PERSONAL KOMPUTER SEBAGAI ALAT UKUR
TEGANGAN LISTRIK DAN KEMUNGKINAN
PEMANFAATANNYA DALAM PEMBELAJARAN
FISIKA DI SMA
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh:
Petrus Andri Setyanto
NIM. 041424003
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
v
ABSTRAK
Petrus Andri Setyanto. 2008.
Personal Komputer Sebagai Alat Ukur Tegangan
Listrik dan Pemanfaatannya dalam Pembelajaran Fisika
di SMA.
Skripsi S-1. Yogyakarta: Pendidikan Fisika.
JPMIPA. FKIP. Universitas Sanata Dharma.
Personal Computer sebagai alat ukur tegangan listrik bekerja dengan
mengubah tegangan analog yang ada pada pembagi tegangan menjadi tegangan
digital. Pembagi tegangan ini menggunakan Theorema Thevenin. Pembagi
tegangan ini berfungsi untuk mengukur tegangan lebih dari 5 V. Proses konversi
ini terjadi pada ADC0804. Dengan memberi logika 1 pada
dan
serta
dan
berlogika 0 berarti ADC siap menerima data. Pada saat
diubah
menjadi 0 maka data dikonversi menjadi digital. Data digital ini menjadi input
pada PPI8255. PPI8255 berfungsi sebagai interface ke PC. Kemudian tegangan
digital ini diubah menjadi kode decimal oleh Delphi 5.0. Sebagai hasilnya,
tegangan yang ditampilkan pada PC merupakan tegangan sebenarnya yang diukur.
Prinsip secara umum adalah seluruh besaran yang akan diukur dikonversi menjadi
tegangan.
Berdasarkan hasil penghitungan ketidakpastian pada hasil pengukuran
terbukti bahwa personal komputer memiliki
ketidakpastian mutlak sebesar ΔV =
0.01 volt
, karena ΔV = 0.01
volt maka jumlah angka berarti ada 3. Sedangkan
ketidakpastian mutlak p
ada multimeter digital ΔV = 0.01
volt dan jumlah angka
berarti yang dicantumkan 3. Jika dilihat pada display keluaran hasil pengukuran
terdapat perbedaan yang cukup signifikan, display pada PC dapat menampilkan
lebih dari 4 digit sedangkan pada multimeter digital hanya 3.
Setelah memahami prinsip kerja alat ini maka guru dapat menggunakan
sebagai media pembelajaran. Sedangkan bagi siswa dapat digunakan sebagai salah
satu aplikasi nyata dari teori fisika. PC (Personal Computer) dapat digunakan
sebagai alat ukur dalam laboratorium fisika.
vi
ABSTRACT
Petrus Andri Setyanto. 2008.
Personal Computer is used for a
Voltmeter and Learning Process in Senior
High
School.
Skripsi S-1.
Yogyakarta:
Physics Education. JPMIPA. FKIP. Sanata
Dharma university.
Personal Computer as a measurement instrument in physics laboratory
works by convert analog voltage in voltage divider to digital voltage. This voltage
divider use Thevenin’s theorem. It functions to measure voltage more than 5 volt.
The conversion is being in ADC0804. If
and
is set, and
and
is
clear then ADC will ready for accepting data. When
is clear, the analog
voltage is converted to digital. This data will be input to PPI8255 (Programmable
Peripheral Interface). PPI8255 is used for interfacing to personal computer. Then,
digital voltage is displayed in the computer screen by Delphi. As a result, the
voltage displayed on the computer screen is actual value. The general principle is
that all of parameter which will be measured must be converted to voltage.
Indeterminacy calculation of the devices show that PC has absolute
indeterminacy
ΔV = 0.0
1 volt. It show that PC has four significant numbers.
Whereas digital multimeter has absolute and relative indeterminacy 0.01 volt and.
Digital multimeter also has four significant numbers. There is greatly distinction
between PC and digital multimeter display. PC can display more than four digit
but digital multimeter no more than three digit.
After knowing the operational principle of the measurement instruments, a
teacher can use it as the learning media or as an experimental measurement. While
for the student this instruments can be used for real application of the learning
subject.
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur petama-tama penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus
Kristus atas segala kasih dan perlindungan yang diberikan kepada penulis
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun untuk
memenuhi prasyarat guna memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi
Pendidikan Fisika Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Skripsi ini membahas tentang
Personal Komputer Sebagai Alat Ukur
Tegangan Listrik dan Kemungkinan Pemanfaatannya dalam Pembelajaran
Fisika di SMA.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak dapat berjalan dengan baik
tanpa proses yang panjang dan dukungan dari berbagai pihak, baik secara
langsung maupun tidak langsung. Maka pada kesempatan yang berbahagia ini,
penulis secara khusus mengucapkan banyak terima kasih, kepada:
1.
Bapak Drs. T. Sarkim M.Ed.,Ph.D. selaku dosen pembimbing dengan
penuh kesabaran dan perhatian telah memberikan bimbingan, pengarahan,
mengoreksi, saran dan kritik selama proses penulisan skripsi ini.
2.
Bapak Drs. Fr. Y. Kartika Budi, M.Pd selaku Dosen Pembimbing
Akademik yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan nasehat
selama masa perkuliahan.
3.
Seluruh dosen JPMIPA yang telah membantu penulis dalam memberikan
ix
4.
Simbah (alm), Bapak dan Ibu yang tercinta, terima kasih atas segala doa,
dukungan, jerih payah dan semuanya yang telah diberikan kepada saya.
5.
Kedua adik saya (Ari dan Niken) yang telah memberikan doa, dukungan
dan segalanya buat saya.
6.
Pak de dan bu de, om dan tante, eyang, mas/mbak/adik sepupu yang
tercinta atas segala doa, dukungan dan segalanya yang diberikan kepada
saya.
7.
Sahabat-sahabatku seperjuangan angkatan 2004: Wil, Ita, San, Sil, Ion,
Eri, Yosef, Ucok, Heru, Tia, mba Heti, Wi2, Oci, Astrid, Endras,
Woro/Olga, Budi.
8.
Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah
memberikan bantuan, doa, saran, kritik, dan dukungan selama kuliah
sampai penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini, masih banyak kekurangannya. Oleh
karena itu penulis mengucapkan terima kasih bila ada kritik dan saran yang dapat
membangun penulis. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan
menjadi referensi bagi pembaca.
Yogyakarta, 14 November 2008
x
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL ...i
PERSETUJUAN PEMBIMBING...ii
PENGESAHAN ...iii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT...vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ...vii
KATA PENGANTAR ...viii
DAFTAR ISI...x
DAFTAR GAMBAR ...xiv
DAFTAR TABEL...xvii
DAFTAR LAMPIRAN...xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Masalah... 1
B. Rumusan Masalah ... 3
C. Pembatasan Masalah ... 3
D. Tujuan. ... 3
E. Manfaat. ... 4
F. Metodologi Pengumpulan Data ... 4
xi
BAB II LANDASAN TEORI ... 6
A. Teori Dasar Elektronika. ... 6
a. Sistem Bilangan Pada Personal Komputer... 7
b. Sistem Bilangan Desimal ... 7
c. Sistem Bilangan Biner ... 7
d. Sistem Bilangan Hexadesimal ... 8
B. Teori Pembagi Tegangan ... 10
C. Komponen Dasar Elektronika. ... 12
a. Resistor... 12
b. Kondensator (Kapasitor) ... 13
c. Clipper... 17
d. Catu Daya... 18
e. Transistor ... 18
f.
Diode ... 19
g. LED (Light Emitting Diode)... 20
h. Relay ... 20
i.
Integrated Circuit ... 21
D. Alat Ukur dan Skala Batas Ukur... 21
E. Teori Rangkaian ... 23
a. Penguat Operasional Amplifier Sebagai Input Analog ke Digital
... 23
xii
c. Program Perpheral Interface (PPI8255) ... 30
d. IC SN54/74LS157... 35
e. IC SN54/74LS574/74LS373/74LS374 ... 37
f.
Parallel Port... 41
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 48
A.
Rancangan Sistem Secara Umum ... 48
B. Perancangan Perangkat Keras ... 49
C.
Perancangan Perangkat Lunak ... 52
C.
1. Inisialisasi PPI 8255... 52
C. 2.
Pengambilan Nilai
Analog to Digital Conversion
(ADC) .... 52
C. 3. Proses Pembacaan Data Pada Multiplexer... 53
C. 4. Proses Pencuplikkan Data Pada LPT1 ... 54
D. Pengujian Alat dan Pembahasan Data Hasil ... 54
BAB IV APLIKASI ALAT DALAM PEMBELAJARAN ... 59
A.
.
