Jam Digital

(1)

MAKALAH TUGAS RANCANG PRAKTIKUM SISTEM DIGITAL TAHUN AJARAN 2007/2008

JAM ALARM DIGITAL

Nama Anggota Kelompok

Teddy Tjahyadi 1000835316

Friska Setiokoadiputro 1000836445

Stephen 1000837624

Jeffry Vernando Bustam 1000838085

Daniel Giovanni 1000838330

BINUS UNIVERSITY

JAKARTA

(2)

JAM ALARM DIGITAL

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program studi praktikum sistem digital

tahun ajaran 2007/2008

Nama Anggota Kelompok

Stephen 1000837624

Daniel Giovanni 1000838330 Asisten Pembimbing Ronny Haryanto BINUS UNIVERSITY JAKARTA 2008

(3)

Binus University

Jurusan Sistem Komputer Tugas Rancang Sistem Digital semester genap tahun 2007/2008

JAM ALARM DIGITAL Nama Anggota Kelompok

Stephen 1000837624

Daniel Giovanni 1000838330

Abstrak

Dewasa ini, kita telah mengetahui banyaknya penggunaan jam digital. Hal ini dimaksudkan untuk pembacaan jam yang lebih mudah. Dengan demikian penulis bermaksud untuk membuat aplikasi dari pelajaran Sistem Digital dengan membuat sebuah jam alarm digital. Jam alarm digital yang penulis buat akan ditampilkan pada 6 buah seven segment, dan untuk melakukan setting jam, penulis menyediakan 4 buah tombol yang digunakan untuk melakukan setting terhadap jam alarm digital ini. Sedangkan untuk setting waktu alarm itu sendiri, penulis menyediakan 6 buah toggle-switch yang akan digunakan untuk melakukan

setting kepada alarm. Dan 1 buah switch On-Off untuk alarm itu sendiri. Sedangkan untuk bunyi alarm sendiri, penulis menggunakan buzzer. Penulis juga menyediakan 1 buah socket

DC yang akan digunakan untuk sebagai tempat masuknya sumber daya utama dari jam alarm digital yang penulis buat ini serta satu buah switch On-Off untuk sumber daya utama tersebut. Untuk pengolahan gerbang-gerbang logika yang digunakan, penulis menggunakan 7 buah IC GAL 16V8, 1 buah IC GAL 22V10, 1 buah IC gerbang NOT (74LS04), dan 1 buah IC gerbang XOR (74LS86). Sementara untuk pencengahan bouncing pada 4 buah tombol yang digunakan untuk pen-settingan waktu maka penulis menggunakan rangkaian monostable dari IC LM555.

Kata Kunci: GAL 16V8, GAL 22V10, LM555, Seven Segment, Toggle Switch, Switch On-Off, Buzzer, Socket DC.

(4)

DAFTAR ISI

Halaman luar makalah... i

Halaman dalam makalah... ii

Abstrak... iii

Daftar isi... iv

Bab I Pendahuluan... 1

1.1 Latar Belakang... 2

1.2 Tujuan dan Manfaat... 2

Bab II Landasaran Teori... 4

2.1 Programmable Logic device (PLD)... 5

2.2 Software Development Tools (Wincupl)... 8

2.3 Rangkaian Sekuensial (Stepper) pada PLD... 15

2.4 Seven Segment... 19

2.5 Timer Dan Multivibrator... 21

Bab III Perancangan Sistem... 35

3.1 Gambaran Sistem Secara Umum... 36

3.2 Blok Diagram... 38

3.3 Skematik Rangkaian... 39

3.4 Cara Kerja Rangkaian Dan Coding... 40

3.5 Flow Chart... 69

Bab IV Evaluasi dan implementasi... 78

4.1 Data Hasil Percobaan... 79

Bab V Kesimpulan... 82

Daftar Pustaka... 83

(5)

BAB I

PENDAHULUAN

TUGAS RANCANG SISTEM DIGITAL

SEMESTER GENAP 2007 /2008

(6)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seperti kata pepatah “waktu adalah uang”, dijaman modern seperti sekarang ini waktu adalah hal yang sangat berharga bagi manusia. Jam adalah alat yang digunakan manusia untuk mengetahui waktu. Ada berbagai macam jenis dan model jam yang sudah beredar di pasaran, mulai dari jam analog biasa, jam analog dengan fitur khusus seperti alarm, sampai jam digital dengan alarm. Namun, kebanyakan orang masih menggunakan jam alarm analog.

Jam analog memiliki beberapa kelemahan seperti ketelitian yang kurang tepat dalam membaca jam analog, sebagai contoh jika jarum jam panjang yang menunjukan menit jika terletak diantara angka tiga dan angka empat, akan sangat sulit untuk mengetahui tepat menit berapa saat itu. Pada Jam analog yang memiliki fasilitas alarm, pada pengaturan alarm jam analog tidak memiliki presisi yang tinggi, sebagai contoh jika ingin mengatur alarm pada pukul 05.00 pada jam analog alarm bisa saja bunyi pada pukul 05.01 atau 04.59 karena tidak memiliki presisi yang tinggi.

Pada jam digital, pengaturan alarm akan lebih presisi karena menggunakan logik-logik yang membuat alarm akan lebih presisi, sebagai contoh pada saat alarm di set pada pukul 05.00 maka pada saat jam menunjukan pukul 05.00 alarm akan langsung berbunyi.Sehingga ini membuat penulis tertarik untuk membuat jam alarm digital.

1.2 Tujuan dan Manfaat

(7)

Penulis bermaksud agar makalah dan tugas rancang ini dapat membuat pengguna jam akan menjadi mudah untuk membaca. Pada pembacaan jam digital akan sangat mudah untuk dibaca dan sangat tepat karena jam digital menampilkan angka secara presisi karena jam digital menampilkan jam berupa angka-angka. Pada jam digital, pengaturan alarm juga akan lebih presisi karena menggunakan logika-logika yang membuat alarm akan lebih presisi.

Manfaat

Penulis berharap agar jam alarm digital yang dibuat dapat bermanfaat bagi banyak orang khususnya dalam hal ketepatan indikasi waktu dan ketepatan alarm sebagai pengingat waktu. Serta penulis juga merasakan manfaat yaitu penulis dapat mengenal sistem digital dengan lebih baik beserta aplikasi-aplikasinya.

(8)

BAB II

LANDASAN TEORI

TUGAS RANCANG SISTEM DIGITAL

SEMESTER GENAP 2007 /2008

(9)

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Progamable Logic Device (PLD)

Selama ini kita mengenal pembuatan gerbang-gerbang logika menggunakan IC-IC khusus yang didalam telah terintegrasi gerbang-gerbang logika yang telah ditentukan.

Karena perkembangan zaman maka produsen pembuat IC memikirkan bagaimana kita membuat sebuah gerbang logika di dalam IC tidak ditentukan oleh produsen IC tersebut tetapi dapat diprogram oleh User. Tentunya ini bertujuan untuk memudahkan user dalam membuat gerbang-gerbang logika.

IC (Integrated Circuit) yang dapat diprogram gerbang-gerbang logikanya bernama PLD (Programmable Logic Device).

Sebelumnya kita harus mengenal dahulu jenis-jenis PLD, diantaranya : a) SPLD ( Simple Programmable Logic Device)

SPLD adalah sebuah device yang dapat diprogram secara logika yang mempunyai komplekstivitas dibawah CPLD

Contoh : GAL 16V8

b) CPLD ( Complex Programmable Logic Device)

CPLD adalah sebuah device yang dapat diprogram secara logika yang mempunyai komplekstivitas diantara PAL dan FPGA

(10)

Konfigurasi GAL

GAL 16V8 merupakan IC PLD (Programmable Logic Device) berjenis SPLD (Simple Programmable Logic Device) keluaran perusahaan Lattice.

GAL 16V8 sesuai dengan namanya mempunyai 16 pin input dan 8 pin output. Tetapi sebenarnya GAL 16V8 hanya mempunyai 20 pin. Sehingga nantinya ada pin yang dapat berfungsi sebagai input dan output.

Berikut adalah gambar konfigurasi dari pin GAL 16V8

Fungsi- Fungsi Pin :

Pin 1 : Pin tempat masuknya Clock, untuk rangkaian D –Flip-Flop yang berada di dalam GAL

Pin 2,3,4,5,6,7,8,9 : Pin yang berfungsi sebagai input

(11)

Pin 11 : Pin yang harus diaktifkan ketika GAL akan menggunakan Clock

Pin 12,13,14,15,16,1,71,8,19 : Pin yang dapat berfungsi sebagai input ataupun output

Pin 20 : Pin tempat VCC (5V) sebagai syarat agar GAL dapat

bekerja.

IC GAL dibawah ini diberi nama 22V10 karena memilki 22 pin input (11 pin input dan 11 lainnya pin input yang dapat berfungsi sebagai pin output) dan 10 pin output.

- Pin 1 : Pin Tempat masuknya Clock.

