4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Tinjauan Pustaka Gerbang logika merupakan suatu rangkaian yang memiliki aturan yang sudah ditentukan dimana dengan kondisi masukan tertentu akan menghasilkan keluaran tertentu. Ketentuan ini sudah dibakukan dan kondisi ini berlaku dimana saja dan kapan saja dengan catatan kondisi gerbang logika tersebut baik. Karena sudah ditentukan inilah maka penyidikan kondisi gerbang logika (biasanya merupakan komponen IC) untuk mengetahui apakah dalam kondisi baik atau tidak menjadi mudah. Pengujian IC ini dilakukan dengan memberikan masukan logika ke gerbangnya dan mengamati keluarannya. Kalau hasil pengamatan menyatakan bersesuaian dengan tabel kebenaran gerbang tersebut, maka gerbang tersebut dapat dikatakan dalam kondisi baik, jika hasil pengamatan tidak sesuai dengan tabel kebenarannya, gerbang tersebut dikatakan rusak. (elektronika, no.xx, 1992).

B. Dasar Teori 1. Gerbang Logika Dalam elektronika digital, gerbang logika merupakan suatu yang tidak asing dan banyak digunakan. Gerbang-gerbang logika ini biasanya dikemas dalam bentuk komponen IC. Saat ini jenis bahan pembuat IC gerbang logika ada 2

5

macam yaitu TTL (transistor-transistor logic) dan CMOS (complementary metal oxyde semiconductor). Macam dari gerbang-gerbang logika adalah AND, OR, NOT, NAND, NOR dan XOR. Untuk IC gerbang logika TTL, tegangan kerja yang biasa diberikan padanya adalah 5 Volt, sedangkan untuk CMOS adalah berkisar dari 3 hingga 18 Volt. Dengan demikian IC CMOS memiliki rentang tegangan kerja yang luas. Dalam penerapannya IC CMOS dapat dipakai bersamaan dengan IC TTL, karena tegangan kerja IC CMOS dapat menyesuaikan yaitu pada 5 Volt.

2. Kriteria Suatu IC Gerbang Logika Dikatakan Rusak Pada umumnya IC-IC gerbang logika didalamnya tidak hanya terdapat sebuah gerbang, melainkan lebih dari satu gerbang. Masing-masing gerbang dalam satu IC ini antara yang satu dengan yang lainnya tidaklah berkaitan dalam satu fungsi melainkan berdiri sendiri-sendiri, kalaupun berkaitan hanya sebatas penggunaan sumber catu daya yang sama. Dalam suatu kasus bisa saja salah satu gerbang dalam satu IC tidak berfungsi atau rusak dan bisa saja semua gerbangnya rusak. Untuk kondisi salah satu gerbang rusak, bila gerbang yang digunakan dari IC tersebut tidaklah semuanya dipakai, gerbang yang lain masih bisa menggantikan, akan tetapi bila semua gerbang dalam IC tersebut digunakan, maka dengan rusaknya satu gerbang dapat dikatakan IC tersebut sudah seharusnya diganti dengan yang baru.

6

Alat pemeriksa kondisi IC yang dibuat memakai analisa kondisi IC mengacu pada pemeriksaan semua gerbang, yang mana bila salah satu darinya tidak berfungsi maka alat akan menginformasikan bahwa IC tersebut rusak. Diambilnya opsi ini adalah untuk lebih mengamankan rangkaian pemakai IC tersebut sehingga rangkaian benar-benar menggunakan IC yang 100 persen baik. Karena bisa saja dengan rusaknya salah satu gerbang dalam satu IC walaupun gerbang tersebut tidak digunakan, gerbang yang rusak ini dikemudian waktu dapat mengakibatkan tidak berfungsinya gerbang yang lain karena gerbang yang rusak ini menghubung singkatkan catu positif dan negatif yang masuk ke IC tersebut.

3. Menguji kondisi IC gerbang logika Kondisi baik dan tidaknya sebuah IC gebang logika dapat diuji dengan membuat sebuah rangkaian sederhana yang dapat mendukung kerja IC tersebut. Rangkaian yang dibuat menggunakan LED sebagai indikator keluaran dari gerbang logika pada IC. LED akan menyala jika keluaran dari gerbang logika berlogika 1 dan sebaliknya LED tidak menyala jika keluarannya berlogika 0. Dengan memberi masukan logika pada gerbangnya dan mengamati keluarannya kemudian membandingkan dengan tabel kebenaran dari gerbang tersebut akan dapat diketahui kondisi IC masih baik atau tidak. Jika hasil pengamatan semua gerbang pada sebuah IC sesuai dengan tabel kebenarannya, maka IC tersebeut dapat dikatakan dalam kondisi baik. Sebaliknya jika dari hasil pengamatan

7

menunjukan salah satu atau semua gerbang dalam IC tidak sesuai dengan tabel kebenarannya, IC tersebut dapat dikatakan rusak. Pengujian IC dengan cara tersebut tidak efisien karena membutuhkan banyak rangkaian sesuai dengan banyaknya ragam IC yang akan diuji, maka dibutuhkan sebuah alat yang memiliki kemampuan untuk menguji banyak ragam IC. Untuk itu alat harus memiliki database tentang IC-IC yang akan diuji, database tersebut menyangkut konfigurasi pin-pin IC dan kriteria kondisi IC yang baik. Salah satu alat kontrol yang fleksibel yang mudah dibawa kemana-mana serta dapat diprogram berulang-ulang dan mampu menyimpan database adalah mikrokontroler.