Penggunaan Alat Dalam Pembelajaran ... 59
B. Langkah-langkah Penggunaan Alat ... 63
B.1. Data Tampilan Program Dijalankan ... 63
B.2. Data Tampilan Pengukuran Tegangan dan AFG ... 67
B.3. Data Tampilan Pengukuran Arus ... 68
B.4. Data Tampilan Pengukuran Tegangan dan Fungsi “Tambah”... 69
B.5. Data Tampilan Pengukuran Tegangan dan Fungsi “Edit” ... 70
B.6. Data Tampilan Pengukuran Besaran dan Fungsi “Tambah”, “Edit”,
“Hapus” ... 72
xiii
B.8. Data Tampilan Hasil Pengukuran Besaran Hambatan ... 74
B.9. Data Tampilan Hasil Pengukuran Tegangan Baterai ... 75
B.10. Data Tampilan Kalibrasi Baterai... 76
B.11. Data Tampilan Grafik Beramplitudo ... 77
B.12. Data Tampilan Pengisian Data Dalam Waktu Tertentu...78
C. Kelebihan dan Kekurangan Alat ...79
BAB V PENUTUP ... 80
A. Kesimpulan ... 80
B. Saran... 81
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Pembagi Tegangan ... 10
Gambar 2.2 Pembagi Arus ... 11
Gambar 2.3 PembagiTegangan ... 11
Gambar 2.4 Kode Warna Resistor ... 12
Gambar 2.5 Kapasitor ... 14
Gambar 2.6 Simbol Kapasitor... 14
Gambar 2.7 Clipper... 17
Gambar 2.8 Transistor NPN... 19
Gambar 2.9 Transistor PNP ... 19
Gambar 2.10 Diode ... 19
Gambar 2.11 LED ... 20
Gambar 2:12 Relay ... 20
Gambar 2.13 Integrated Circuit... 21
Gambar 2.14 Multirange Voltmeter... 21
Gambar 2.15 Multirange Current Meter ... 21
Gambar 2.16 Pengukuran Hambatan Dalam ... 22
Gambar 2.17 Penguat Operasional Pembalik ... 23
Gambar 2.18 Penguat Operasional Nonpembalik... 24
xv
Gambar 2.20 Konverter D/A yang Diboboti Biner... 26
Gambar 2.21 Konverter A/D... 27
Gambar 2.22 Konverter A/D Penaksiran Berturut-turut ... 28
Gambar 2.23 Diagram Pewaktuan Untuk Konverter A/D ... 28
Gambar 2.24 ADC0804 ... 29
Gambar 2.25 PPI8255 ... 34
Gambar 2.26 Format Control Word ... 34
Gambar 2.27 IC 74LS157 ... 36
Gambar 2.28 Rangkaian Dasar Flip-flop ... 37
Gambar 2.29 Contoh Keluaran Rangkaian Dasar Flip-flop... 38
Gambar 2.30 Sinyal D Latch Menyimpan Data 1... 39
Gambar 2.31 Sinyal D Latch Menyimpan Data 0... 39
Gambar 2.32 Parallel Port ... 44
Gambar 2.33 AND GATE... 45
Gambar 2.34 OR GATE... 45
Gambar 2.35 NOT GATE ... 45
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Secara Umum ... 48
Gambar 3.2 Rangkaian Sistem... 49
Gambar 3.3
Diagram Alir Inisialisasi PPI8255
... 52
Gambar 3.4
Diagram Alir Pengambilan Nilai Pada ADC ... 53
Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Pembacaan Data Pada Multiplexer ... 53
Gambar 3.6 Diagram Alir Proses Pencuplikan Data Pada LPT1... 54
xvi
Gambar 4.1 Pengukuran Tegangan pada Rangkaian Seri...61
Gambar 4.2 Pengukuran Tegangan pada Rangkaian Paralel ...61
Gambar 4.3 Display 1 ... 63
Gambar 4.4 Display 2 ... 67
Gambar 4.5 Display 3 ... 68
Gambar 4.6 Display 4 ... 69
Gambar 4.7 Display 5 ... 70
Gambar 4.8 Display 6 ... 72
Gambar 4.9 Display 7 ... 73
Gambar 4.10 Display 8 ... 74
Gambar 4.11 Display 9 ... 75
Gambar 4.12 Display 10 ... 76
Gambar 4.13 Display 11 ... 77
xvii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 : Kode Harga dan Toleransi ... 13
Tabel 2.2 : Nilai Standar Kapasitans dan Kodenya... 16
Tabel 2.3 : Tabel Pengalamatan PPI8255 ... 33
Tabel 2.4 : Perintah Port Control PPI8255... 35
Tabel 2.5 : Tabel Kebenaran IC 74LS157 ... 36
Tabel 2.6 : Tabel Kebenaran Flip-flop dan Latch pada Type D ... 40
Tabel 2.7 : Pin-pin dan Fungsi pada DB25/Centronic ... 44
Tabel 2.8 : Kebenaran AND GATE... 45
Tabel 2.9 : Kebenaran OR GATE ... 45
Tabel 2.10 : Kebenaran NOT GATE ... 46
Tabel 2.11 : Kebenaran Manipulasi Bit ... 46
1 BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Perkembangan ilmu pengetahuan yang sangat pesat membawa berbagai
dampak dan fenomena-fenomena yang berkaitan dan berkesinambungan,
seperti status sosial, hubungan masyarakat, pola berfikir, behavior, gaya hidup
dan sebagainya. Hasil dari perkembangan ilmu pengetahuan yang sudah
banyak digunakan manusia adalah teknologi. Beberapa hasil teknologi yang
muncul antara lain handphone, computer, televisi, radio, mobil, kereta api dan
sebagainya, dan yang paling canggih adalah pesawat dan satelit. Satelit yang
telah menempati orbitnya dapat dikendalikan dari jarak jauh menggunakan
komputer.
Sebelum memahami lebih jauh manfaat dan peranan komputer dalam
hidup sehari-hari maka seseorang harus tahu apa itu komputer. Istilah
komputer mempunyai arti yang luas dan berbeda untuk orang yang berbeda.
Istilah komputer (computer) diambil dari bahasa Latin Computare yang berarti
menghitung (to compute atau reckon). Komputer didefinisikan sebagai alat
elektronik yang dapat menerima input data, mengolah data, dan dapat
memberikan informasi. Komputer menggunakan suatu program yang
tersimpan di memori (stored program), dapat menyimpan program dan hasil
pengolahan serta bekerja secara otomatis. Sedangkan yang disebut program
dipersiapkan supaya komputer dapat melakukan fungsinya dengan cara yang
sudah tertentu.1
Komputer-komputer yang ada saat ini sudah sangat canggih dengan
berbagai fasilitas yang disertakan seperti program-program yang disesuaikan
pada kebutuhan pengguna, CD ROM, WiFi, Bluetooth, infrared, bahkan
ukurannya lebih kecil dari para pendahulunya.
Komputer atau personal komputer dalam perkembangannya sudah banyak
dimanfaatkan oleh manusia, selain dalam hal yang sangat kompleks komputer
juga banyak dimanfaatkan sebagai alat bantu pekerjaan, salah satu fasilitas
dalam instansi pendidikan dan perkantoran, media pembelajaran, juga sebagai
salah satu sarana hiburan.
Dalam dunia pendidikan personal komputer dimanfaatkan sebagai media
pembelajaran, seperti sebagai alat simulasi materi pembelajaran atau sebagai
media penyampaian suatu materi pembelajaran. Dengan komputer
penyampaian ilmu pengetahuan menjadi lebih praktis dan luas, bahkan dengan
dibantu fasilitas internet maka muncul model pembelajaran baru yaitu
e-learning, PC juga menjadi salah satu perangkat yang ada dalam labratorium.
Namun dari berbagai informasi dan pemanfaatan komputer dalam
pendidikan terutama pendidikan fisika masih ada hal yang menjadi bahan
kajian yaitu seberapa maksimalkah peranan PC dalam pembelajaran fisika?
Sudahkah semua guru memaksimalkan PC dalam pembelajaran fisika?
1
Maka disini penulis secara khusus mencoba salah satu cara
mendayagunakan personal komputer dibidang fisika terutama personal
komputer di laboratorium, dengan judul personal komputer sebagai alat ukur
tegangan listrik dan kemungkinan pemanfaatannya dalam pembelajaran fisika
di SMA .
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah maka muncul sebuah masalah, yaitu:
Bagaimana caranya agar personal komputer dapat digunakan sebagai alat ukur
dalam laboratorium?
C. Pembatasan Masalah
Dari rumusan masalah maka hal yang dapat dirancang dan dirangkai
adalah sebagai berikut:
Personal Computer Sebagai Pengukur Tegangan.
D. Tujuan
Beberapa tujuan yang ingin dicapai dari penyusunan skripsi dan alat ini
adalah:
1. Agar skripsi ini dapat digunakan sebagai salah satu sumber pustaka
dalam kaitanya dengan pengembangan alat yang lebih sempurna.
2. Agar alat ini dapat digunakan sebagai alat ukur tegangan di
E. Manfaat
Manfaat yang ingin dicapai dari penyusunan alat ini adalah:
1. Bagi siswa, supaya siswa dapat lebih termotivasi untuk belajar
teori fisika dan contoh-contoh sederhana dari penerapan fisika
dalam keseharian.