- Pin 2-11 dan 13 : Pin yang berfungsi sebagai input - Pin 12 : Pin Ground dari GAL 22V10

- Pin 14 – 23 : Pin yang dapat berfungsi sebagai input ataupun output ( tergantung deklarasi pin tersebut)

(12)

2.2 Software Development Tools (WinCupl)

WinCUPL adalah program (Software Development Tools) buatan ATMEL yang berfungsi untuk memprogram PLD (Programmable Logic Device). Program ini tidak tertutup untuk digunakan PLD diluar keluaran ATMEL. Contohnya PLD keluaran LATTICE GAL 16V8 dapat memakai program ini.

Pembuatan File Baru

Untuk pembuatan file baru dapat dilakukan dengan prosedur berikut : 1. Bukalah program WinCupl

2. Klik File  New Project atau Design File.

3. Lalu akan muncul dialog box.

Isilah Name : (dengan nama file yang akan di save)

Device : (dengan nama device yang dipakai Contoh:Gal16V8)

Kedua bagian inilah yang terpenting untuk diisi secara benar. Yang lain biarkanlah secara default atau jika diganti tidak akan bermasalah.

4. Lalu akan muncul beberapa dialog box, diantaranya : a) Input Pin : Isi sebanyak input pin yang akan dipakai b) Output Pin : Isi sebanyak output pin yang akan dipakai

c) Pinnode Pin : Pinnode adalah pin virtual yang dapat diubah perannya dalam program (biasanya diisi 0)

(13)

Dialog box untuk menginput ke 3 pin tersebut hanyalah membantu kita dalam mengisi property yang akan kita gunakan dalam program, dan dialog box ini hanya muncul 1 kali pada saat kita membuat project baru.

Namun demikian property tersebut masih dapat ditambahkan secara manual dengan mengetikkannya di program tersebut.

5. Pin yang telah ditentukan harus diberi inisialisasi dengan mengetikkan no pin sebelum tanda sama dengan dan nama pin sesudah tanda sama dengan.

6. Sampai langkah ini kita telah siap melakukan pemrograman

7. Setelah melakukan pemrograman compilelah dengan menggunakan tombol F9 atau Device Dependent Compile dan lakukan simulasi dengan WinSim.

8. Setelah compile sukses dan hasil simulasi sesuai dengan keinginan, maka kita dapat menuliskan program ke IC, file yang dituliskan adalah file yang berekstensi Jed.

Perlu diketahui ada beberapa keyword yang cukup penting di WinCupl, diantaranya adalah :

(14)

Pin adalah keyword yang digunakan untuk menyatakan pin yang dipakai pada GAL, digunakan untuk pin input maupun output. Dan juga digunakan untuk mendeklarasikan nama dari sebuah pin.

Contoh : Pin 3 = In1; Artinya Pin 3 diberi nama In1. Dan untuk selanjutnya jika ingin melakukan operasi logika pada pin 3 cukup menggunakan nama In1.

b) Field

Field yang berarti lapangan. Digunakan untuk mengumpulkan nama-nama pin menjadi satu variable.

Contoh field output =[D0,D1,D2] ; artinya pin dengan nama D0,D1,D2 diberi nama output.

c) Table

Table adalah sebuah keyword untuk membuat sebuah table kebenaran. Dengan table kebenaran yang telah ditentukan oleh user maka user tidak perlu lagi memikirkan gerbang-gerbang logika untuk membuat table kebenaran tersebut. Sehingga dengan table kebenaran ini input yang diberikan akan keluar menjadi output sesuai dengan table kebenaran.

Syntax-Syntax dan Deklarasi Variable pada WinCupl

Karena wincupl merupakan software development tools untuk memprogram PLD. Maka nantinya kita akan sering bermain dengan gerbang-gerbang logika.

(15)

Misal input yang ada diberi nama in0 dan in1 a) And  in 0 & in1 ; /*gerbang and*/

Penulisannya dengan cara menempatkan character & diantara kedua inputnya

b) Or  in 0 # in1 ; /*gerbang or*/

Penulisannya dengan cara menempatkan character # diantara kedua inputnya

c) Not  ! in0 ; /*gerbang not*/

Penulisannya dengan cara menempatkan character ! sebelum inputnya

d) XOR  in0 $ in1 ; /*gerbang exclusive or*/

Penulisannya dengan cara menempatkan character $ diantara kedua inputnya

e) NAND  ! ( in0 & in1 ) ; /*gerbang not and*/

Penulisannya dengan cara menempatkan character & diantara kedua inputnya lalu diberi tanda kurung serta di depannya diletakkan character !

f) NOR  ! ( in0 # in1 ) ; /*gerbang not or*/

Penulisannya dengan cara menempatkan character # diantara kedua inputnya lalu diberi tanda kurung serta di depannya diletakkan character !

(16)

Penulisannya dengan cara menempatkan character $ diantara kedua inputnya lalu diberi tanda kurung serta di depannya diletakkan character !

Namun demikian kita dapat mengubah character-character tersebut menggunakan kata-kata yang lebih familiar dengan kita. Hal ini bertujuan untuk mempermudah pembacaan program yang telah kita buat. Hal ini dapat dilakukan dengan melakukan dekalarasi terlebih dahulu sebelum kita memulai menulis program.

$define negasi ! $ define and & $define or # $define xor $

Out 0 = in0 and in1;

 Jika sebelumnya untuk menuliskan gerbang and dengan memberikan character & diantara kedua inputnya, maka character tersebut dapat diganti dengan tulisan and (sesuai dengan kata-kata yang telah kita define di atas untuk mengganti character &)

Out 0 = in0 or in1;

 Jika sebelumnya untuk menuliskan gerbang or dengan memberikan character # diantara kedua inputnya, maka character tersebut dapat diganti dengan tulisan or (sesuai dengan kata-kata yang telah kita define di atas untuk mengganti character #)

(17)

Out 0 = negasi in1;

 Jika sebelumnya untuk menuliskan gerbang not dengan memberikan character ! si sebelum inputnya, maka character tersebut dapat diganti dengan tulisan negasi (sesuai dengan kata-kata yang telah kita define di atas untuk mengganti character !)

Out 0 = in0 xor in1;

 Jika sebelumnya untuk menuliskan gerbang exclusive or dengan memberikan character $ diantara kedua inputnya, maka character tersebut dapat diganti dengan tulisan xor (sesuai dengan kata-kata yang telah kita define di atas untuk mengganti character $)

Setelah kita mengenal character-character yang kita gunakan untuk melakukan operasi logika. Ada beberapa hal yang perlu kita ketahui untuk mempermudah pendeklarasian nama pin dan field.

Pada umumnya kita mendeklarasikan pin input sebagai berikut : Pin 2 = in0;

Pin 3 = in1; Pin 4 = in2; Pin 5 = in3;

Hal diatas dapat diganti dengan menggabungkannya ke dalam sebuah kalimat perintah sebagai berikut :

(18)

Pin [2..5] = [in0,in1,in2,in3]; Pin [2..5] = [in0,in1..in3] ;

Ketiga pin diatas tidak mempunyai maksud yang berbeda.Pada intinya ketiganya mempunyai maksud yang sama dengan pendeklarasian pin input secara umum di atas.

Hal ini berlaku juga di pin Output:

Pada umumnya kita mendeklarasikan pin output sebagai berikut : Pin 2 = out0;

Pin 3 = out1; Pin 4 = out2; Pin 5 = out3;

Hal diatas dapat diganti dengan menggabungkannya ke dalam sebuah kalimat perintah sebagai berikut :

Pin [2..5] = [out0..3];

Pin [2..5] = [out0,out1,out2,out3]; Pin [2..5] = [out0,out1..out3] ;

Ketiga pin diatas tidak mempunyai maksud yang berbeda.Pada intinya ketiganya mempunyai maksud yang sama dengan pendeklarasian pin output secara umum di atas.

(19)

Pada umumnya kita mendeklarasikan field sebagai berikut : Field input = [in0,in1,in2,in3]

Hal diatas dapat diganti menjadi penulisan yang lebih simple menjadi : Field input = [in0..3];

Field input = [in0,in1..3];

Kedua cara penulisan diatas tidak mempunyai maksud yang berbeda.Pada intinya ketiganya mempunyai maksud yang sama dengan pendeklarasian field secara umum di atas, hal ini juga berlaku untuk pendeklarasian field output (dengan cara yang sama).

2.3 Rangkaian Sekuensial (Stepper) pada PLD

Telah kita ketahui bahwa rangkaian digital terdiri dari dua buah yaitu :

a) Rangkaian Kombinasional

Rangkaian Kombinasional adalah rangkaian yang outputnya tidak tergantung output-output sebelumnya. Jadi ketika kita menginput sesuatu maka output-outputnya akan sama sampai kapanpun selama yang kita input selalu sama.

b) Rangkaian Sekuensial

Rangkaian Sekuensial adalah rangkaian yang outputnya tergantung output-output sebelumnya. Jadi ketika kita menginput sesuatu maka outputnya bisa saja berbeda, walaupun dengan input yang sama.

