproses setiap masukan dari masukan
pin IC yang akan diukur dan mengeksekusi perangkat output sesuai
dengan instruksi program yang diatur oleh pemrogram pada
mikrokontroler.
c. Komunikasi USB dan Sumber tegangan
USB to TTL berfungsi untuk mengkomunikasikan perangkat alat ukur IC
dengan komputer. Sehingga dapat berkomunikasi dengan baik untuk
mengirim data ataupun menerima data. Tetapi pada perancangan ini USB
to TTL difungsikan juga sebagai sumber tegangan ke bagian proses.
d. Keluaran (Output)
Bagian keluaran/output adalah bagian yang merupakan hasil eksekusi
perangkat dan bertindak sebagai hasil dari kinerja perangkat sesuai
keinginan perancang. Pada perancangan ini keluaran yang digunakan
adalah komputer. Komputer berfungsi sebagai visualisasi hasil
pengukuran IC yang akan diukur. Komunikasi USB digunakan sebagai
penghubung dari perangkat ke komputer. Pada PC juga nanti terdapat
3.2 Cara Kerja Sistem
Sistem alat bekerja dengan cara IC yang akan diukur diletakkan di dudukan IC
pada rangkaian mikokontroller dan dari rangkaian mikrokontroller dihubungkan ke
komputer menggunakan komunikasi serial USB. Pertama akan memilih daftar IC
yang akan diukur pada bagian aplikasi komputer didalam database terdapat
konfigurasi dari sebuah IC berupa jumlah pin, pin tegangan positif, pin ground,
jumlah gerbang, model gerbang, pin masukan dan pin keluaran. Data konfigurasi IC
inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroler, kemudian mikrokontroler akan
melakukan proses pencocokan data dan pengukuran. Ketika data hasil diperoleh akan
dikirim kembali ke aplikasi komputer kemudian tabel kebenaran IC hasil ukur akan
dibandingkan dengan tabel kebenaran yang ada pada database aplikasi komputer atau
data sebenarnya. Jika data hasil pengukuran sesuai dengan data yang ada di database,
maka IC dapat dikatakan bagus (OK). Tetapi jika berbeda data hasil pengukurannya
IC mengalami kerusakan, sehingga akan menampilkan pada layar komputer bagian
mana yang mengalami kerusakan atau gerbang yang rusak apabila IC memiliki
gerbang.
3.3 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perancangan perangkat keras dalam ini terdiri dari perancangan rangkaian IC
yang akan diukur sebagai unit masukan, ATmega32 sebagai unit pemroses dan
komputer sebagai unit keluaran sebagai tampilan pengukuran IC. Berikut uraian dari
3.3.1 Perancangan Sistem Minimum ATmega32
Mikrokontroler ATmega32 digunakan sebagai unit pemroses utama dari
sistem perangkat alat ukur IC. ATmega32 bertugas memproses data dari setiap
pin IC yang akan diukur yang kemudian dikonversikan menjadi data biner,
yang selanjutnya hasil pemrosesan tersebut dikirimkan ke komputer
menggunakan peranti antarmuka USB. Agar mikrokontroler tersebut dapat
bekerja sesuai dengan fungsinya, maka dibutuhkan suatu sistem minimum dari
mikrokontroler tersebut, yang terdiri dari beberapa rangkaian pasif penunjang.
Gambar 3.2 menunjukan sistem minimum mikrokontroler ATmega32.
Gambar 3.2 Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega32
3.3.2 Perancangan Rangkaian Alat Ukur IC
Rangkaian Tester IC berfungsi sebagai masukan dimana digunakan
melakukanscanning pin-pin IC yang akan diukur untuk menginisialisasi pin
Vcc, pin Gnd, jumlah pin, jumlah gerbang, pin masukan dan pin keluaran.