2. Bagi guru, agar guru lebih terdorong untuk mengembangkan
alat-alat sederhana dalam kaitannya dengan konsep fisika dan
pembelajaran fisika, seperti sebagai salah satu media pembelajaran
fisika.
3. Bagi mahasiswa pendidikan fisika, supaya lebih terdorong untuk
memaksimalkan PC sebagai alat bantu pembelajaran.
F. Metode Pengumpulan Data
Penulisan laporan ini menggunakan metode pengumpulan data, berupa
studi pustaka, dalam hal ini pengumpulan data dilakukan dengan membaca
dan mempelajari literatur atau buku yang berkaitan dengan skripsi yang telah
disusun, data-data ini diperoleh dari internet serta majalah-majalah elektronik
yang menunjang serta berhubungan dengan alat dan program yang dibuat.
Serta dengan membaca buku-buku yang berkaitan dengan Delphi 5.0. Hal ini
dikarenakan data akan diolah oleh PC dengan bantuan Delphi 5.0 .
G. Sistematika Penulisan
Penulisan laporan skripsi ini disusun dengan sistematik sebagai berikut:
Pada bab ini berisi latar belakang masalah, maksud dan tujuan
tugas akhir, pembatasan masalah, manfaat, metodologi dan penulisan
laporan.
BAB II. Landasan Teori
Pada bab ini berisi tentang teori dasar elektronika: Pengukuran
Hambatan, Tegangan, Arus, sekilas tentang komputer. Komponen dasar
yang digunakan: Resistor, Kapasitor, Transistor, IC ADC0804 (Analog to
Digital Converter), IC PPI8255, DB25 (LPT1), IC TTL 74LS373, IC TTL
74LS157 dan program display adalah Delphi 5.0 dan teori rangkaian
BAB III. Perancangan Sistem
Pada bab ini berisi tentang perancangan alat secara umum,
perancangan perangkat keras, dan diagram alir perancangan perangkat
lunak.
BAB IV. Aplikasi Alat Dalam Pembelajaran
Pada bab ini berisi tentang perancangan dan kemungkinan
penggunaan alat ini dalam pembelajaran.
BAB V. Penutup
Pada bab ini berisi kesimpulan dari hasil tugas akhir yang telah
disusun dan saran yang berisi ide-ide untuk perbaikan atau pengembangan
terhadap tugas akhir.
DAFTAR PUSTAKA
6
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Teori Dasar Elektronika
a. Sistem Bilangan Pada Personal Computer
Sistem bilangan (number system) adalah suatu cara untuk mewakili
besaran dari suatu item phisik. Sistem bilangan yang banyak dipakai oleh
manusia adalah sistem bilangan desimal, yaitu sistem bilangan yang
menggunakan 10 macam simbol untuk mewakili suatu besaran. Lain
halnya dengan komputer, logika di komputer diwakili oleh bentuk elemen
dua keadaan (two-state elements), yaitu keadaan off (tidak ada arus) dan
keadaan on (ada arus). Konsep ini yang dipakai dalam sistem bilangan
binari, yang hanya menggunakan dua macam nilai untuk mewakili suatu
besaran nilai. Selain sistem bilangan binari (binary number system),
komputer juga menggunakan sistem bilangan yang lain, yaitu sistem
bilangan oktal (octal number system) dan sistem bilangan hexadesimal
(hexadecimal number system). Setiap sistem bilangan menggunakan suatu
bilangan dasar atau basis (base atau juga disebut radix) yang tertentu.
• Sistem bilangan desimal dengan basis 10 (deca berarti 10),
menggunakan 10 macam simbol bilangan.
• Sistem bilangan binari dengan basis 2 (binary berarti 2),
• Sistem bilangan oktal dengan basis 8 (octal berarti 8),
menggunakan 8 macam simbol bilangan.
• Sistem bilangan hexadesimal dengan basis 16 (hexa berarti 6 dan
deca berarti 10), menggunakan 16 macam simbol bilangan.
b. Sistem Bilangan Desimal
Sistem bilangan desimal menggunanakan 10 (basis 10) macam
simbol bilangan berbentuk 10 digit angka yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Bentuk nilai suatu bilangan desimal dapat berupa integer desimal (nilai
desimal bulat).
c. Sistem Bilangan Biner
Sistem bilangan binari menggunakan 2 macam simbol bilangan
berbentuk 2 digit angka, yaitu 0 dan 1. Sistem bilangan biner
menggunakan basis 2. Misalnya bilangan biner 1001 dapat diartikan
dalam sistem bilangan desimal bernilai:
1 1 x 20 = 1
0 0 x 21 = 0
0 0 x 22 = 0
1 1 x 23 = 8
___+
9
Sehingga bilangan binari 1001, dapat juga dihitung dalam bentuk
Atau dapat dituliskan dalam bentuk persamaan:
0 2
2 1
12 a 2 A a
a n n
n
n + + +
− − −
−
Beberapa catatan dalam sistem bilangan biner adalah sebagai
berikut:1
o Bilangan 0 dan 1 merupakan bilangan biner yang disebut BIT
(binary digit).
o Kumpulan dari 4 bit disebut satu NIBBLE.
o Satu BYTE terdiri dari 8 bit atau 2 nibble. Angka dimulai dari
bilangan 0 sampai 255 (desimal) dan 00 sampai FF
(hexadesimal).
o Satu WORD terdiri dari 16 bit.
o Satu DOUBLE WORD terdiri dari 32 bit.
o Satu PARAGRAF terdiri dari 128 bit.
o Satu PAGE (halaman) terdiri dari 256 byte (2048 bit).
d. Sistem Bilangan Hexadesimal
Sistem bilangan hexadesimal menggunakan 16 macam simbol, yaitu
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F.
Hal yang harus dilakukan agar manusia dapat mengerti informasi
yang terdapat di dalam komputer adalah dengan mengkonversikan
seluruh sistem bilangan di atas. Konversi dari sistem bilangan binari ke
sistem bilangan hexadesimal dapat dilakukan dengan mengkonversikan
tiap-tiap empat buah digit binari. Misalnya bilangan binari 11010100
dapat dikoversikan ke hexadesimal dengan cara:1101→ D 0100→4
Setelah menjadi hexadesimal maka bilangan hexa dikonversi menjadi
bilangan desimal.
Selain menggunakan bilangan-bilangan di atas semua input-output
dan isi memori dilakukan melalui sandi, kemudian sandi ini dipadankan
dengan sandi bilangan misalnya biner, oktal, desimal dan hexadesimal.
Selain itu, tiap-tiap karakter juga disandikan kebentuk bilangan demikian.
Karakter yang sudah disandikan ini sering disalurkan dari satu alat ke
alat lain, misalnya dari komputer ke printer. Supaya sandi-sandi ini
standar dan dapat digunakan sama disetiap perusahaan yang membuat
perangkat keras maka digunakan American Standard Code for
Information Interchange (ASCII). Sandi ASCII terdiri dari 128 sandi.
Pada sandi 8 bit terdapat 256 byte, sedangkan kode ASCII hanya
memerlukan 128 byte. Sehingga sandi ASCII2 hanya menggunakan sandi
dari 00H sampai 7F H saja. Sandi dari 80 H sampai FF H tidak
digunakan.
B. Teori Pembagi Tegangan
Arus listrik adalah aliran partikel-partikel bermuatan positif yang melalui
konduktor. Arus listrik hanya mengalir melalui rangkaian tertutup. Rangkaian
tertutup adalah suatu rangkaian yang jalannya mulai dari suatu titik,
berkeliling dan kembali lagi ketitik tersebut. Rangkaian listrik arus searah
(DC) adalah muatan-muatan listrik (elektron-elektron) yang mengalir melalui
penghantar adalah dalam satu arah (tanpa arah balik). Rangkaian listrik dibagi
menjadi rangkaian seri dan paralel dan rangkaian kombinasi. Untuk
memahami konsep ini adalah dengan memahami Hukum I Kirchoff. Hukum
Kirchoff atau hukum titik cabang berfungsi bila rangkaian tidak bercabang
maka kuat arus dibagian apa saja sama besarnya, sedangkan pada rangkaian
yang bercabang kuat arus yang masuk pada suatu titik cabang sama dengan
jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang itu. Secara matematis
dirumuskan:
∑ Imasuk = ∑ Ikeluar
Tegangan adalah besarnya arus yang dihasilkan oleh sumber tegangan
yang melalui suatu penghantar yang memiliki hambatan R.
Tegangan output selalu kurang dari atau sama dengan tegangan input
sehingga rangkaian ini disebut pembagi tegangan
. Jika ingin memperoleh penguatan (output lebih besar daripada input)
maka satu dari resistansi bernilai negatif. Pembagi tegangan seringkali
digunakan dalam rangkaian-rangkaian untuk menghasilkan satu tegangan
tertentu dari tegangan tetap (atau berubah-ubah) yang lebih besar.3
Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban bila beban
diubah-ubah. Maka supaya PC dapat mengukur tegangan lebih dari 5 V dan arus lebih
dari 5 mA maka dirangkai alat Bantu berdasarkan Teorema Thevenin yang
berfungsi sebagai perskala dengan batas ukur 500 V dan 500 mA. Maka:
1. Pembagi Arus
Gambar 2.2Pembagi Arus
2. Pembagi Tegangan
Gambar 2.3Pembagi Tegangan
C. Komponen Dasar Elektronika
a. Resistor4
Resistor (hambatan) adalah suatu komponen yang mempunyai sifat
menghambat.