(20)

Perlu diketahui juga bahwa PLD (Programmable Logic Device) tidak hanya dapat memprogram rangkaian kombinasional, tetapi juga dapat memprogram rangkaian sekuensial.

Telah diketahui bahwa pada percobaan di LAB CE pada pertemuan 6 bahwa penggunaan rangkaian sekuensial pada PLD dikonsentrasikan untuk menggerakkan motor stepper. Dapat dilihat dicontoh program berikut ini:

Name HalfStep ; PartNo 00 ; Date 5/22/2008 ; Revision 01 ; Designer Engineer ; Company Atmel ; Assembly None ; Location ; Device G16V8 ; /* *************** INPUT PINS *********************/ PIN 1 = CLK ; /* */ PIN [2..3] = [D0..1] ; /* */ /* *************** OUTPUT PINS *********************/ PIN [12..15] = [Q3..0] ; /* */ field count = [Q3..0]; $define S0 'b'0000

(21)

$define S1 'b'0001 $define S2 'b'0011 $define S3 'b'0010 $define S4 'b'0110 $define S5 'b'0100 $define S6 'b'1100 $define S7 'b'1000 $define S8 'b'1001 field mode = [D0..1]; go = mode :1 ; /*Clockwise*/

back = mode :2 ; /*Counter CLockWise*/

stop = mode : [0,3] ; /*Stop*/

sequenced count { present S0 if go next S1; if back next S8; if stop next S0; present S1 if go next S2; if back next S8; if stop next S1; present S2 if go next S3; if back next S1; if stop next S2; present S3 if go next S4; if back next S2; if stop next S3; present S4 if go next S5; if back next S3; if stop next S4; present S5 if go next S6; if back next S4;

(22)

if stop next S5; present S6 if go next S7; if back next S5; if stop next S6; present S7 if go next S8; if back next S6; if stop next S7; present S8 if go next S1; if back next S7; if stop next S8; }

Dapat dilihat bahwa program diatas bertujuan untuk menggerakkan motor stepper secara half step dengan arah yang dapat diatur sesuai input user pada pin 2 maupun pin 3 (Clockwise , Counter Clockwise, Stop). Pada awalnya PLD akan mencheck kondisi mana yang terpenuhi di outputnya kemudian melihat kondisi di pin input (kondisi mana yang ingin dipenuhi oleh user) untuk clock selanjutnya.

Contoh : Ketika output berada pada kondisi State S1 (0001) maka jika input pin 3 dan pin 2 menunjukkan mode go (01) maka jika clock berikutnya diberikan akan meloncat ke State S2. Tetapi jika mode back (10) yang menjadi input di pin 3 dan pin 2 maka jika clock berikutnya diberikan maka akan meloncat ke State S8. Atau jika mode stop (00 atau 11) yang menjadi input di pin 3 dan pin 2 maka jika clock berikutnya diberikan maka akan tetap berada pada state S1.

(23)

Logika-logika seperti inilah yang nantinya akan diterapkan pada coding pada Jam Alarm Digital.

2.4 Seven Segment

Seven Segment merupakan device yang berfungsi untuk menampilkan bilangan decimal dimana bilangan tersebut dinyatakan oleh segment (LED) yang akan menyala untuk menampilkan bilangan decimal tersebut.

Seven Segment dibedakan menjadi dua yaitu :

a) Common Anode

Common Anode adalah jenis seven segment yang menggabungkan seluruh kaki anode dari LED dan menghubungkannya ke satu pin yang akan diberi dengan Vcc. Sehingga untuk menyalakan satubuah segment, kaki cathode dari setiap LED perlu dihubungkan dengan Ground.

(24)

Dapat kita lihat dari gambar di atas bahwa untuk menyalakan setiap segment dari LED tersebut pin2 cathode tersebut yang telah diberi nama huruf,harus diberikan logic 0 (ground) sehingga segment tersebut dapat menyala karena terjadi perbedaan tegangan di kaki cathode dan anode, kaki anode mempunyai tegangan lebih tinggi dari cathode.

b) Common Cathode

Common Cathode adalah jenis seven segment yang menggabungkan seluruh kaki Cathode dari LED dan menghubungkannya ke satu pin yang akan diberi dengan Ground. Sehingga untuk menyalakan satu buah segment kaki Anode dari setiap LED perlu dihubungkan dengan Vcc (5V).

Dapat kita lihat dari gambar di atas bahwa untuk menyalakan setiap segment dari LED tersebut pin2 Anode tersebut yang telah diberi nama huruf, harus diberikan logic 1 (Vcc) sehingga segment tersebut dapat menyala karena terjadi perbedaan tegangan di kaki cathode dan anode, kaki anode mempunyai tegangan lebih tinggi dari cathoode.

(25)

2.5 Timer dan Multivibrator

Pada saat ini sudah banyak rangkaian digital yang menggunakan clock. Terutama dalam penggunaan rangakaian synchronous. Pada rangkaian ini pengunaan clock amatlah penting.

Clock biasanya terdiri dari logic-logic high dan low. Yang biasanya diberikan kepada suatu rangkaian. Agar rangkaian tersebut dapat bekerja. Clock dapat dihasilkan dari berbagai cara mulai dari penggunaan gerbang-gerbang logika sampai dengan penggunaan IC contohnya LM555.

IC LM 555

Rangkaian timer (pewaktu) adalah rangkaian yang menghasilkan perubahan keadaan

output sesudah selang waktu yang ditentukan. Salah satu rangkaian terpadu (IC) yang paling banyak digunakan sebagai timer adalah IC tipe 555. IC ini digunakan untuk membuat tundaan waktu atau osilasi (Osilator) yang cukup akurat dari mikro detik sampai beberapa menit. Pada IC Timer 555, didalamnya digabungkan sebuah osilator relaksasi, dua pembanding (comparator), flip-flop RS dan transistor

(26)

Konfigurasi Pin dari LM 555 :

Pin 1  Pin Ground

Pin 2  Pin untuk eksternal trigger, diperlukan untuk rangkaian monostable dan bistable pada LM 555.

Pin 3  Pin Output

Pin 4  Pin Reset yang berfungsi untuk mereset rangkaian Flip-Flop yang terdapat di dalam LM 555.

Pin 5  Pin Control Voltage, biasanya digunakan untuk mengontrol tegangan agar lebih stabil dengan dihubungkan ke kapasitor.

Pin 6  Pin Threshold merupakan pin tempat masuknya tegangan kapasitor yang digunakan untuk konfigurasi rangkaian astbale , monosatble dan bistable. Pin 7 Pin Discharge merupakan pin tempat masuknya arus discharging dari

kapasitor ke ground yang melalui transistor yang terdapat di dalam LM 555. Pin 8  Pin Vcc merupakan pin input daya untuk LM554 agar bekerja.

Berikut adalah contoh gambar output dari sebuah clock :

Penggunaan clock tidak lepas juga dari hal-hal yang perlu kita ketahui yaitu : a) Periode

Periode adalah waktu yang diperlukan suatu signal untuk mendapatkan 1 cycle signalnya. Biasanya dilambangkan dengan huruf T dan dalam satuan second (detik).

(27)

b) Frekuensi

Frekuensi adalah banyaknya cycle yang dapat dibentuk oleh suatu signal dalam 1 detik. Biasanya dilambangkan dengan huruf f dan dalam satuan Hertz (Hz).

c) Duty Cycle

Duty Cycle adalah perbandingan lama waktu suatu signal berada dalam kondisi high dengan lama waktu suatu signal tersebut dalam kondisi (high+low), duty cycle sangat berguna dalam merancang alat-alat yang menggunakan konsep PWM (Pulse Width Modulation).

Contoh alat-alat yang menggunakan konsep PWM adalah penggunaan lampu yang dapat diatur terangnya, tidak seperti lampu yang biasa dimana hanya dapat menyala dan mati, namun lampu yang mengunakan konsep PWM dapat membuat derajat terangnya diantara terang total dan mati.

Rumus Duty Cycle

Duty Cycle =

Rangkaian pembangkit signal clock sering disebut multivibrator.

(28)

dengan keluaran yang saling berhubungan dengan masukan yang lain. Umpan balik positif yang dihasilkan menyebabkan piranti yang satu harus di cut off, sedangkan piranti yang lain dipaksa melakukan penghantaran. Multivibrator dikelompokkan kedalam bistable, monostable dan astable.

Berikut adalah contoh-contoh rangkaian multivibrator : a) Astable

Astable adalah rangkaian pembangkit signal yang outputnya tidak stabil di dua state (high dan lownya) dan terus beroscilasi dari satu state ke state lainnya. Dalam hal ini tidak diperlukan sinyal trigger luar untuk menghasilkan perubahan keadaan. Karena sifat osilasi diantara dua keadaan ini, rangkaian astabil digunakan untuk menghasilkan gelombang segi empat.