Ketika hasil diperoleh tabel kebenarannya nantinya akan dibandingkan dengan
data yang ada di database pada aplikasi komputer sebagai acuan pengukuran
sebuah IC untuk mengetahui sebuah IC itu dikatakan baik atau mengalami
kerusakan. Jumlah pin IC yang akan digunakan pada perancangan ini
menggunakan 20 pin. Adapun konfigurasi rangkaian tester IC yang akan
dirancang sebagai berikut:
Gambar 3.3 Konfigurasi Rangkaian Yang Akan Diukur
3.4 Perancangan Perangkat Lunak Mikrokontroler (Firmware) VCC dan ground untuk IC yang
akan ujicoba.
Buat variabel index untuk melakukan looping sebanyak jumlah gerbang IC yang di test.
index <= jumlah gerbang? input biner yang ada untuk
jumlah input = 1.
Lakukan pengetesan gerbang IC sesuai dengan kombinasi input biner yang ada untuk
jumlah input = 2. input biner yang ada untuk
jumlah input = 3.
Perangkat lunak mikrokontroler (firmware) digunakan untuk mengatur
kerja dari mikrokontroler pada sistem tersebut agar dapat berjalan
sebagaimana mestinya. Perangkat lunak mikrokontroler dirancang
menggunakan bahasa pemograman tingkat tinggi, yaitu bahasa C. Dengan
menggunakan program aplikasi codevisionAVR yang merupakan aplikasi yang
khusus digunakan untuk mengembangkan perangkat lunak untuk
mikrokontroler keluarga AVR ATmega dan dengan bantuan compiler
khazama programmer sebagai toolkit-nya, maka pembuatan program
aplikasipun dapat dengan baik dikerjakan.
3.5 Flowchart Aplikasi Yang Dirancang Pada Komputer
3.6 Perancangan Program Aplikasi Komputer (Software)
Pada perancangan program aplikasi komputer, digunakan Visual Studio yang
merupakan IDE (Integrated Development Environment) produk dari perusahaan
ternama Microsoft yang memang biasa diguanakan untuk perancangan aplikasi
komputer berbasis GUI (Graphical User Interface). Pada IDE visual studio terdapat
beberapa bahasa pemograman yang dapat digunakan seperti : Visual C++, Visual C,
Visual C# (C Sharp), Visual Basic, Visual J#, dan Visual F#. Namun untuk
pengerjaan tugas akhir ini bahasa pemograman yang akan digunakan adalah bahasa
pemograman Visual C# (C Sharp), karena bahasa pemograman tersebut telah bersifat
OOP (Object Oriented Program) sehingga program dapat dibuat lebih fleksibel.
Begitu juga nantinya aplikasi akan terhubung dengan sebuah database sqlite sebagai
penyimpanan daftar data konfigurasi IC yang akan diukur seperti id IC, nama,
jumlah pin, pin vcc, pin gnd, jumlah gerbang, model gerbang, pin masukan, pin
keluaran dan tabel kebenaran. Adapun tampilan aplikasi yang dirancang untuk alat
ukur IC ini sebagai berikut.
Gambar 3.8 Tampilan Aplikasi Untuk Melakukan Pengukuran IC
Tabel 3.1 Tools Yang Dipergunakan Pada Aplikasi Komputer
No Tools Nama Properti Keterangan
Aplikasi, Database IC dan
Pengukuran.
2. Text Box textBox1 - Textbox ini digunakan untuk kolom
pencarian jenis IC yang sudah terdaftar di database.
3. Data Grid
Data gridview berfungsi untuk
menampilkan konfigurasi dari sebuah IC berupa : id, nama, tipe, jumlah pin, pin vcc, pin gnd, jumlah gerbang,
penambahan atau perubahan tipe IC di
6. Text Box textBox4 - Textbox ini berfungsi untuk kolom penambahan atau perubahan jumlah pin IC di database.
penambahan atau perubahan jumlah gerbang IC di database.
10. Text Box textBox8 - Textbox ini berfungsi untuk kolom
penambahan atau perubahan
konfigurasi gerbang di database.