Kode-kode warna pada resistor dan pembacaannya:
Gambar 2.4Kode Warna Resistor5
4
Lihat Wasito S, Vademekum Elektronika, Jakarta. PT Gramedia, 1986, hal 7.
5
Tabel 2.1 Kode Harga dan Toleransi6
Toleransi
Warna emas ± 5% perak 10% tak ada
cincin ke-4 ± 20%
b. Kondensator (Kapasitor)7
Sebuah kapasitor terdiri dari dua buah lempeng penghantar
(konduktor) yang permukaannya dapat menampung muatan listrik, yang
dipisahkan oleh sebuah lapisan bahan penyekat (isolator) yang memiliki
nilai tahanan sangat tinggi. Sebagian kapasitor menggunakan lapisan
penyekat dari bahan-bahan dielektrikum tipis yang memiliki nilai
permitivitas lebih besar dari permitivitas udara ε0. Hal ini ditujukan
6 Wasito. S,
op.cit, hal 8.
7Lihat Steven M. Durbin, William H. Hayt Jr., Jack E. Kemmerly, Rangkaian Listrik EdisiKeenam Jilid 1,
Jakarta, Elangga, 2005.
Warna Harga
Hitam 0 Coklat 1
Merah 2
untuk dapat meminimalkan ukuran fisik kapasitor itu sendiri. Beberapa
karakteristik kapasitor ideal, antara lain:
1. Tidak ada arus yang mengalir melewati kapasitor jika tegangan
yang bekerja padanya tidak berubah menurut waktu.
2. Energi dalam jumlah yang terbatas dapat disimpan di dalam sebuah
kapasitor, bahkan jika arus yang mengalir melewati kapasitor
adalah nol, yaitu ketika tegangan pada kapasitor bernilai konstan.
3. Tidak dapat mengubah tegangan pada kapasitor dalam waktu nol
(atau secara seketika), karena hal ini membutuhkan arus yang
besarnya tak berhingga.
4. Sebuah kapasitor tidak pernah menyebabkan terjadinya disipasi
energi, kapasitor hanya menyimpan energi.
Gambar 2.5Kapasitor8
Gambar 2.6 Simbol Kapasitor9
8
Beberapa kegunaan kapasitor:10
• Penyimpanan tenaga listrik.
• Menghubung-singkat sebuah hambatan, bagi arus bolak-balik.
• Filtering
• Penjangkitan gelombang bukan sinus, misalnya bentuk
gigi-gergaji.
• Suatu kondensator khusus adalah “kapasitas liar“ yang terdapat
antara:
1. penghantar-penghantar yang saling berdekatan
2. badan-badan komponen yang berdekatan.
3. lilitan-lilitan kawat di dalam kumparan.
4. elektroda-elektroda di dalam dioda, resistor, dsb.
• Kapasitas liar hanya sebesar pF, dan tidak akan berpengaruh
dalam teknik rendah. Namun dalam teknik
frekuensi-tinggi, kapasitas liar itu harus diperhitungkan.
Ciri-ciri kapasitor adalah sebagai berikut:11
1. Jangkauan SUHU-KERJA : -400C - +850C
2. Batas (rated) TEGANGAN, dengan kode:
1H untuk 50V,
2H untuk 500V
2A untuk 100V
2D untuk 200V
10
Wasito S, op.cit, hal 20.
11 Lihat
2G untuk 400V
3. Nilai STANDARD KAPASITANS: dari 0,001–0,47 uF
4. TOLERANSI KAPASITANS dengan kode:
J untuk 5%
K untuk 10%
M untuk 20%
Daftar nilai standar kapasitans dengan nomor kodenya.
Tabel 2.2 Nilai standar kapasitans dan kodenya
µF 0.00
1 0.00 12 0.00 15 0.00 22 0.00 27 0.00 33 0.00 39 0.00 47 0.00 68 0.01 0.01 2 0.01 5 0.02 2
Simbol 102 122 152 222 272 332 392 472 682 103 123 153 223
µF 0.027 0.033 0.039 0.047 0.056 0.068 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22 0.33 0.47
Simbol 273 333 393 473 563 683 104 124 154 184 224 334 474
Keterangan:
1. Dua angka pertama adalah bilangan dasar dari nilai kapasitans.
2. Angka ketiga menunjukkan jumlah nol, nilai kapasitans dibaca dalam
pF.12
c. Clipper13
Pemotong atau clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk
proteksi rangkaian atau untuk membuang tegangan sinyal yang diatas atau
yang dibawah level tegangan tertentu.
Gambar 2.7Clipper
Dioda D1 konduksi ketika tegangan input lebih besar dari +V1.
Oleh sebab itu, tegangan output sama dengan +V1 ketika Vin lebih besar
dari +V1.
Sebaliknya, ketika Vin lebih negatif daripada –V2, dioda D2
konduksi. Dengan D2 hubung singkat, tegangan output sama dengan –V2
selama tegangan input lebih negatif dari –V2.
Ketika Vin terletak antara –V2 dan +V1, tidaka ada dioda yang
konduksi. Dengan RL jauh lebih besar dari R, hampir seluruh tegangan
input muncul pada output.
Jika sinyal input besar yaitu jika Vp jauh lebih besar daripada level
pemotongan, sinyal output membentuk gelombang segiempat.
d. Catu Daya14
Suatu tegangan akan disebut stabil atau konstan bila pada beban yang
berbeda-beda tegangan tersebut tidak berubah-ubah. IC regulator yang
digunakan pada rangkaian ini adalah LM317 dan IC seri 78L.
Ciri LM 317 adalah memiliki tiga pin. Pin 1 sebagai kontrol yang
berfungsi membawa tegangan kontrol yang menentukan tegangan output,
pin 2 sebagai input dan pin 3 sebagai output. IC ini dapat mengatur
tegangan yang agak tinggi. Mengatur tegangan kurang dari 40 V. Dan LM
317 pinnya tidak satupun yang dihubungkan dengan tanah.
Sedangkan regulator tegangan dengan 78L dapat digunakan sebagai
stabilisator sederhana yang baik, karena adanya pembatasan
arus/pengamanan terhadap hubungan singkat pada 100 mA dan
perlindungan thermal terhadap disipasi daya berlebihan. Regulator ini
hanya akan jebol bila dipasang dengan polaritas yang salah atau bila diberi
tegangan input berlebihan.
e. Transistor15
Transistor adalah sebuah komponen yang terdiri atas tiga terminal, tiga
terminal ini diberi nama kolektor, basis, emitor.
14Lihat "Catu Daya" dalam Aneka Catu Daya, Yayasan Pembina Pendidikan dan Hobi Elektronika,
hal 74-76 dan hal 84-93. 15
Beberapa jenis transistor yang sering digunakan, yaitu:
NPN
Gambar 2.8 Transistor NPN
Ciri-ciri NPN:
a. Kolektor lebih positif (+) daripada emitor.
b. B-E menghantar arus, B-C membias balik.
PNP
Gambar 2.9 Transistor PNP
Ciri-ciri PNP:
a. Kolektor lebih negatif dari pada emitor.
b. B-E membias balik, B-C menghantar arus.
f. Diode
Sifat diode adalah mengalirkan arus listrik dalam satu arah saja.
Fungsinya adalah melindungi alat elektronika yaitu akibat polaritas yang
terbalik saat dihubungkan ke suplai DC. Besar tegangan diode silikon 0.6
V, dan besar diode germanium 0.2 V dalam keadaan aktif.
Gambar 2.10 Diode16
g. LED (Light Emitting Diode)
LED adalah sebuah komponen yang mengubah energi listrik
menjadi cahaya. Fungsi LED adalah sebagai penampil digit dan
indikator-indikator visual. Supaya kecerahan nyala maksimum, maka diberi arus
maju 10-20 mA.
Gambar 2.11LED17
h. Relay
Relay berfungsi memutus atau menutup rangkaian dari jarak jauh.
Gambar 2.12Relay18
Sifat-sifat relay antara lain:
a. Hambatan kumparan.
Besar hambatannya ditentukan oleh ketebalan kawat dan
banyaknya lilitan.
b. Kuat arus
Relay dengan hambatan kecil membutuhkan kuat arus yang
besar, dan sebaliknya.
c. Tegangan
Tegangan yang dibutuhkan adalah V = I R
d. Daya.