(29)

Cara kerja dari konfigurasi Astable pada LM 555

 Tegangan kapasitor pada awalnya masih berlogic 0 . Sehingga Op-Amp atas kaki input – mendapatkan tegangan 2/3 Vcc sedangkan kaki + mendapatkan tegangan 0V, karena tegangan kaki – lebih besar dari kaki + maka op-amp atas akan mengeluarkan logic 0. Kemudian Op-Amp bawah kaki input – mendapatkan tegangan 0 V, dan kaki + mendapatkan tegangan 1/3 Vcc, karena tegangan kaki + lebih besar dari kaki – maka Op-Amp mengeluarkan logic 1. Kedua hal tersebut diatas membuat pin S mendapatkan logic 0 dan pin R mendapatkan logic 1 sehingga RS Flip-Flop akan membuat Q berlogic 0 (membuat transistor tidak aktif dan kapasitor tidak bisa discharging) dan Q’ (Output) berlogic 1.

 Kemudian karena kapasitor yang terus charging, dan ketika tegangan kapasitor mencapai titik tegangan sedikit diatas 1/3 Vcc. Ini membuat Op-Amp atas kaki input

(30)

– mendapatkan tegangan 2/3 Vcc sedangkan kaki + mendapatkan tegangan sedikit diatas 1/3Vcc, karena tegangan kaki – lebih besar dari kaki + maka op-amp atas akan mengeluarkan logic 0. Kemudian Op-Amp bawah kaki input – mendapatkan tegangan sedikit diatas 1/3Vcc, dan kaki + mendapatkan tegangan 1/3 Vcc, karena tegangan kaki + lebih kecil dari kaki – maka Op-Amp mengeluarkan logic 0. Kedua hal tersebut diatas membuat pin S mendapatkan logic 0 dan pin R mendapatkan logic 0 sehingga RS Flip-Flop akan membuat kondisi hold dan output sebelumnya yaitu Q berlogic 0 (membuat transistor tidak aktif dan kapasitor tidak bisa discharging) dan Q’ (Output) berlogic 1 akan dipertahankan.

 Kemudian kapasitor akan terus charging sampai tegangan kapasitor mencapai titik tegangan sedikit di atas 2/3 Vcc. Ini membuat Op-Amp atas kaki input – mendapatkan tegangan 2/3 Vcc sedangkan kaki + mendapatkan tegangan sedikit diatas 2/3Vcc, karena tegangan kaki – lebih kecil dari kaki + maka op-amp atas akan mengeluarkan logic 1. Kemudian Op-Amp bawah kaki input – mendapatkan tegangan sedikit diatas 2/3Vcc, dan kaki + mendapatkan tegangan 1/3 Vcc, karena tegangan kaki + lebih kecil dari kaki – maka Op-Amp mengeluarkan logic 0. Kedua hal tersebut diatas membuat pin S mendapatkan logic 1 dan pin R mendapatkan logic 0 sehingga RS Flip-Flop akan membuat kondisi Q berlogic 1 (membuat transistor aktif dan kapasitor bisa discharging) dan Q’ (Output) berlogic 0.

(31)

 Kemudian karena kapasitor terus dapat discharging maka tegangan kapasitor akan turun ketika tegangan kapasitor sedikit dibawa 2/3 Vcc. Ini membuat Op-Amp atas kaki input – mendapatkan tegangan 2/3 Vcc sedangkan kaki + mendapatkan tegangan sedikit dibawah 2/3Vcc, karena tegangan kaki – lebih besar dari kaki + maka op-amp atas akan mengeluarkan logic 0. Kemudian Op-Amp bawah kaki input – mendapatkan tegangan sedikit dibawah 2/3Vcc, dan kaki + mendapatkan tegangan 1/3 Vcc, karena tegangan kaki + lebih kecil dari kaki – maka Op-Amp mengeluarkan logic 0. Kedua hal tersebut diatas membuat pin S mendapatkan logic 0 dan pin R mendapatkan logic 0 sehingga RS Flip-Flop akan membuat kondisi hold dimana output sebelumnya Q berlogic 1 (membuat transistor aktif dan kapasitor bisa discharging) dan Q’ (Output) berlogic 0 akan terus dipertahankan.

 Kemudian karena kapasitor terus dapat discharging maka tegangan kapasitor akan turun ketika tegangan kapasitor sedikit dibawah 1/3 Vcc. Ini membuat Op-Amp atas kaki input – mendapatkan tegangan 2/3 Vcc sedangkan kaki + mendapatkan tegangan sedikit dibawah 1/3Vcc, karena tegangan kaki – lebih besar dari kaki + maka op-amp atas akan mengeluarkan logic 0. Kemudian Op-Amp bawah kaki input – mendapatkan tegangan sedikit dibawah 1/3Vcc, dan kaki + mendapatkan tegangan 1/3 Vcc, karena tegangan kaki + lebih besar dari kaki – maka Op-Amp mengeluarkan logic 1. Kedua hal tersebut diatas membuat pin S mendapatkan logic 0 dan pin R mendapatkan logic 1 sehingga RS Flip-Flop akan membuat kondisi Q berlogic 0 (membuat transistor tidak aktif dan kapasitor tidak bisa discharging) dan Q’ (Output)

(32)

berlogic 1. Kondisi tersebut diatas akan membuat kapasitor charging kembali dan mengulang kondisi dimana tegangan kapsitor sedikit diatas 1/3 Vcc dan seterusnya.

Hal penting yang perlu diketahui dalam konfigurasi Astable LM 555 adalah

A) Resistor A dan B akan mempengaruhi kecepatan charging dari kapsitor.

B) Resistor B akan mempengaruhi kecepatan discharging dari kapasitor.

C) Besarnya Capasitor ( C ) juga akan mempengaruhi cepat atau lambatnya proses charging dan discharging.

Dan dapat dihitung melalui rumus-rumus berikut ini :

tH = 0,693 (RA+RB).C

tL = 0,693 (RB).C

Periode dan frekuensi

T = tH+tL = 0,693 ( RA + 2RB ) C

f =

Dengan demikian,duty cycle dari operasi astable ini dapat dihitung dengan rumus :

(33)

D =

Siklus periode dari gelombang keluaran (pin 3) dapat digambarkan sebagai berikut:

Keterangan :

t : berlangsungnya periode

tL : berlangsungnya periode saat sinyal “0” (low) tH : berlangsungnya periode saat sinyal “1” (high)

b) Monostable

Monostable adalah rangkaian pembagkit signal yang outputnya stabil di satu state saja dengan kata lain menghasilkan satu pulsa dengan selang waktu tertentu dalam menanggapi suatu sinyal trigger dari luar. Ini berarti bahwa hanya satu saja keadaan stabil. Sedangkan state yang lainnya tidak stabil. Rangkaian monostable output statenya akan tidak stabil di suatu periode waktu tertentu (yang dapat ditentukan lewat rumus monostable) ketika mendapatkan trigger external, namun setelah itu akan langsung berpindah state ke posisi stabil lagi. Karena itu rangkaian monostable banyak sekali dikenal dengan nama one shot circuit. Aplikasi yang banyak

(34)

digunakan pada rangkaian monostable adalah penggunaan untuk mencegah bouncing pada saklar.

(35)

 Step 0 : Pada awalnya tegangan kapasitor 0V sehingga membuat op-amp atas mempunyai kaki – bertegangan 2/3 Vcc dan kaki + bertegangan 0 V karena kaki – mempunyai tegangan lebih tinggi dari kaki + maka Op-Amp atas akan mengeluarkan logic 0. Untuk Op-Amp bawah ketika trigger dibiarkan dalam posisi high maka kaki – mempunyai tegangan sebesar Vcc, sedangkan kaki + mempunyai tegangan 1/3 Vcc karena kaki – mempunyai tegangan lebih besar dari kaki + maka Op-Amp bawah mengeluarkan logic 0. Sehingga RS Flip-Flop mempunyai input S berlogic 0 dan R berlogic 0. Ini akan membuat kondisi hold sehingga membuat output sebelumnya tertahan (jika dimisalkan output sebelumnya Q bernilai 1 dan Q’ bernilai 0) maka output sekarang Q berlogic 1 (membuat transistor aktif dan kapasitor dapat discharging) dan Q’ berlogic 0. Hal ini akan terus berulang sampai mendapatkan trigger.