4. Mikrokontroler Mikrokontroler adalah suatu rangkaian terintegrasi yang tersusun atas beberapa komponen, antara lain : Central Processing Unit (CPU), Read Only Memory (ROM), Random Acces Memory (RAM), Timer dan Input/Output (I/O) yang dikemas dalam satu keping tunggal (Chip). Jadi sebenarnya mikrokontroler merupakan sebuah piranti pengembangan mikroprosesor dengan teknik manufaktur dan konsep pemrograman yang sama memungkinkan pembuatan mikroprosesor multiguna juga menghasilkan mikrokontroler. Mikrokontroler merupakan sistem mikroprosesor yang dirancang secara khusus untuk aplikasi dengan kendali sekuensial, yaitu digunakan untuk mengatur dan memonitor suatu sistem dengan urutan kerja tertentu. Mikrokontroler

8

merupakan gabungan antara mikroprosesor dengan Read Only Memory (ROM), Random Acces Memory (RAM), Paralel I/O, Serial I/O, Counter, Timer dan pembangkit isyarat pulsa detak. Sedangkan suatu mikroprosesor sendiri atau CPU terdiri atas beberapa komponen, antara lain : Aritmathic Logic Unit (ALU), Program Counter (PC), Stack Pointer (SP) dan register-register. AT89S53 adalah Mikrokontroler 8 bit keluaran Atmel dengan 4 Kbyte Flash PEROM yang merupakan memori dengan teknologi high density nonvolatile memory dan kompatibel dengan Mikrokontroler standar industri MCS-51, isi memori tersebut dapat diisi ulang atau dihapus berkali-kali sampai batas 1000 kali, Mikrokontroler ini merupakan high performance teknologi CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) dan dikemas dalam paket 40 pin dengan catu daya tunggal. Diagram susunan kaki dan simbol logika dari Mikrokontroler AT89S53 dalam bentuk PDIP (Plastic Dual In Line Package) dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 2.1. Konfigurasi pin dari Chip Mikrokontroler AT89S53.

9

Masing-masing pin pada gambar tersebut memiliki fungsi tersendiri. Satu kumpulan pin memiliki fungsi sama dan diwakili oleh sebuah register atau alamat tersendiri pada internal CPUnya disebut juga port. Fungsi dari pin-pin tersebut adalah sebagai berikut : a. Port 0 Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/ data atau menerima kode byte pada saat Flash Programing. Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex address/ data port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat Flash Programing diperlukan external pull up terutama saat verifikasi program. Port 0 terdapat pada pin no. 32-39. b. Port 1 Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa atau menerima low order address bytes pada saat Flash Programing. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink ke empat buah input TTL. Port 1 terdapat pada pin no. 18. c. Port 2 Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau menerima high order address bytes pada saat mengakses memori secara 16 bit (Movx @DPTR). Pada saat mengakses

10

memori secara bit, (Mov @Rn) port ini akan mengeluarkan isi dari P2 Special Function Register (SFR). Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink ke empat buah input TTL. Port 1 terdapat pada pin no. 21-28. d. Port 3 Port 3 yang terdapat pada pin 10-17 berfungsi sebagai input/output (I/O) yang mempunyai sifat sama dengan port 1 maupun port 2, sedangkan sebagai fungsi spesial, port-port ini mempunyai keterangan yang ditunjukkan pada tabel berikut ini : Tabel 2.1. Fungsi Khusus Port 3Port Pin P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 No Pin 10 11 12 13 14 15 16 17 Fungsi Khusus RXD (masukan data port serial) TXD (keluaran data port serial) INT0 (masukan interupsi 0 dari luar) INT1 (masukan interupsi 1 dari luar) T0 (masukan ke pencacah 0) T1 (masukan ke pencacah 1) WR (sinyal tulis untuk memori luar) RD (sinyal baca untuk memori luar)

e. PSEN (Program Strobe Enable) PSEN adalah kontrol sinyal yang mengijinkan untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (output enable) dari EPROM.