17Loc.it.
i. IC (Integrated Circuit)19
IC dibuat pertama kali oleh Jack S. Kilby pada tahun 1958. Ciri IC
adalah paket plastik hitam segi empat dengan suatu baris
hubungan-hubungan yang terdapat di bawah tiap sisinya. Salah satu ujungnya
memiliki notch (lekukan berbentuk huruf V), lekukan ini sebagai tanda
untuk menyatakan nama pin (pin 1).
Gambar 2.13 Integrated Circuit20
D. Alat Ukur dan Skala Batas Ukur
Pengukuran Batas Ukur Meter21
a. Multirange Voltmeter
Gambar 2.14 Multirange Voltmeter
b. Multirange Current Meter
Gambar 2.15 Multirange Current Meter
19 Lihat Kanginan, Marthen, FISIKA 3B UNTUK SMA KELAS XII, Semester 2, Kurikulum 2004, Jakarta: Erlangga, 2002, hal 254-255.
20 http://images.google.com. Data diambil 28 Juni 2008, loc.it,. 21
Asas-asas alat ukur22
Alat ukur volt, ampere, dan ohm pada dasarnya adalah sebuah alat ukur
arus (dengan papan skala yang terkalibrasi dalam "volt", "ampere" dan
"ohm").
Menentukan hambatan dalam (RM)
Gambar 2.16Pengukuran Hambatan Dalam
Keterangan:
1.Potensio1 (P1) dipasang maksimum, P2 dipasang minimum.
2.Saklar S dibuka dan P1 diatur supaya instrumen menyimpang skala penuh.
3.Tutup saklar S dan P2 diatur supaya menyimpang setengah skala penuh.
4.Buka kembali saklar S, kemudian mengukur harga P2 dengan alat ukur
ohm, besar P2 adalah harga hambatan dalam (RM).
Beberapa unsur yang terdapat pada alat ukur:
i) Alat ukur arus
(1) Bila instrumen mempunyai kepekaan 50µA, berarti bahwa pada
instrumen boleh mengalir arus maksimum 50µA.
(2) Jika ingin mengukur arus lebih besar dari 50µA maka harus
dilengkapi dengan hambatan paralel (shunt). Nilai hambatan shunt
harus lebih kecil atau sama dengan nilai hambatan dalam (tidak
boleh lebih besar).
ii) Alat Ukur Tegangan
Makin besar atau makin tinggi tegangan yang akan diukur, maka
nilai resistansi juga harus besar (Rs).
E. Teori Rangkaian
a. Penguat Operasional Amplifier Sebagai Input Konversi Analog ke Digital
Sebelum mempelajari tentang konverter maka kita akan memahami
terlebih dahulu mengenai penguat operasional (op-amp). Op-Amp
merupakan alat yang digunakan sebagai penguat tegangan. Op-Amp terdiri
atas dua macam yaitu penguat membalik (inverting amplifier) dan penguat
tak membalik (noninverting amplifier). Penguat pembalik (Inverting
Amplifier) berperan untuk membalik fasa input pada keluarannya,
sedangkan penguat tak membalik menjadikan fasa input sama dengan fasa
output. Penguat penjumlah adalah penguat yang memiliki fungsi untuk
menjumlah input, dan berguna untuk membandingkan tegangan analog
menjadi digital.
Gambar 2.18Penguat Operasional Nonpembalik
Gambar 2.19Penguat Operasional Penjumlah
Proses yang terjadi pada penguat yaitu jika titik B dibumikan (Gambar
2.16), maka titik A juga akan dibumikan, ini berarti bahwa perbedaan
tegangan output dengan tegangan inputnya 0. Sehingga tegangan pada R2
adalah Vout dan tegangan pada R1 adalah Vin. Dengan demikian penguatan
tegangannya adalah:
Vout/R2 = - Vin/R1
Atau
Op-Amp mempunyai beberapa ciri-ciri antara lain:
1. Mempunyai impedansi sangat tinggi.
2. Dapat dipakai sebagai penguat depan (pre-Amplifier).
3. Penguatan bisa diatur di R2.
4. Impedansi output rendah.
5. Dapat dipakai sebagai penguat penjumlah.
b. Converter23
Konverter Digital-ke-Analog merupakan alat yang berfungsi
mengubah data biner menjadi bentuk analog. Setiap kode biner yang
dimasukkan ke IC ini akan membangkitkan tegangan analog pada
keluaran. Semua kode biner ini memiliki bobot biner disetiap bitnya, dan
bobot biner ini hanya terdapat pada bit yang dipakai saja. Bit yang paling
kanan (yang menggambarkan 20)dikenal sebagai bit yang paling ringan
(Least Significant Bit =LSB) dan yang paling kiri yang menggambarkan
2n-1 untuk n bit adalah "bit paling berbobot" (Most Significant Bit = MSB).
Dengan kata lain sistem yang menerima data digital sebagai sinyal
masukan dan kemudian mengubahnya menjadi tegangan atau arus analog
disebut konverter Digital-ke-Analog. Keluaran V0 dari suatu konverter
D/A n-bit diberikan oleh rumus:
I = i1 x i2 x i3 x i4 x i5 x i6 x i7 x i8
Atau
- V0/Rf = V1/R1 + V2/R2 + V3/R3 + V4/R4 + V5/R5 + V6/R6 + V7/R7 + V8/R8
Jika R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R7 = R8 maka
V0 = - (V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7 + V8)
Gambar 2.20Konverter D-A yang diboboti biner
Penguat operasional disini berfungsi sebagai suatu konverter arus
ke tegangan. Jika semua bit dari MSB sampai LSB bernilai logika 1 maka
keluaran Vo nya adalah:
Vo = (1/20 + 1/21 + 1/22 + 1/23 + 1/24 + 1/25 + 1/26 + 1/27 + 1/28)
Pada kenyataannya konverter tidak hanya digunakan untuk
konversi data dari digital-ke-analog saja tetapi juga digunakan untuk
konversi dari analog-ke-digital.24
Pada saat komputer digunakan untuk berhubungan dengan dunia
luar maka komputer akan menerima data dari luar atau fungsi konverter
A/D adalah mengubah masukan analog menjadi keluaran digit yang
dikuatkan menjadi data digital 8 bit. Sehingga untuk berhubungan dengan
dunia luar dibutuhkan perangkat yang bernama ADC.
Gambar 2.21Konverter A/D
Pada awal siklus konversi, pulsa clock ke-1 membersihkan semua
keluaran register ke logika 0. Pada pulsa clock ke-2 MSB register di-set ke
logika 1. Kemudian menunggu isyarat dari pembanding yang
menunjukkan apakah keluaran konverter D/A lebih besar atau lebih kecil
daripada tegangan masukan Vin.
Jika keluaran pembanding rendah, maka keluaran konverter D/A
kurang dari Vin dan register akan mempertahankan MSB tetap pada logika
1, yang menyebabkan keluaran konverter D/A berubah menjadi setengah
harga maksimumnya.
Jika keluaran pembanding tinggi, maka keluaran konverter D/A
Pada pulsa clock berikutnya, proses ini diulang untuk bit paling
berbobot berikutnya. Register akan mempertahankan atau me-reset bit ini
tergantung pada keluaran pada pembanding.
Register berlangsung terus-menerus sampai LSB, menguji setiap
bit secara bergantian. Bila semua bit telah diuji, register mengirim keluar
suatu isyarat akhir konversi (end-of-conversion = EOC), yang
menunjukkan bahwa saluran keluaran mengandung nilai biner yang
mengambarkan ukuran isyarat masukan.
Gambar 2.22 Konverter A/D Penaksiran Berturut-turut
Gambar 2.23Diagram pewaktuan untuk konverter A/D.
Tipe ADC yang digunakan adalah ADC0804. Konverter ADC
adalah konverter 8 bit maka mempunyai nilai bit tertinggi 28 (256),
Vo = 255/256(1/20 + 1/21 + 1/22 + 1/23 + 1/24 + 1/25 + 1/26 + 1/27 + 1/28)
= 0.99 V.
Bila Vo = 5V maka setiap 1 bit akan bernilai 0.019 V, jika dihitung
menjadi: Nilai tiap 1 bit = 5V/256 = 0.0195 V.
Ketelitian ADC tergantung pada 8 bit sinyal digital, dengan 8 bit
sinyal digital maka ADC bisa membangkitkan tegangan dengan 256
tingkatan.
Bila kita menghitung 128 bit maka = (5V/256)*128 = 2.5 V
sehingga jika diubah dalam biner akan menjadi:
128 Dec = 80 Hex = 10000000 Bin ; sehingga pada parallel port yang aktif
adalah D7.25 IC ini dipilih karena selain harganya yang murah juga
pemrogramannya lebih mudah.
Gambar 2.24ADC080426
Cara kerja program isi ADC
RD WR INT 0 1 1 0 0 0
25 Lihat Turner, George,
Information, Reception and Display, A Longman Group Company, 1986, alih bahasa oleh Suryawan, Penerimaan dan Penampilan Informasi, Jakarta: Gramedia, 1988, hal 11-21.