 Step 1: Lalu ketika trigger diberikan artinya terhubung ke ground sesaat. Maka kaki - dari Op-Amp bawah akan berlogic 0 sesaat sehingga membuat kaki – mendapatkan tegangan yang lebih rendah dari kaki + yaitu 1/3 Vcc sehingga ini membuat Op-Amp bawah mengeluarkan logic 1. Karena kondisi Op-AMP atas output tidak berubah artinya mengeluarkan logic 0, maka Rs Flip-Flop akan mendapat kondisi logic S bernilai 0 dan R berlogic 1, sehingga output nya berubah menjadi Q berlogic 0 (membuat transistor tidak aktif dan kapasitor tidak dapat discharging melainkan kapasitor akan charging) dan Q’ berlogic 1. Inilah yang dinamakan one shot. Setelah periode waktu tertentu karena trigger telah kembali ke posisi Vcc maka ini membuat kondiosi kaki – op-amp bawah lebih besar dari kaki + nya membuat op-amp bawah

(36)

mengeluarkan logic 0 sehingga ini dapat membuat RS Flip-Flop mengeluarkan kondisi hold (menahan output sebelumnya )karena input S berlogic 0 dan R berlogic 0. Pada saat kondisi inilah bouncing dapat dihilangkan (salah satu keunggulan dari Monostable)

 Step 2: Ketika kapasitor charging terus dan mencapai tegangan sedikit diatas 2/3 Vcc (lamanya tergantung dari resistor Ra dan Kapasitor) sehingga membuat op-amp atas mempunyai kaki – bertegangan 2/3 Vcc dan kaki + bertegangan sedikit diatas 2/3 Vcc karena kaki – mempunyai tegangan lebih rendah dari kaki + maka Op-Amp atas akan mengeluarkan logic 1. Untuk Op-Amp bawah ketika trigger dibiarkan dalam posisi high maka kaki – mempunyai tegangan sebesar Vcc, sedangkan kaki + mempunyai tegangan 1/3 Vcc karena kaki – mempunyai tegangan lebih besar dari kaki + maka Op-Amp bawah mengeluarkan logic 0. Sehingga RS Flip-Flop mempunyai input S berlogic 1 dan R berlogic 0. Ini akan membuat output sekarang Q berlogic 1 (membuat transistor aktif dan kapasitor discharging) dan Q’ berlogic 0 (kondisi ini akan stabil).

 Step 3 : Hal tersebut diatas akan membuat kapasitor discharging terus sehingga tegangan kapasitor 0 V dan membuat amp atas mengeluarkan logic 0. Dan op-amp bawah juga mengeluarkan logic 0, karena kaki – mempunyai tegangan Vcc dan kaki + hanya mempunyai 1/3 Vcc. Sehingga ini Output dari RS FF akan hold dan mengeluarkan output sebelumnya yaitu akan tetap yaitu Q berlogic 1 dan Q’ berlogic 0. Hal ini akan tetap sampai trigger kemabali diberikan.

(37)

 Untuk step selanjutnya, cara kerja akan terus berulang dimulai dari urutan step 1 (ketika trigger diberikan akan lanjut ke step 1 jika tidak diberikan akan terus berulang di step 3)  2  3  lalu kembali lagi ke step 1.

Hal yang perlu diketahui dalam konfigurasi monostable. Logic perubahan (One Shot) akan ditahan berdasarkan waktu yang tergantung oleh konfigurasi Ra dan C. Dan dapat dihitung melaui rumus berikut :

tH = 1.1 RA.C

(38)

Bistable adalah rangkaian pembangkit signal yang outputnya stabil di kedua statenya (high maupun low). Rangkaian multivibrator bistable memiliki ciri-ciri, bahwa rangkaian ini tetap berada pada tingkatan (level) keluaran yang diberikan apabila tidak dikenakan sinyal (trigger) dari luar. Penerapan sinyal dari luar akan menyebabkan perubahan keadaan, dan tingkat keluaran ini akan tetap sampai ada sinyal dari luar berikutnya. Jadi rangkaian bistable memerlukan dua sinyal sebelum kembali kekeadaan awal.

(39)

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

TUGAS RANCANG SISTEM DIGITAL

SEMESTER GENAP 2007 /2008

(40)

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

3.1 Gambaran Sistem Secara Umum

Clock 1 Hz diberikan pada GAL 16V8 yang digunakan untuk memberikan tampilan angka pada 7 segment, dimulai dari GAL 16V8 (satuan detik) yang mendapatkan clock 1 Hz. Setelah itu clock tersebut akan menggerakkan digit detik satuan untuk melakukan perpindahan state mulai dari menampilkan angka 0 sampai dengan 9. Dengan interval waktu masing-masing 1 detik. Ketika digit detik satuan telah menunjukkan state yang menunjukkan angka 0. Maka GAL 16V8 (satuan detik) ini akan mengeluarkan flag (clock) berikutnya untuk menggerakkan state dari GAL 16V8 (puluhan detik) dan membuat sevensegment mengcounter angka mulai dari 0 sampai 5. Kemudian setalah kembali ke angka 0 lagi maka GAL 16V8 (puluhan detik) akan mengeluarkan flag (clock) berikutnya untuk menggerakkan state dari GAL 16V8 (satuan menit) sehingga dapat membuat tampilan dari digit seven segment menit satuan pun ikut bergerak dan mengcounter angka mulai dari 0 sampai dengan 9.Dan ketika sampai dengan angka 0 maka GAL 16V8 (satuan menit) ini akan memberikan clock untuk menggerakkan state dari Gal 16V8( menit puluhan ) dari angka 0 sampai angka 5. Ketika kembali lagi ke angka 0 maka GAL 16V8 (menit puluhan) ini akan memberikan clock untuk menggerakkan state dari GAL 16V8 ( jam satuan), untuk jam satuan ini agak sedikit berbeda dengan sebelumnya. Karena kita tahu sebelumnya bahwa jam satuan dapat bergerak dari angka 9 ke 0 ( jam 00 sampai dengan jam 19) atau dari 4 ke 0 (ketika jam 23 ke jam 00) sehingga ini diperlukan hubungan antara GAL 16V8 (jam satuan) dan GAL 16V8 (jam puluhan) agar terjadi

(41)

sinkronisasi yang tepat dalam memberikan clock satu sama lainnya (akan dijelaskan di cara kerja).

Untuk masalah pen-settingan waktu, kami penulis menggunakan sistem dari rangkaian timer monostable. Cara ini cukup efektif untuk mencegah permasalahan bouncing pada saklar. Kami penulis menyediakan 4 buah tombol untuk mensetting digit waktu dari jam puluhan, jam satuan, menit puluhan dan menit satuan.

Untuk alarm sendiri kami penulis menggunakan 6 buah switch ( 2 buah untuk digit jam puluhan dan 4 buah untuk digit jam satuan ) yang akan dibentuk secara biner untuk dibandingkan dengan jam puluhan dan jam satuan yang tertera pada seven segment jika keduanya sama dengan inputan user dari switch maka buzzer akan berbunyi. Untuk mematikan alarm penulis juga menyediakan saklar On-Off.

(42)

(43)

(44)

3.4 Cara Kerja Rangkaian dan Coding Coding

Detik Satuan dan Menit Satuan (GAL 16V8) Name detsat; PartNo 00 ; Date 3/26/2008 ; Revision 01 ; Designer Engineer ; Company Atmel ; Assembly None ; Location ; Device G16V8 ; /* *************** INPUT PINS *********************/ PIN 1 = CLK ; /* */ /* *************** OUTPUT PINS *********************/ PIN [13..19] = [Q0..6] ; PIN 12 = Q7; field count = [Q0..6]; $define S0 'b'0001000 $define S1 'b'0111110 $define S2 'b'0010001 $define S3 'b'0010100 $define S4 'b'0100110 $define S5 'b'1000100 $define S6 'b'1000000 $define S7 'b'0011110

(45)

$define S8 'b'0000000 $define S9 'b'0000100 sequenced count { present S0 next S1; present S1 next S2; present S2 next S3; present S3 next S4; present S4 next S5; present S5 next S6; present S6 next S7; present S7 next S8; present S8 next S9;

present S9 next S0 out Q7; }

Cara kerja :

1) Penulis menggunakan nama file detsat

2) Device yang penulis pakai untuk Codingan ini merupakan G16V8 (Gal 16V8)

3) Pin 1 = Clk menunjukkan deklarasi pin input clock yang akan digunakan, dengan nama clk

4) Pin [13..19] = [Q0..6] serta Pin 12 = Q7 menunjukkan deklarasi pin output yang akan digunakan, artinya pin 13 memiliki nama Q0, pin 14 memiliki nama Q1, dst, sampai dengan pin 19 memiliki nama Q6, dan pin 12 memiliki nama Q7. Nama-nama tersebut akan digunakan pada coding selanjutnya untuk mewakili setiap pin.

(46)

5) Field count = [Q0..6] merupakan syntax yang digunakan untuk mengabungkan beberapa pin-pin menjadi satu nama field gabungan. Pada kondisi ini penulis menggunakan nama count.

6) $define S0 'b'0001000 merupakan define untuk menunjukan data angka nol pada seven segment.

$define S1 'b'0111110 merupakan define untuk menunjukan data angka satu pada seven segment.

$define S2 'b'0010001 merupakan define untuk menunjukan data angka dua pada seven segment.

$define S3 'b'0010100 merupakan define untuk menunjukan data angka tiga pada seven segment.

$define S4 'b'0100110 merupakan define untuk menunjukan data angka empat pada seven segment.

$define S5 'b'1000100 merupakan define untuk menunjukan data angka lima pada seven segment.

$define S6 'b'1000000 merupakan define untuk menunjukan data angka enam pada seven segment.

$define S7 'b'0011110 merupakan define untuk menunjukan data angka tujuh pada seven segment.