11. Text Box textBox9 - Textbox ini berfungsi untuk kolom
penambahan atau perubahan pin
masukan IC di database.
12. Text Box textBox10 - Textbox ini berfungsi untuk kolom
penambahan atau perubahan pin keluaran IC di database.
13. Text Box textBox11 - Textbox ini berfungsi untuk kolom
penambahan atau perubahan tabel
kebenaran IC di database.
14. Button Button1 - Tombol ini berfungsi untuk
melakukan tambah data daftar IC pada
database.
15. Button Button2 - Tombol ini berfungsi untuk
melakukan penyimpanan data daftar IC jika sudah melakukan penambahan pada kolom konfigurasi pin IC pada
database.
16. Button Button3 - Tombol ini berfungsi untuk
melakukan pembaharuan data daftar Ic jika pada kolom konfigurasi pin IC
17. Button Button4 - Tombol ini berfungsi untuk melakukan penghapusan data daftar
IC pada database.
menghubungkan koneksi port usb.
21. Button buttonDis
pencarian daftar IC yang akan diukur.
23. Data Grid
Datagridview berfungsi untuk
menampilkan konfigurasi dari sebuah IC berupa : id, nama, type, jumlahpin, pin vcc, pin gnd, jumlah gerbang,
keluaran monitor serial yang diambil dari mikrokontroller.
25. Button buttonCle
ar
Text : clear Tombol ini berfungsi untuk
membersihkan data yang ditampilkan
monitoring hasil pengukuran yang dilakukan mikrokontroller.
26. Button buttonStar
tTest
Text : Memulai
Tombol ini berfungsi untuk memulai melakukan pengukuran IC yang sudah dipilih.
27. Button Button1 Text :
IC74157
28. Button Button2 Text : IC74595
Tombol ini berfungsi untuk memulai melakukan pengukuran IC tipe 74595.
29 Button Button1 Browser
Tombol ini berfungsi untuk
menampilkan file PDF bagian bagian
56
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pada bab ini akan diuraikan tentang proses pengujian sistem yang meliputi
pengukuran terhadap parameter-parameter dari setiap komponen per blok maupun
secara keseluruhan dan melakukan uji coba terhadap aplikasi alat yang diharapkan
dapat berjalan sesuai perancangan pada bab sebelumnya, selanjutnya akan dilakukan
analisis terhadap aplikasi hasil pengukuran tersebut.
4.1 Pengujian dan Analisis Sistem
Pengujian dan analisis sistem ini bertujuan untuk mengetahui sistem kerja dari
setiap komponen masukan, proses dan keluaran apakah dapat berjalan sesuai target
yang diharapkan. Hal ini meliputi pengujian terhadap parameter tegangan masukan
untuk kinerja komponen, respons keluaran tegangan atau level logika yang dihasilkan
sesuai aplikasi komponen, serta hasil analisis kinerja komponen berdasarkan
rancangan kinerja sistem alat ukur IC berbasis mikrokontroler ATmega32.
4.1.1 Pengujian dan Analisis Mikrokontroler ATmega32
Pengujian terhadap rangkaian sistem minimum mikrokontroler
ATmega32 bertujuan untuk mengetahui parameter tegangan keluaran dan
masukan apabila mikrokontroler (IC) diberi program. Pengujian dilakukan
dengan cara memberi catu daya 5 VDC ke IC mikrokontroler ATmega32
mikrokontroler ATmega32 adalah program dalam bahasa c. Perintah program
ini digunakan untuk menghidupkan LED. Berikut contoh programnya.
#include <mega32.h>
Set perintah program diatas bertujuan untuk menghidupkan LED yang
terpasang pada port C dari mikrokontroler ATmega32. Pada program LED
menyala, diperlukan deklarasi register dan delay untuk mikrokontroler
ATamega32. Setelah mendeklarasi register, maka program akan masuk
kedalam program utama. Didalam program utama, terdapat variabel karakter
yang berfungsi untuk menyimpan data angka 0x000. Data 0x00 digunakan
untuk menyalakan LED karena LED dipasang pada common anoda data
tersebut akan dikeluarkan oleh mikrokontroler dengan menggunakan portC
sebagai output dengan DDRC=0xFF. Instruksi while merupakan instruksi
perulangan, sehingga mikrokontroler akan mengeluarkan data yang disimpan
oleh variabel karakter secara terus menerus.