Pada rangkaian ADC terdapat rangkaian pendukung berupa R dan
C yang berfungsi sebagai pendukung intenal clock pada ADC dan sebagai
osilator. Osilator R-C ini membantu ADC0804 dalam menentukan waktu
konversi. Waktu konversi merupakan waktu yang dibutuhkan IC untuk
mengubah tegangan masukan analog menjadi data keluaran biner (atau
desimal). Waktu konversi IC pengubah dengan keluaran biner antara
0.05-100000 µs dan waktu konversi untuk pengubah A/D dengan keluaran
desimal berkisar antara 200-400 ms. Osilator seringkali digunakan untuk
pembangkit gelombang atau sebuah rangkaian yang menghasilkan sinyal
AC yang dikenal sebagai gelombang sinus. Beberapa jenis osilator, antara
lain:
1. Osilator Relaksasi (RC).
2. Osilator Jembatan Wien
3. Osilator LC
4. Osilator Kristal Kuarsa.
5. Osilator Hartley.
6. Osilator Colpitts.27
c. Program Peripheral Interface (PPI8255)28
Komputer memerlukan interface untuk dapat berhubungan dengan
dunia luar. Melalui komponen antar muka maka komputer dapat
berkomunikasi (bertukar data) dengan sistem lain. Melalui port
27 Lihat Roger L. Tokheim, ELEKTRONIKA DIGITAL, Edisi Kedua, Jakarta: Erlangga, 1995, diterjemahkan oleh Ir. Sutisno, M. Eg, hal 346.
input/output inilah komputer berkomunikasi dengan peralatan luar.
Sebelum keluar melalui port proses transfer data adalah dengan
mengirimkan informasi yang akan dikomunikasikan lewat bus. Bus atau
disebut juga dengan pathaway merupakan suatu sirkuit yang merupakan
jalur transportasi informasi antara dua atau lebih alat-alat dalam sistem
komputer. Informasi yang dikirim dari alat input/output (peripheral
device) ke main memory atau ke register di CPU diletakkan di I/O port
dan dikirimkan lewat data bus. Data bus adalah bus yang digunakan untuk
jalur tansportasi data dan instruksi. Demikian juga bila informasi dari main
memory akan dikirimkan ke peripheral device juga melalui data bus, dan
diterima di I/O port.
Jantung dari rangkaian interface ini adalah sebuah IC yang disebut
PIO (Peripheral Input Output). Versi INTEL untuk PIO adalah PPI
(Programable Peripheral Interface),
Dalam rangkaian ini menggunakan PPI 8255, PPI ini dipilih karena
sangat popular dan mudah diperoleh. PPI sebenarnya bisa dibayangkan
sebagai komputer kecil yang tugasnya memindahkan data dari komputer
ke luar. Pada perangkat ini terdapat 24 saluran (line) input-output. Line
yang 24 itu dibagi menjadi 3 port29, yaitu Port A, Port B, dan Port C.
Masing-masing 8 line. Khusus untuk port C, saluran dibagi lagi menjadi 2
bagian yaitu port C upper dan port C lower, masing-masing 4 line. PPI
29
hanya dapat diprogram per-port bukan persaluran (line). PPI 8255 dapat
diprogram dalam beberapa mode30 (ragam) diantaranya:
Mode 0: semua port sebagai I/O.
Mode 1: port A dan port C upper serta port B dan port C lower.
Mode 2: Input/Output dua arah (bidirectional I/O).
Supaya port ini dapat digunakan maka kita memerlukan pengalamatan
yaitu suatu kombinasi logika pada pin-pin tertentu.
Diantara pin-pin PPI terdapat pin A0 dan A1. Kedua pin ini digunakan
untuk menentukan port mana yang akan diaktifkan. Pin CS digunakan
untuk memberitahukan bahwa PPI diaktifkan, RD memberitahukan
bahwa data disalurkan dari port ke data line. Pin WR memberitahukan
agar data disalurkan dari data line ke port. Pada kombinasi logika yang
ditunjukkan pada tabel berikut tampak kombinasi mana yang harus
diberikan untuk memfungsikan PPI untuk rangkaian interface. Sebelum
PPI diaktifkan harus dilakukan inisialisasi dahulu yaitu menentukan mode
operasi serta fungsi dari tiap-tiap port. Inisiaisasi dilakukan dengan
memberikan suatu nilai logika ke control register. Data logika ini disebut
control word. Format control word untuk PPI 8255 dapat dilihat pada
tabel.
Tabel 2.3 Pengalamatan PPI 825531
Hubungan PPI dengan PC
Untuk dapat mengirim dan menerima data maka saluran data (D0-D7)
dihubungkan dengan data line pada slot. RD dihubungkan dengan IOR
pada slot PC. WR dihubungkan dengan IOW pada slot PC. CS
dihubungkan dengan Y0 pada address decoder. Address decoder adalah
rangkaian logika combinatiorial yang disusun sedemikian sehingga
memberikan output sesuai dengan kombinasi input yang diinginkan.
Berikut ini Address untuk mengaktifkan port:
Address Port
378H A
379H B
37AH control word
31
P. Hogenboom, loc.it.
CS A0 A1 RD WR Ket
0 0 0 0 1 Port A – Bus Data
0 0 1 0 1 Port B – Bus Data
0 1 0 0 1 Port C – Bus Data
0 0 0 1 0 Bus Data – Port A
0 0 1 1 0 Bus Data – Port B
0 1 0 1 0 Bus Data – Port C
0 1 1 1 0 Bus Data – Control
0 1 1 0 1 Illegal
Gambar 2.25PPI 825532
Control Word
Gambar 2.26Format Control Word33
32http://www.rojo.com. Diambil tanggal 28 Juni 2008
33Lihat "Card Interface Parallel Pada IBM PC" oleh Adrin Aviananda diambil dari ELEKTRON
Tabel 2.4 Perintah Port Control PPI 8255
PC3 PC2 PC1 PC0
Ket. 1 Ket. 2 A0 A1 RD WR
0 0 1 0 Port A Menulis
1 0 0 1 Port A Menulis
0 0 0 1 Port B Menulis
1 1 0 1 Port C Menulis
0 1 0 1 CW Menulis
1 0 1 0 Port A Baca
0 0 1 0 Port B Baca
1 1 1 0 Port C Baca
Contoh menentukan Nilai Control Word
Port A : output
Port B dan C : input
Menentukan nilai control word berarti menentukan port tertentu sebagai
input atau output dan juga kaki/pin mana yang berfungsi sebagai input
atau output.
d. IC SN54/74LS157
Multiplexer adalah suatu piranti elektronis yang berfungsi seperti
saklar putar yang sangat cepat. Piranti ini akan menghubungkan beberapa
jalur masukan, satu per satu ke sebuah jalur keluaran.
Dengan demikian, saluran masukan harus membagi sebuah jalur
komunikasi tunggal dengan setiap jalur untuk selang waktu tertentu
(time-sharing). Saluran masukan dapat dipilih sesuai dengan urutan yang telah
ditentukan sebelumnya. IC 74LS157 merupakan piranti multiplexer yang D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ket
memiliki 2 masukan. Setiap 4 buah keluaran 1Y, 2Y, 3Y, 4Y dihubungkan
ke masukan 1A, 2A, 3A, 4A pada saat masukan yang dipilih pada logika
0, dan pada saat logika 1, keluaran Y akan dihubungkan ke masukan 1B,
2B, 3B, 4B. Keluaran-keluaran ini akan diset pada logika 0 bila masukan
kontrol STB (Strobe) pada logika 1. Pada saat STB diset pada logika 0,
keluaran Y memastikan aras logika yang sesuai dengan pengaturan pin
masukan.34
IC 74LS157 juga berfungsi sebagai penggeser angka digital 8 bit yang
kenyataannya port status hanya dapat dilalui 5 bit saja.
Gambar 2.27IC 74LS157
Tabel 2.5Tabel Kebenaran IC 74LS157
G Select A B Out Y Y
PS7 1 X X X 0 Y1
PS6 0 0 0 X 0 Y2
PS5 0 0 1 X 1 Y3
PS4 0 1 X 0 0 Y4
PS3 0 1 X 1 1
Pembahasan IC
1. Pin G dibumikan (GND) agar output Y dapat diatur yaitu pada
saat nilai input 0.
2. Agar output sama dengan input maka pin 1 (input A/B) diberi
logika 0.
3. A/B diberi logika 1 agar output sama dengan input.
4. Data A dan B akan selalu berbentuk hexadesimal.
5. Agar data A dan B dapat digabung, maka nilai logika pada data
A dan B dinolkan dahulu. Bit selain A dan B di AND kan, data A
dan B dengan $78. Maka A dan B akan berbentuk
1 X X X X 1 1 1 Data A dan B di AND kan
0 X X X X 0 0 0
0 0 0 0 X X X X Digeser ke kanan 3, supaya dapat dibaca
X X X X 0 0 0 0 Digeser ke kiri 1 langkah.
e. IC SN54/74LS574/74LS373/74LS374
Rangkaian flip-flop adalah gabungan gerbang-gerbang logika
menjadi suatu gerbang logika kombinasional dan kemudian
diumpan-balikkan (feedback), rangkaian logika ini dapat menyimpan data, atau
dengan kata lain rangkaian flip-flop merupakan elemen memori terkecil
yang dapat menyimpan data sebesar 1 bit, yaitu 0 atau 1.