$define S8 'b'0000000 merupakan define untuk menunjukan data angka delapan pada seven segment.

$define S9 'b'0000100 merupakan define untuk menunjukan data angka sembilan pada seven segment.

(47)

7) sequenced count { present S0 next S1; present S1 next S2; present S2 next S3; present S3 next S4; present S4 next S5; present S5 next S6; present S6 next S7; present S7 next S8; present S8 next S9;

Sequenced Count digunakan untuk mendeklarasi alur program sekuensial dari program yang kita buat.

Clock 1  Maka state akan loncat ke S8 (default GAL ) dan menunjukkan angka 8. Dan next clock selanjutnya akan loncat ke S9.

Clock 2  Maka state akan loncat ke S9 dan menunjukkan angka 9. Dan next clock selanjutnya akan loncat ke S0.

Clock 3  Maka state akan loncat ke S0 dan menunjukkan angka 0 serta

mengeluarkan bit 1 pada Q7. Dan next clock selanjutnya akan loncat ke S1.

(48)

Untuk Clock selanjutnya akan berurut kembali ke clock 2, 3 ,4 ,5 dst...

Detik Puluhan dan Menit Puluhan (GAL 16V8) Name detpul ;

PartNo 00 ;

Date 3/27/2008 ;

Revision 01 ;

(49)

Company Atmel ; Assembly None ; Location ; Device G16V8 ; /* *************** INPUT PINS *********************/ PIN 1 = CLK ; /* */ /* *************** OUTPUT PINS *********************/ PIN [13..19] = [Q0..6] ; PIN 12 = Q7; field count = [Q0..6]; $define S0 'b'0001000 $define S1 'b'0111110 $define S2 'b'0010001 $define S3 'b'0010100 $define S4 'b'0100110 $define S5 'b'1000100 $define S6 'b'0000000 sequenced count {

present S6 next S0 out Q7;

present S0 next S1;

present S1 next S2;

present S2 next S3;

present S3 next S4;

present S4 next S5;

(50)

Cara kerja :

1) Penulis menggunakan nama file detpul

3) Pin 1 = Clk menunjukkan deklarasi pin input clock yang akan digunakan, dengan nama clk

6) $define S0 'b'0001000 merupakan define untuk menunjukan data angka nol pada seven segment.

(51)

$define S6 'b'0000000 merupakan define untuk menunjukan data angka delapan pada seven segment State ini hanya akan berlaku pada awal melakukan pensettingan. 7) sequenced count {

present S6 next S0 out Q7;

present S0 next S1;

present S1 next S2;

present S2 next S3;

present S3 next S4;

present S4 next S5;

Clock 1  Maka state akan loncat ke S6 (default GAL) dan menunjukkan angka 8. Dan next clock selanjutnya akan loncat ke S0.

(52)

Untuk Clock selanjutnya akan berurut kembali ke clock 3 ,4 ,5 dst...

Jam Satuan (GAL 16V8) Name jamsat ; PartNo 00 ; Date 3/27/2008 ; Revision 01 ; Designer Engineer ; Company Atmel ; Assembly None ; Location ; Device G16v8 ; /* *************** INPUT PINS *********************/ PIN 1 = CLK ; /* */

(53)

PIN 2 = RST ; /* *************** OUTPUT PINS *********************/ PIN [13..19] = [Q0..6] ; PIN 12 = Q7; field count = [Q0..6]; $define S0 'b'0001000 $define S1 'b'0111110 $define S2 'b'0010001 $define S3 'b'0010100 $define S4 'b'0100110 $define S5 'b'1000100 $define S6 'b'1000000 $define S7 'b'0011110 $define S8 'b'0000000 $define S9 'b'0000100 field mode = RST; go = mode:1; stop = mode:0; sequenced count { present S0 if go next S1; if stop next S1; present S1 if go next S2; if stop next S2; present S2 if go next S3; if stop next S3; present S3 if go next S4;

(54)

if stop next S0 out Q7; present S4 if go next S5; present S5 if go next S6; present S6 if go next S7; present S7 if go next S8; present S8 if go next S9 ; if stop next S9;

present S9 if go next S0 out Q7;

if stop next S0 out Q7;

}

Cara kerja :

1) Penulis menggunakan nama file jamsat

3) Pin 1 = Clk, Pin 2 =RST menunjukkan deklarasi pin 1 sebagai input clock yang akan digunakan dengan nama clk, dan pin 2 sebagai input dengan nama RST

(55)

6) $define S0 'b'0001000 merupakan define untuk menunjukan data angka nol pada seven segment

$define S6 'b'1000000 merupakan define untuk menunjukan data angka enam pada seven segment.

$define S7 'b'0011110 merupakan define untuk menunjukan data angka tujuh pada seven segment.

$define S8 'b'0000000 merupakan define untuk menunjukan data angka delapan pada seven segment.

$define S9 'b'0000100 merupakan define untuk menunjukan data angka sembilan pada seven segment.

(56)

8) Go = mode : 1 menunjukkan jika di pin RST menunjukkan logik 1 maka kondisi go yang dipenuhi sedangkan untuk stop = mode:0 menunjukkan jika di pin RST menunjukkan logic 0 maka kondisi stop yang dipenuhi

9) sequenced count { present S0 if go next S1; if stop next S1; present S1 if go next S2; if stop next S2; present S2 if go next S3; if stop next S3; present S3 if go next S4;

if stop next S0 out Q7;

present S4 if go next S5;

(57)

if stop next S9;

present S9 if go next S0 out Q7;

if stop next S0 out Q7; }

Clock 1  Maka state akan loncat ke S8 (default GAL ) dan menunjukkan angka 8. Dan next clock selanjutnya baik untuk kondisi go maupun stop akan loncat ke S9.

Clock 2  Maka state akan loncat ke S9 dan menunjukkan angka 9. Dan next clock selanjutnya baik untuk kondisi go maupun stop akan loncat ke S0. Clock 3  Maka state akan loncat ke S0 dan menunjukkan angka 0 serta

mengeluarkan bit 1 pada Q7. Dan next clock selanjutnya baik untuk kondisi go maupun stop akan loncat ke S1.

Clock 4  Maka state akan loncat ke S1 dan menunjukkan angka 1. Dan next clock selanjutnya baik untuk kondisi go maupun stop akan loncat ke S2. Clock 5  Maka state akan loncat ke S2 dan menunjukkan angka 2. Dan next clock

selanjutnya baik untuk kondisi go maupun stop akan loncat ke S3. Clock 6  Maka state akan loncat ke S3 dan menunjukkan angka 3. Dan next clock

selanjutnya untuk kondisi go akan loncat ke S4, untuk kondisi stop akan loncat ke S0.

Clock 7a (Go)  Maka state akan loncat ke S4 dan menunjukkan angka 4. Dan next clock selanjutnya untuk kondisi go akan loncat ke S5.Untuk kondisi stop

(58)

pada sistem Jam Alarm digital tidak mungkin terjadi sehingga pada langkah ini tidak perlu didefine.

Clock 7b (stop)  Maka akan ke kondisi clock 3 dan seterusnya.

Clock 8  Maka state akan loncat ke S5 dan menunjukkan angka 5. Dan next clock selanjutnya untuk kondisi go akan loncat ke S6.Untuk kondisi stop pada sistem Jam Alarm digital tidak mungkin terjadi sehingga pada langkah ini tidak perlu didefine.

Clock 11  Maka state akan loncat ke S8 dan menunjukkan angka 8. Dan next clock selanjutnya baik untuk kondisi go maupun stop akan loncat ke S9.

Untuk Clock selanjutnya akan berurut kembali ke clock 2, 3 ,4 ,5 dst...

Jam Puluhan (GAL 16V8) Name jampul ;

PartNo 00 ;

Date 5/20/2008 ;

(59)

Designer Engineer ; Company Atmel ; Assembly None ; Location ; Device G16V8 ; /* *************** INPUT PINS *********************/ PIN 1 = CLK ; /* */ PIN [2..4] = [D0..2] ; /* */ /* *************** OUTPUT PINS *********************/ PIN [12..19] = [Q0..7] ; /* */ field count = [Q0..7]; $define S0 'b'00010001 $define S1 'b'01111101 $define S2 'b'00100010 $define S3 'b'00000000 field mode = [D0..2]; go = mode : [1,2,7]; stop = mode : [0,3,4,5,6]; sequenced count { present S0 if go next S1 ; if stop next S1; present S1 if go next S2 ; if stop next S0; present S2 if go next S0 ; if stop next S0; present S3 if go next S0 ;

(60)

if stop next S0; }

Cara kerja :

1) Penulis menggunakan nama file jampul

3) Pin 1 = Clk, Pin [2..4] =[D0..2] menunjukkan deklarasi pin 1 sebagai input clock yang akan digunakan dengan nama clk, dan pin 2 sebagai input dengan nama D0, pin 3 sebagai input dengan nama D1 dan pin 4 sebagai input dengan nama D2.