4.1.2 Pengujian dan Analisis Komunikasi USB
Pengujian komunikasi serial USB menggunakan modul USB to TTL ini
dilakukan dengan tujuan untuk menguji apakah komunikasi antara
mikrokontroler ATmega32 yang digunakan sebagai perangkat utama alat ukur
dengan baik atau tidak, hal ini sangat penting karena akan sangat berpengaruh
saat mikrokontroler ATmega32 digunakan untuk berkomunikasi dengan
komputer menggunakan komunikasi dengan modul USB to TTL.
Pengujian ini dilakukan menggunakan program hercules yang dapat
diperoleh secara gratis dan dipasang pada komputer. Mikrokontroler
ATmega32 akan diprogram untuk berkomunikasi dengan Personal Computer
(PC) melalui komunikasi USB to TTL dan hasil komunikasi berupa pengiriman
karakter dari hercules akan dikirim keperangkat ATmega32. Mikrokontroler
ATmega32 akan berperan mengirim kembali data yang diterima tadi ke
hercules menggunakan kode ASCII (American Standard Code for Information
Interchange). Pada pengujian ini akan dikirimkan karakter huruf ‘aaa’ dari
aplikasi hercules dikirim ke mikrokrontroler, kemudian akan merespon dat
yang diterima sehingga nantinya dikirim kembali ke aplikasi hercules tersebut.
Gambar 4.1 dan 4.2 dibawah ini menampilkan listing program serta hasil
pengujian pengiriman data dengan komunikasi serial antara mikrokontroler
ATMEGA32 dengan aplikasi hercules. Baudrate yang digunakan pada
pengujian ini menggunakan 9600.
Gambar 4.2 Tampilan Hasil Pengujian Komunikasi Serial USB
Dengan Hercules
Dari hasil pengujian yang dilakukan, komunikasi antara mikrokontroler
ATmega32 dengan Personal Computer (PC) melalui program hercules berjalan
dengan baik. Hal ini dibuktikan dengan tampilan huruf ‘aaa’ secara bolak-balik
dikirim dari hercules ke mikrokontroler dan mikrokontroler mengirim kembali
ke tampilan hercules. Dengan demikian, mikrokontroler ATmega32 dan
rangkaian komunikasi USB to TTL yang telah dibuat dapat digunakan pada
rangkaian sistem komunikasi data alat ukur berbasis mikrokontroler
4.1.3 Pengujian dan Analisis Gerbang XOR
Dalam pengujian ini menggunakan gerbang logika XOR contoh IC
yaitu IC tipe 7486. Dalam sebuah IC ini terdapat 4 buah gerbang. XOR akan
memberikan keluaran logika “1”, jika masukannya memberikan keadaan
yang berbeda. Dan jika masukannya memberikan keadaan yang sama, maka
keluarannya akan memberikan logika “0”.
Tabel 4.1. Tabel Kebenaran Gerbang XOR Tipe IC 7486
Masukan Keluaran
A B Y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Pada tabel 4.1 diatas menunjukkan tabel kebenaran dari gerbang
logika XOR yang sebenarnya dan inilah yang menjadi acuan untuk melakukan
pengukuran membandingkan data yang sebenarnya dengan data yang akan
diukur. Ketika data diperoleh dengan hasil yang sama maka sebuah IC
tersebut dapat dikatakan dengan baik dan sebaliknya ketika data yang
diperoleh berbeda dengan hasil tabel sesungguhnya maka IC dapat dikatakan
mengalami kerusakan/tidak baik lagi. Berikut pengukuran sebuah IC 7486