Huruf Q dan Q (Q inverter, yang selalu terbalik terhadap Q).
Dalam keadaan normal, keluaran Q disebut keluaran flip-flop, dan Q
inverter adalah kebalikan dari keluaran flip-flop.
Sebagai contoh, jika kita katakan bahwa sebuah flip-flop berada
dalam keadaan 1 (HIGH) atau aktif, berarti bahwa Q = 1.
Gambar 2.29 Contoh keluaran rangkaian dasar flip-flop
Keluaran Q adalah identitas dari piranti flip-flop, sedangkan Q
inverter adalah komplemennya (komplementer).
Banyak jenis-jenis flip-flop, namun disini hanya dibahas prinsip
kerja flip-flop D yang merupakan prinsip dasar dari IC 74LS574;
a. D latch menyimpan data 1
Jika pada D latch masukan Enable dalam keadaan 0 (rendah)
maka isyarat yang masuk melalui masukan D akan ditahan. Data yang
ada akan tetap tersimpan sampai masukan Enable diubah keadaannya
menjadi 1 (tinggi).
Sebagai contoh, jika masukan Enable diberi keadaan 1.
Kemudian pada masukan D diberi logika 1. Lalu masukan Enable
diubah dari 1 menjadi 0.
Pada saat masukan Enable = 1, data yang melalui masukan D
akan dilewatkan D latch, sehingga Q (keluaran) akan sama dengan 1,
Sehingga D latch menyimpan data. Jika diberi masukan lagi, D latch
tidak akan menerima.
Gambar 2.30Sinyal D latch menyimpan data 1
b. D latch menyimpan data 0
Pertama masukan Enable diberi sinyal logika 1. Kemudian
pada masukan D diberi masukan 0. Lalu masukan Enable diubah dari
1 menjadi 0.
Pada saat masukan Enable = 1, data yang melalui masukan D
akan dilewatkan D latch, jika masukan Enable diubah dari 1 menjadi
0, maka data akan ditahan (latched). Sehingga D latch menyimpan
data. Jika diberi masukan lagi, D latch tidak akan menerima.
Gambar 2.31Sinyal D latch menyimpan data 0
Sehingga setelah memahami cara kerja flip-flop tipe D maka IC
buffer (penyangga) yang digunakan pada alat ukur ini adalah IC 74LS574.
agar fan-out-nya dapat diperbesar dan beban yang diberikan kepada
rangkaian dibesarkan.
Misalnya kita mempunyai sebuah port 8 bit dan kita ingin
mengirim data lebih dari 8 bit pada port yang berbeda. Maka caranya
adalah dengan merancang PPI dengan mode SPP. Jika menggunakan
program PPI 8255 membutuhkan 8 bit untuk bus data dan 5 bit untuk
control logic. Sedang port printer hanya menyediakan 8 bit output saja
pada port. Jika 5 bit control logic digunakan semua untuk output port
control akan kehabisan bit. Maka cara mengatur control logic agar dapat
menerima data adalah dengan menggunakan IC flip-flop atau latch type D.
Tabel 2.6Tabel kebenaran flip-flop dan latch pada type D
Enable Out Eable Latch Input Output
0 1 1 1
0 1 0 0
0 0 X 0
1 X X z
Output di-Enablekan dengan memberi logika 0 pada pin OC. Jika
diberi logika 1 maka output berimpedansi tinggi dan harus di-Ground kan
(dibumikan) agar selalu rendah sehingga output akan sama jika input di
pin c (Enable) diberi logika 1.
f. Parallel Port
Line Printer Terminal (LPT1) atau yang sering disebut sebagai
Parallel Port. "Port" dalam dunia komputer merupakan kumpulan instruksi
atau perintah sinyal, dimana mikroprosesor atau CPU menggunakannya
umumnya digunakan sebagai komunikasi dengan peralatan luar seperti
printer, modem, keyboard, display dan sebagainya. Port Printer terdiri dari
tiga bagian yang masing-masing diberi nama sesuia dengan tugasnya
dalam melaksanakan pencetakan pada printer. Tiga bagian tersebut adalah
Data Port (DP), Printer Control (PC) dan Printer Status (PS). DP
digunakan untuk mengirim data yang harus dicetak oleh printer, PC
digunakan untuk mengirimkan kode-kode kontrol dari komputer ke
printer, dan PS digunakan untuk mengirimkan kode-kode status printer ke
komputer, misalnya untuk menginformasikan bahwa kertas telah habis.
DP, PC dan PS sebenarnya adalah port-port 8 bit. Port PC adalah port
baca/tulis (read/write), PS adalah port baca saja (read only), sedangkan
port DP adalah port baca/tulis juga.35 Port-port pada komputer berupa
kode-kode digital dimana setiap kode berupa bilangan biner 0 atau 1. Port
paralel memiliki sifat pengiriman data secara bersamaan, sedangkan pada
port serial sifat pengiriman data hanya satu bit per detik.
Seiring perkembangan desain computer yang semakin canggih
banyak pada komputer keluaran baru ditambahkan port-port dengan
kemampuan pengiriman data yang lebih cepat. Pengiriman data berupa
byte-byte yang merepresentasikan karakter teks ASCII ke printer dot
matrix atau daisy wheel. Printer-printer modern membutuhkan banyak
informasi yang lebih detil karena banyak digunakan untuk hal yang lebih
kompleks dari sebelumnya, tidak hanya mencetak tulisan tetapi juga untuk
mencetak font, grafik bahkan yang lebih kompleks adalah gambar
berwarna.
Jenis-jenis port parallel standar pada computer, antara lain:
a. SPP (Standard Parallel Port)36
Memiliki sifat kompatibel dan menggunakan mode nible 4
bit untuk mengirim data.
b. EPP (Enhanced Parallel Port)37
Mempunyai port data 2 arah dan mengirim 8 bit data.
c. ECP (Extended Capability Port)
Mentransfer 8 bit data, port data 2 arah pada kecepatan Bus
ISA38 dan mempunyai buffer dan juga dapat digunakan untuk
kompresi data. ECP banyak digunakan pada alat-alat seperti
scene,modem.
Pengalamatan Parallel Port
Pengalamatan ini berdasarkan IBM PC:
1. LPT1 alamat $3BC
2. LPT1 alamat $378
3. LPT1 alamat $37A
Setiap port memiliki 3 alamat register dan port ini dapat
mentransfer input dan output.
36 http://www.beyondlogic. Data diambil tanggal 27 Mei 2008. 37Loc.it.,
Alamat pada LPT1
Nama Register Alamat Ket
Register Data Dasar + 0 378H + 0
Register Status Dasar + 1 378H + 1 Register Control Dasar + 2 378H + 2
Berdasarkan table di atas maka alamat register pada setiap LPT adalah:
LPT1 378H + 0 378H PC Data
378H + 1 379H PC Status
378H + 2 37A PC Control
LPT2 278H + 0 278H PC Data
278H + 1 279H PC Status
278H + 2 27AH PC Control
LPT0 3BCH + 0 3BCH PC Data
3BCH + 1 3BDH PC Status
3BCH + 2 3BEH PC Control
Gambar 2.32Parallel port39
39http://logix4u.net/Legacy_Ports/Parallel_Port/A_tutorial_on_Parallel_port_Interfacing.html.
Tabel 2.7Pin-pin dan fungsi pada DB25/centronic
Logika Biner dan Manipulasi Bit
Parallel port mempunyai 3 operasi: AND, OR, NOT
Gambar 2.33AND GATE Pin No
(D-Type 25)
SPP Signal Direction
In/out
Register .bit
1* nStrobe In/Out Control.0
2 Data 0 In/Out Data.0
3 Data 1 In/Out Data.1
4 Data 2 In/Out Data.2
5 Data 3 In/Out Data.3
6 Data 4 In/Out Data.4
7 Data 5 In/Out Data.5
8 Data 6 In/Out Data.6
9 Data 7 In/Out Data.7
10 nAck In Status.6
11* Busy In Status.7
12 Paper-Out /
Paper-End In Status.5
13 Select In Status.4
14* nAuto-Linefeed In/Out Control.1
15 nError / nFault In Status.3
16 nInitialize In/Out Control.2
17* nSelect-Printer/
nSelect-In In/Out Control.3
18 - 25 Ground Gnd
D25- Pin Number
Function
1 Strobe
2 to 9 Data Lines
10 Acknowledgement
11 Busy
12 Out of Paper
13 Select
14 Auto feed
15 Error
16 Init
17 Select In
18 to 25GND
Tabel 2.8Kebenaran AND GATE
Gambar 2.34OR GATE
Tabel 2.9Kebenaran OR GATE
Gambar 2.35NOT GATE
Tabel 2.10Kebenaran NOT GATE
Misal port data mengandung informasi dalam biner (0 dan 1), kita
dapat mengubah bit 0 menjadi 0 tanpa mengubah bit-bit lainnya dengan
cara:
A B Y 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1
A B Y 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1
X X X X X X X X (dalam biner, bisa 0 atau 1)
Dari ketiga tabel di atas dapat dilihat bahwa X bisa bernilai 0 atau 1.