4) Pin [12..19] = [Q0..7] menunjukkan deklarasi pin output yang akan digunakan, artinya pin 12 memiliki nama Q0, pin 13 memiliki nama Q1, dst, sampai dengan pin 19 memiliki nama Q7. Nama-nama tersebut akan digunakan pada coding selanjutnya untuk mewakili setiap pin.

6) $define S0 'b'00010001 merupakan define untuk menunjukan data [Q7..1] angka 0 pada seven segment dan flag pada bit terakhir pada Q0 berlogic 1

$define S1 'b'01111101 merupakan define untuk menunjukan data [Q7..1] angka 1 pada seven segment dan flag pada bit terakhir pada Q0 berlogic 1

$define S2 'b'00100010 merupakan define untuk menunjukan data [Q7..1] angka 2 pada seven segment dan flag pada bit terakhir pada Q0 berlogic 0

(61)

$define S3 'b'00000000 merupakan define untuk menunjukan data angka delapan (default GAL yang harus didefine jika tidak akan hang) pada seven segment dan flag pada bit terakhir pada Q0 berlogic 0.

7) Field mode = [D0..2] menunjukkan pin [D0..2] digabungkan menjadi satu field bernama mode

8) Go = mode : [1,2,7] menunjukkan jika di pin [D0..2] menunjukkan logik 001(1) atau 010(2) atau 111(7) maka kondisi go yang dipenuhi sedangkan untuk stop = mode: [0,3,4,5,6] menunjukkan jika di pin [D0..2] menunjukkan logic 000 (0) atau 011 (3) atau 100(4) atau 101(5) atau 110(6) maka kondisi stop yang dipenuhi

9) sequenced count { present S0 if go next S1; if stop next S1; present S1 if go next S2; if stop next S0; present S2 if go next S0; if stop next S0; present S3 if go next S0; if stop next S0; }

(62)

Clock 1  Maka state akan loncat ke S3 (default GAL ) dan menunjukkan angka 8. Dan next clock selanjutnya baik untuk kondisi go maupun stop akan loncat ke S0.

Clock 2  Maka state akan loncat ke S0 dan menunjukkan angka 0. Dan next clock selanjutnya baik untuk kondisi go maupun stop akan loncat ke S1.

Clock 3  Maka state akan loncat ke S1 dan menunjukkan angka 1. Dan next clock selanjutnya untuk kondisi go akan loncat ke S2 sedangkan untuk kondisi stop akan loncat ke S0.

Clock 4a (go)  Maka state akan loncat ke S2 dan menunjukkan angka 2. Dan next clock selanjutnya baik untuk kondisi go maupun stop akan loncat ke S0. Clock 4b (stop) Maka akan kembali seperti clock 2

Untuk Clock selanjutnya akan berurut kembali ke clock 2, 3, dst...

Alarm 1 (GAL 16V8) Name Alarm1 ; PartNo 00 ; Date 4/1/2008 ; Revision 01 ; Designer Engineer ; Company Atmel ; Assembly None ; Location ; Device G16V8 ; /* *************** INPUT PINS *********************/ PIN [2..9] = [S0..7] ; /* */

(63)

/* *************** OUTPUT PINS *********************/

PIN [19..16] = [D0..3] ; /* */

FIELD SEL = [S0,S1];

FIELD OUTPUT = [D0,D1];

TABLE SEL => OUTPUT { 'b'00 => 'b'00; 'b'11 => 'b'01; 'b'10 => 'b'10; } D2=(!(S2$S4))&(!(S3$S5)); D3=S6&S7; Cara kerja :

1) Penulis menggunakan nama file Alarm1

3) Pin [2..9] = [S0..7] menunjukkan deklarasi pin 2 sebagai input dengan nama S0, pin 3 sebagai input dengan nama S1 dst sampai dengan pin 9 sebagai input dengan nama S7. 4) Pin [19..16] = [D0..3] menunjukkan deklarasi pin output yang akan digunakan, artinya

pin 19 memiliki nama D0, pin 18 memiliki nama D1, dst, sampai dengan pin 16 memiliki nama D3. Nama-nama tersebut akan digunakan pada coding selanjutnya untuk mewakili setiap pin.

(64)

5) Field SEL = [S0,S1] merupakan syntax yang digunakan untuk mengabungkan beberapa pin-pin menjadi satu nama field gabungan. Pada kondisi ini penulis menggunakan nama SEL.

6) Field OUTPUT = [D0,D1] merupakan syntax yang digunakan untuk mengabungkan beberapa pin-pin menjadi satu nama field gabungan. Pada kondisi ini penulis

menggunakan nama OUTPUT. 7) TABLE SEL => OUTPUT {

'b'00 => 'b'00; 'b'11 => 'b'01; 'b'10 => 'b'10; }

Pada coding diatas artinya kita membuat sebuah rangkaian kombinasional sehingga ketika pin-pin SEL ( S1,S0 ) menunjukkan logic 0 dan 0 maka pin-pin OUTPUT ( D1,D0 ) menunjukkan logic 0 dan 0. Ketika pin-pin SEL ( S1,S0 ) menunjukkan logic 1 dan 1 maka pin-pin OUTPUT ( D1,D0 ) menunjukkan logic 0 dan 1. Ketika pin-pin SEL ( S1,S0 ) menunjukkan logic 1 dan 0 maka pin-pin OUTPUT ( D1,D0 ) menunjukkan logic 1 dan 0.

8) D2=(!(S2$S4))&(!(S3$S5)); D3=S6&S7;

Pada baris pertama coding diatas artinya input dari S2 akan diXOR dengan S4 lalu hasilnya dilakukan operasi NOT serta dilakukan operasi AND dengan input S3 yang di

(65)

XOR dengan S5 serta dilakukan operasi NOT terlebih dahulu. Dan hasilnya dikeluarkan pada pin D2.

Pada baris kedua coding diatas artinya input dari pin S6 dan S7 dilakukan operasi AND serta hasilnya dikeluarkan pada pin D3.

Alarm 2 (GAL 22V10) Name ALARM2 ; PartNo 00 ; Date 4/1/2008 ; Revision 01 ; Designer Engineer ; Company Atmel ; Assembly None ; Location ; Device G22V10 ; /* *************** INPUT PINS *********************/ PIN [8..2] = [S0..6] ; PIN [9..11] = [S7..9]; /* */ PIN [14..18] = [S10..14] ; /* */ /* *************** OUTPUT PINS *********************/ PIN [23..19] = [D0..4] ; /* */ FIELD SEL=[S0..6]; FIELD OUTPUT=[D0..3];

TABLE SEL => OUTPUT { 'b'0001000 => 'b'0000;

(66)

'b'0111110 => 'b'0001; 'b'0010001 => 'b'0010; 'b'0010100 => 'b'0011; 'b'0100110 => 'b'0100; 'b'1000100 => 'b'0101; 'b'1000000 => 'b'0110; 'b'0011110 => 'b'0111; 'b'0000000 => 'b'1000; 'b'0000100 => 'b'1001;}

D4 = (!(S14$S7))&(!(S13 $S8))&(!(S12 $S9 ))&(!(S11 $S10 ));

Cara kerja :

1) Penulis menggunakan nama file Alarm2

2) Device yang penulis pakai untuk Codingan ini merupakan G22V10 (Gal 22V10) 3) Pin [8..2] = [S0..6] menunjukkan deklarasi pin 8 sebagai input dengan nama S0, pin 7

sebagai input dengan nama S1 dst sampai dengan pin 2 sebagai input dengan nama S6. Pin [9..11] = [S7..9] menunjukkan deklarasi pin 9 sebagai input dengan nama S7, pin 10 sebagai input dengan nama S8 dan pin 11 sebagai input dengan nama S9.

Pin [14..18] = [S10..14] menunjukkan deklarasi pin 14 sebagai input dengan nama S10, pin 15 sebagai input dengan nama S11 dst sampai dengan pin 18 sebagai input dengan nama S14.

4) Pin [23..19] = [D0..4] menunjukkan deklarasi pin output yang akan digunakan, artinya pin 23 memiliki nama D0, pin 22 memiliki nama D1, dst, sampai dengan pin 19 memiliki nama D4. Nama-nama tersebut akan digunakan pada coding selanjutnya untuk mewakili setiap pin.

(67)

5) Field SEL = [S0..6] merupakan syntax yang digunakan untuk mengabungkan beberapa pin-pin menjadi satu nama field gabungan. Pada kondisi ini penulis menggunakan nama SEL.

6) Field OUTPUT = [D0..3] merupakan syntax yang digunakan untuk mengabungkan beberapa pin-pin menjadi satu nama field gabungan. Pada kondisi ini penulis menggunakan nama OUTPUT.