11

Sinyal PSEN akan 0 pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu bernilai 0 pada pembacaan program memori internal. PSEN terdapat pada pin 29.

f. ALE (Address Latch Enable) Pin ini dapat berfungsi sebagai Address Latch Enable (ALE) yang me latch low byte address pada saat mengakses memori eksternal. Sedangkan pada saat Flash Programing berfungsi sebagai pulse input, pada operasi normal ALE akan mengeluarkan sinyal clock sebesar 1/16 frekuensi oscilator kecuali pada saat mengakses memori eksternal, sinyal clock pada pin ini dapat pula di disable dengan men-set bit 0 dari SFR di alamat 8Eh. ALE hanya akan aktif pada saat mengakses memory eksternal (Movx dan Movc). ALE terdapat pada pin 30. g. EA (External Access) Pada kondisi logika rendah, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu Mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika berkondisi logika tinggi, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat Flash Programing pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt (VP), EA terdapat pada pin 31. h. On-Chip Oscillator AT89S53 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja dengan menggunakan kristal eksternal yang dihubungkan ke pin XTAL1 dan XTAL2. Tambahan kapasitor untuk menstabilkan oscilator tersebut. Nilai kristal yang

12

biasa dipakai oleh keluarga MCS-51 adalah 12 MHz. On-chip oscillator juga dapat menggunakan isyarat pulsa detak dari luar, misalnya AFG (eksternal oscilator) yang cukup dihubungkan pada pin XTAL1. i. RST (Reset) RST pada pin 9 merupakan reset dari AT89S53. Jika pada pin ini diberi masukan logika tinggi selama 2 machine cycle maka register-register internal pada AT89S53 akan berisi nilai default setelah sistem di reset.

j. Koneksi Catu Daya Beroperasi pada tegangan 5 Volt. Pin Vcc terdapat pada pin 40 sedangkan Vss (ground) terdapat pada pin 20.

5. Modul LCD (Liquid Crystal Display) Modul LCD (Liquid Crystal Display) umumnya digunakan sebagai prototype dari sebuah papan informasi. Agar terhubung dengan mikrokontroler, LCD dilengkapi dengan 8 bit jalur data (DB0-DB7) yang digunakan untuk menyalurkan data ASCII (American Standard Code for Information Interchange) maupun perintah pengatur kerjanya. Modul LCD sendiri terdiri dari Display dan Chipset, dimana chipset ini sendiri sebenarnya merupakan mikrokontroler. Chipset ini berfungsi untuk mengatur tampilan informasi serta berfungsi mengatur komunikasi dengan

13

mikrokontroler yang memakai tampilan LCD tersebut. Sehingga pada dasarnya interface yang akan dibuat merupkan komunilasi dua buah mikrokontroler.

Gambar 2.2. LCD 2X16 Karakter type M 1632 Sebelum merancang suatu interface, harus diketahui dahulu susunan pena dari LCD tersebut, adapun susunan pena serta bentuk dari standar LCD 16 pin beserta fungsi dari masing-masing pena adalah seperti pada gambar 3. Pada saat berhubungan dengan LCD, mikrokontroler dapat mengirimkan instruksi yang harus dilaksanakan ataupun data yang harus ditampilkan. Pengiriman instruksi dan data ke LCD diatur oleh RS (Register Select). Pengiriman perintah (instruksi) dilakukan dengan memberikan logika rendah pada pena RS LCD. Sedangkan jika yang dikirim adalah kode ASCII yang akan ditampilkan, maka pena RS LCD diberikan logika tinggi. Untuk menandakan akan diadakan pengiriman data ke modul LCD dilakukan dengan memberikan logika rendah pada pena RW LCD. Setelah itu data disiapkan di DB0-DB7, sesaat kemudian pena EN ditinggikan sesaat. Pada saat pena EN berubah dari tinggi ke rendah, data di DB0-DB7 diterima oleh LCD. Untuk membuat suatu karakter tampilan LCD pada suatu posisi tertentu, harus diketahui dahulu peta alamat dari LCD itu sendiri. Misalnya diinginkan

14

menuliskan suatu kata dimulai pada baris kedua kolom pertama, berarti alamat yang dipakai pada LCD adalah 0C0h. tanda h menunjukkan bahwa nilai tersebut dalam kode bilangan heksadesimal. Gambar 4 berikut ini merupakan peta alamat LCD dengan spesifikasi 2X16 Karakter.

Gambar 2.3. Peta Alamat LCD 2 X 16 Karakter.

6. Transistor Sebagai Sakelar Salah satu penggunaan umum dari transistor dalam suatu rangkaian digital adalah sebagai saklar (Switching). Gambar 5 berikut merupakan rangkaian transistor sebagai saklar.

Gambar 2.4. Transistor sebagai saklar untuk menyalakan Lampu

15

Untuk dapat menyalakan lampu, seolah-olah kaki emitor dengan kolektor harus dihubungsingkatkan. untuk itu diperlukan arus yang cukup pada basis sebagai pembias (menempatkan titik operasi transistor pada daerah jenuh), yaitu dengan membuat tegangan pada emitor lebih besar dari tegangan pada basis dengan selisih lebih besar dari tegangan cut off (umumnya diatas 0.6V, tergantung spesifikasi dari pabrik dan bahan yang digunakan), arus pada basis yang diperlukan relatif sangat kecil (dibatasi oleh tahanan RB).