Jika di AND 1 maka hasil tetap X. Jika di OR maka hasil tetap X atau
dengan penulisan
X AND 1 = X
X OR 0 = X
Kedua prinsip tersebut sering digunakan dalam penulisan program
pengiriman data.
Tabel 2.11Kebenaran manipulasi bit
A B AND OR
X 0 0 X
X 1 X 1
Dari table di atas, jika X (0 atau 1) di AND kan dengan 0 maka
hasil akan 0, jika di OR kan dengan 1 maka hasil tetap 1.
X AND 0 = 0
X OR 1 = 1
jadi jika ingin menjadikan bit 0 menjadi 0 tanpa mengubah bit lainnya
maka dengan cara di AND kan pada bit pertama dengan 0 dan lainnya
dengan 1 atau dapat ditulis
XXXX XXXX AND 1111 1110 = XXXX XXX0
XXXX XXXX OR 0000 0001 = XXXX XXX1
Sama dengan cara di atas jika di OR kan dengan 1 bit pertama dengan 1
dan bit lain dengan 0, dalam penulisan hexadesimal dengan operasi AND.
Bit 0 menjadi 0
Mod dan Div
Mod adalah sisa bagi
Div adalah pembagian
Contoh:
7:2 = sisa 1
48 BAB III
PERANCANGAN DAN PENGUJIAN SISTEM
A. Rancangan Sistem Secara Umum
Sistem ini dirancang untuk merekam nilai suatu besaran tegangan yang
ada pada rangkaian thevenin, kemudian tegangan ini diubah ke dalam bentuk
digital. Blok diagram rancangan sistem secara umum ditunjukkan oleh gambar
3.1.
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Secara Umum
Proses yang terjadi pada sistem dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Tegangan analog dari rangkaian thevenin dicuplik oleh analog digital
converter (ADC), dan dikonversi menjadi tegangan digital. Besarnya tegangan
analog ini harus pada rentang 0 volt sampai 5 volt.
2. Data digital tersebut kemudian menjadi input pada IC PPI. Output dari PPI
akan menjadi input pada IC multiplexer.
3. Setelah diproses di dalam multiplexer, data akan dibaca oleh personal
B. Perancangan Perangkat Keras
Perangkat keras terdiri dari rangkaian thevenin, rangkaian ADC 0804, PPI
8255, multiplexer dan LPT1. Rangkaian Thevenin digunakan sebagai pembagi
tegangan yang akan diukur. Rangkaian ADC 0804 digunakan untuk mencuplik
tegangan tersebut dan mengkonversinya menjadi tegangan digital. PPI 8255
digunakan sebagai antarmuka dengan komputer. Multiplexer dan LPT1 digunakan
untuk komunikasi dengan komputer. Rangkaian perangkat keras ditunjukkan
seperti pada gambar 3.2.
Gambar 3.2 Rangkaian Sistem
Proses konversi tegangan analog menjadi tegangan digital dimulai dengan
mengaktifkan rangkaian terlebih dahulu. Proses aktifasi rangkaian ini terjadi pada
IC PPI 8255, IC ADC 0804 dan kontrol pada rangkaian thevenin.
Proses mengaktifkan IC PPI 8255 dijelaskan berikut ini:
1. Program memberi inisialisasi Port A, Port B dan Port C di alamat $37A
sebagai kontrol data.
3. Kemudian IC kontrol 74LS373 akan mengaktifkan WR.
4. Selanjutnya STB akan mengirim data ke kontrol C Atas.
5. Lalu Port C Atas akan mengendalikan ADC.
6. Sebagai timbal balik, RD akan memberi tahu IC kontrol bahwa PPI siap
menerima data dari ADC.
7. Kemudian IC 74LS373 akan mengunci sampai program diubah dari keadaan
1 ke 0.
8. Setelah proses pemrograman di C selesai maka terjadi konversi data pada
ADC.
9. Kemudian output ADC akan menjadi input pada PPI.
10. RD akan mengirimkan perintah ke IC 74LS157 sebagai input.
11. Kemudian data akan masuk ke IC 74LS157, di sini data akan diproses.
12. Data yang telah selesai diproses akan diambil oleh PC melalui PS3, PS4, PS5,
PS6.
13. Data tersebut akan diproses dalam bahasa tingkat tinggi diubah menjadi
desimal atau real.
Proses pengaktifan ADC
1. Pada WR dan INT diberi logika 1 di Port C atas, sedang pada RD dan CS
diberi logika 0.
2. ADC siap menerima data.
3. Data dari luar (data Analog) masuk ke ADC melalui VIN(+).
5. Data yang telah diproses akan masuk ke PPI 8255 melalui D0, D1, D2, D3,
D4, D5, D6, D7.
6. Osilator menentukan waktu (berapa lama) konversi. Osilator ini terdiri dari R
dengan nilai 10Kohm, dan C dengan nilai 150 pF. Pada IC ADC0804, R di
pin 19 dan C di pin 4.
Proses pengukuran pada rangkaian Thevenin
1. Jika besaran misalnya tegangan yang diukur dibawah 5 V, maka dipilih batas
ukur 5V.
2. Jika besaran tegangan yang diukur lebih dari 5V atau belum diketahui
besarnya, maka digunakan batas ukur 500 V agar alat tidak rusak.
3. Demikian pula pada pengukuran pada arus dan hambatan digunakan batas
C. Perancangan Perangkat Lunak
C. 1. Inisialisasi PPI 8255
Sebelum digunakan PPI 8255 harus diinisialisasi terlebih dahulu. PPI 8255 memiliki
tiga port yaitu port A, port B dan port C. Port B sebagai input bekerja pada saat high.
Port B pin PB0 sampai PB7 disambungkan dengan D0 sampai D7 pada ADC0804.
Port C upper diinisialisasi agar berfungsi sebagai control. Port C upper mengontrol
WR, INT, RD dan CS pada ADC0804 sehingga data dari ADC dapat dinterfacekan
ke computer. Berikut ini adalah diagram alir inisialisasi PPI 8255.
Gambar 3.3 Diagram Alir Inisialisasi PPI8255
C. 2. Pengambilan Nilai Analog to Digital Conversion (ADC)
Proses mendapatkan nilai Analog to Digital (ADC) dengan pengiriman
parameter berupa kanal ADC yang dipilih. Pada WR dan INT dikonfigurasi
high dan RD dan CS diberi nilai logika low. Pada saat WR dan INT diubah
low dan RD dan CS tetap maka data yang dicuplik oleh VIN akan diubah
menjadi digital. Diagram alir konversi data analog menjadi digital ditunjukkan
oleh dibawah ini:
Mulai
Set Port B sebagai input dan Port C Upper sebagai control
Gambar 3.4 Diagram Alir Pengambilan Nilai Pada ADC
C. 3. Proses Pembacaan Data Pada Multiplexer
Proses Pembacaan data pada multiplexer adalah dengan men-share data
delapan bit dari PPI8255 menjadi empat bit. Kemudian data empat bit ini
dioutput menjadi delapan bit lagi. Data delapan bit tersebut akan dicuplik oleh
computer melalui Port Status pada LPT1. Diagram alir proses pembacaan data
pada multiplexer ditunjukkan di bawah ini.
Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Pembacaan Data Pada Multiplexer Proses
Mulai
Proses selesai ?
Tunggu proses selesai
Return
(Multiplexer) Proses selesai Tidak
Pilih kanal
Ya Mulai konversi
Mulai
Konversi selesai ?
Tunggu konversi selesai
Return (ADC) konversi selesai Tidak
Pilih kanal ADC
C. 4. Proses Pencuplikkan Data Pada LPT1
Proses pencuplikan data oleh LPT1 didahului dengan memberikan set pada
pin Strobe menjadi control. Data line (D0 sampai D7) sebagai output data.
Port Status (PS0 sampai PS3) sebagai input data, sedangkan PS4 sampai PS7
terdapat di dalam microprocessor. Pin18 sampai Pin25 di Ground. Diagram
alir proses pencuplikan data oleh computer melalui LPT1 ditunjukkan di
bawah ini.
Gambar 3.6 Diagram Alir Proses Pencuplikan Data Pada LPT1
D. Pengujian Alat dan Pembahasan Data Hasil
Setelah proses perancangan selesai maka sistem ini diharapkan dapat
mengukur besaran yang diinginkan. Dari hasil pengujian alat yaitu alat
digunakan untuk mengukur tegangan pada baterai maka diperoleh data yang
tercantum pada tabel di bawah ini. Data ini digunakan sebagai perbandingan
dan untuk penentuan ketelitian sebuah alat ukur. Maka dilakukan pengukuran Proses
Mu