7) TABLE SEL => OUTPUT { 'b'0001000 => 'b'0000; 'b'0111110 => 'b'0001; 'b'0010001 => 'b'0010; 'b'0010100 => 'b'0011; 'b'0100110 => 'b'0100; 'b'1000100 => 'b'0101; 'b'1000000 => 'b'0110; 'b'0011110 => 'b'0111; 'b'0000000 => 'b'1000; 'b'0000100 => 'b'1001;}

Pada coding diatas artinya kita membuat sebuah rangkaian kombinasional sehingga  ketika pin-pin SEL ( S0..6 ) mendapatkan input logic 0001000 maka pin-pin

OUTPUT (D0..3) menunjukkan logic 0000.

 ketika pin-pin SEL ( S0..6 ) mendapatkan input logic 0111110 maka pin-pin OUTPUT (D0..3) menunjukkan logic 0001.

(68)

 ketika pin-pin SEL ( S0..6 ) mendapatkan input logic 0010001maka pin-pin OUTPUT (D0..3) menunjukkan logic 0010.

8) D4 = (!(S14$S7))&(!(S13 $S8))&(!(S12 $S9 ))&(!(S11 $S10 ));

Pada baris coding diatas artinya input dari S14 akan di XOR dengan S7 lalu hasilnya dilakukan operasi NOT. input dari S13 akan di XOR dengan S8 lalu hasilnya

dilakukan operasi NOT. input dari S12 akan di XOR dengan S9 lalu hasilnya dilakukan operasi NOT. input dari S11 akan di XOR dengan S10 lalu hasilnya dilakukan operasi NOT. Dan keempat hasil operasi diatas akan dilakukan operasi AND. Dan hasilnya akan dikeluarkan pada pin D4.

(69)

Rangkaian Power DC

Power DC lewat adaptor 9V masuk ke dalam regulator 5V sehingga supply tegangan untuk rangkaian menjadi 5V. Clock pada rangkaian diambil dari rangkaian clock pada jam analog. Rangkaian tersebut diberi gerbang NOT agar didapatkan clock yang presisi yaitu 1 Hz. Jika tidak menambahkan gerbang NOT pada rangkaian, maka clock yang dihasilkan tidak mampu mengubah logika dari high ke low secara sempurna. Hal ini diketahui setelah penulis

melakukan percobaan.

GAL 16V8 dan Seven Segment

Clock yang berasal dari rangkaian clock 1 Hz masuk ke pin 1 dari GAL 16V8 yang digunakan untuk detik satuan. Perlu diketahui bahwa pin 11 pada seluruh IC GAL yang dipakai pada rangkaian jam alarm digital ini dihubungkan ke ground agar clock yang masuk ke pin 1 berfungsi sebagai input clock. Pin 10 dihubungkan dengan ground sedangkan pin 20

dihubungkan ke VCC. Pin 13-19 pada seluruh GAL dihubungkan dengan seven segment. Pada pin 12 akan keluar clock untuk memberikan clock bagi GAL selanjutnya sesuai dengan

penjelasan coding di atas.

Sementara Seven segment yang penulis gunakan adalah seven segment jenis common anode

dimana semua kaki anodenya dihubungkan dengan VCC dan dengan memberikan logika 0 pada kaki cathode dapat mengaktifkan atau menyalakan segment-segment yang ada. Konfigurasi seluruh pin GAL yang menuju sevensegment adalah sebagai berikut: - Pin 13: c - Pin 17: f

(70)

- Pin 15: e - Pin 19: b - Pin 16: g

Diantara pin-pin seven segment dan pin GAL 16V8 dipasangkan resistor 100Ohm, hal ini dimaksudkan agar pada saat sevensegment menyala arus yang berasal dari seven segment yang akan masuk ke GAL 16V8 tidak terlalu besar.

LM555

Pin 1 pada IC LM555 dihubungkan dengan ground dan pin 2 berfungsi untuk input trigger. Trigger ini berasal dari push button yang jika ditekan akan terhubung dengan ground, jika tidak ditekan maka trigger akan menerima logic high terus menerus (Vcc).

IC LM555 dioperasikan sebagai rangkaian monostable dengan RA= 56KΩ dan C1= 10µF. C1 ditentukan terlebih dahulu kemudian baru dilakukan pemilihan resistor yang tepat karena variasi resistor lebih mudah didapatkan. Penggunaan kapasitor 0.01µF digunakan segabai control voltage pada rangkaian monostable. Rangkaian monostable ini digunakan mulai dari GAL yang mengatur menit satuan hingga jam puluhan. Sesuai dengan rumus Th=1,1.R.C , maka ketika push button ditekan maka LM 555 akan mengeluarkan logic high selama Th = 1,1.56000.10E-6 = 0,616S. Penulis mendapatkan resistor yang tepat pada rangkaian

monostable ini berdasarkan percobaan untuk menghindari bouncing yang terjadi pada saklar yang digunakan.

Gerbang XOR

Gerbang XOR pada rangkaian ini memiliki inputan dari output LM 555 dan dari pin 12 pada GAL 16V8. Gerbang ini hanya akan mengeluarkan input 1 apabila kedua inputnya berbeda. apabila pada GAL yang mengatur detik puluhan clocknya langsung berasal dari pin 12 GAL

(71)

sebelumnya. Namun mulai dari menit satuan, clock tidak langsung berasal dari pin 12 GAL sebelumnya. Melainkan pin 12 GAL sebelumnya harus masuk terlebih dahulu pada gerbang XOR. Input dari LM 555 dan pin 12 GAL sebelumnya ini akan dikeluarkan menjadi sebuah logika sebagai clock untuk GAL yang otomatis akan merubah statenya jika mendapatkan clock rising edge.

Jika kondisi push button tidak ditekan maka pin trigger dari LM 555 terhubung dengan VCC sehingga rangkaian monostable akan memberikan logic low terus menerus dan logika output

yang dikeluarkan LM 555 adalah 0. Hal ini membuat clockoutput dari gerbang XOR hanya terpengaruh oleh lemparan clock GAL sebelumnya yang diberikan pada saat data yang masuk ke seven segment berupa angka nol (yang sebelumnya telah didefinisikan pada bagian coding).

Jika GAL sebelumnya belum memberikan clock namun push button telah ditekan maka

inputan yang masuk ke gerbang XOR adalah input logika nol dari pin 12 GAL sebelumnya dan input logika 1 (one-shot) dari LM 555. Lama dari one-shot (logika high) yang dihasilkan oleh LM 555 berasal dari konfigurasi R dan C. Sehinga ini membuat output Xor akan

mengeluarkan logic 1 sehingga memberikan clock untuk GAL yang akan disetting waktunya. Hal ini berlaku untuk GAL menit satuan, menit puluhan, jam satuan, jam puluhan.

Pada GAL jam satuan terdapat 7 pin yang memberikan logika untuk menyalakan seven segment. Diantara ketujuh pin tersebut terdapat 3 pin (pin 18,17,16) yang memiliki bit unik yang akan masuk ke pin 2,3,4 dari GALjam puluhan untuk membedakan antara nilai-nilai pemberi flag yang telah didefinisikan pada coding sebelumnya (stop & go pada jam puluhan). Ketiga pin ini akan dihubungkan dengan 3 pin input pada GAL yang mengatur

(72)

jam puluhan. Gunanya adalah memberi tahu kondisi dari jam satuan tersebut, tentunya hal ini diperlukan ketika jam satuan berada pada angka 4,5,6,7,8,9 maka angka 2 tidak boleh muncul di jam puluhan.

Alarm (Jam Satuan)

Untuk men-setting alarm jam satuan, data diolah pada GAL 22V10. Pada pin 2-8, pada GAL22V10 merupakan input yang berasal dari pin output GAL 16V8 jam satuan (yang memberikan data ke -7 segment). Ketujuh input tersebut akan di decode dari kombinasi bit untuk menyalakan 7-segment menjadi kombinasi bit BCD sesuai dengan nilai 7-segment yang dinyalakan. Output decode ini (yang keluar dari pin 20-23) akan disambung secara

hardware dengan pin 9, 10 , 11, 14 dan selanjutnya input ini akan dibandingkan dengan input toggle untuk menset alarm (jam satuan) yang terhubung dengan pin 15-18. Hasil perbandingan antara input toggle dan output decode apabila sama akan menghasilkan logic 1 pada output compare keseluruhan (pin19). Sehinga ini menandakan angka pada display seven-segment jam satuan sama dengan inputan biner alarm untuk jam satuan.

Alarm (Jam puluhan)

Untuk menset alarm jam puluhan, data yang terhubung dengan kaki e & f pada seven segment jam puluhan dihubungkan dengan pin 2 dan 3 dari GAL16V8. Berbeda dengan setting jam satuan, pada setting jam puluhan hanya butuh 2 pin data. Karena range data pada jam puluhan hanya ada 3. Sehingga tidak terlalu sulit untuk menemukan kombinasi bit yang membedakan 3 data tersebut. Penulis menemukan perbedaan bit-bit ke -3 data tersebut pada pin e dan f pada sevensegment nya. Input kombinasi bit unik ini akan didecode dan

dikeluarkan pada pin 18 dan 19 sebagai output decode. Output decode tersebut akan dihubungkan secara hardware dengan pin 4 dan 5 untuk di compare dengan toggle setting