•

PEMBUATAN ALAT PENGOLAHAN ISYARAT DIGITAL DENGAN MENGGUNAKAN MICROPROFESSOR MPF-1

Ir. Ida Bagus Sujana Manuaba, M. Sc.

Ir. Putu Suardana, M. Si.

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2017

LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN

ABSTRAK

Komputer papan tunggal (Single Board Computer) MPF-1 telah banyak

dimanfaatkan sebagai alat akuisisi data. Pada penelitian in ikomputer MPF-1 berfungsi

sebagai pengolah data/ isyarat digital. Program Komputer pengolahan isyarat digital

sebanyak 2 kB mencakup konversi isyarat analog ke digital, filter digital, dan transformasi

Fourier Diskrit 256 ( titik, menggunkan algoritma FFT). Sebagai pelengkap dibuat program

peragaan respons frekuensi filter, isi memori, dan spektral hasil transformasisi Fourier

Diskrit. Ukuran data yang diolah 1 byte (8 bit) dan waktu eksekusi program dalam orde

detik. Perioda pencuplikan data dari 0.1 hingga 5000 Hz dan tegangan masukan analog

dengan jangkauan antara -2.5 V - 2.5 V atau 0 - +5 V. Sebagai contoh penggunaan sistem

antara lain pengfilteran data dalam memori dan analisis spectra suara suara manusia. Dengan

pengembangan system ini, diharapkan instrumen yang dibuat dengan MPF-1/ prosesor Zilog

Z80 mengolah langsung data pengukuran secara cepat dan efisien

Kata-kata kunci : MPF-1, Zilog, cuplik

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa atas rahmatNya

sehingga penyusun dapat menyelesaikan karya tulis yang berjudul : “Pembuatan Alat

Pengolahan Isyarat Digital dengan Menggunakan Mikroprosesor MPF-1”.

Pada kesempatan ini, tak lupa penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu menyelesaikan karya tulis ini,

khususnya:

1. Bapak Ir. S. Poniman, M.Si sebagai Ketua Jurusan Fisika FMIPAUniversitas Udayana

2. Bapak Drs. Ida Bagus Made Suaskara, M.Si. sebagai Dekan Fakultas MIPA

Universitas Udayana

3. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Fisika yang telah membantu memberikan ide-ide

dalam penyelesaian makalah ini.

Penulis mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan makalah ini.

Bukit Jimbaran, 9 Juni 2017

Penulis

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL …………………………………………………….……...... i

LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN ………………………………... ii

ABSTRAK ………………………………………………………………………. iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv

DAFTAR ISI …………………………………..………………………………. v

BAB I PENDAHULUAN …………………….……………….……………….. 1

BAB II TINJAUAN TEORI

2.1 Isyarat dan Sistem Diskrit ................................................................ 2

2.2 Sistem Linear Invarian Geser …………………………………….. 4

2.3 Fasor Frekuensi Nyquist, dan Aliasing ………………………….. 7

2.4 Konversi Isyarat Analog ke Digital ……………………………… 9

BAB III METODOLOGI

3.1 Program Komputer dan Percobaan ………………….……………… 12

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil ...........................................................................…………….. 25

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 33

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………..…………… 35

BAB I

PENDAHULUAN

Metoda pengolahan isyarat digital dewasa ini digunakan dalam berbagai jurusan ilmu

Antara lain Fisika Perhitungan Akustik Seismologi. Fisika Inti dan banyak hal lainnya

menjadi lebih mudah, cepat, dan murah dengan metode tersebut terutama setelah

memanfaatkan komputer. Biasanya bahasa komputer yang digunakan bahasa seperti

FORTRAN, BASIC, dan lain-lain.

Selain untuk pengolahan isyarat digital, komputer digunakan sebagai alat kontrol

instrumen dan akuisisi data. Contoh instrunen yang menggunakan computer: penganalisa

tinggi pulsa multi saluran, Potentiostat, pengukur resistivitas batuan, dan lain sebagainya.

Contoh komputer untuk keperluan tersebut: komputer papan tunggal (Single Board

Komputer) MPF-1 buatan perusahaan industri multitech Taiwan.

MPF-1 nenggunakan prosesor Zilog Z80 dengan memori sampai 2 x 2 kB serta

dilengkapi dengan beberapa peralatan penunjang seperti pencacah / pevaktu Z80-CTC,

penghubung dengan piranti luar Z80-PIO, penghubung dengan piranti dalam Intel 8255- PIE

dan lain-lain.

Bahasa yang digunakan MPF-1: bahasa mesin. Instrumen yang menggunakan MPF-I

biasanya menghasilkan data mentah. Hal hal ini kurang kurang tersedianya perangkat lunak

pengolahan isyarat digital dengan bahasa mesin Z80.

Penelitian ini bertujuan merintis penggunaan MPF-1 untuk pengolahan isyarat digital.

Selain mengolah isyarat digital MPF-1 diberi tambahan antar-muka konverter analog ke

digital untuk pengambilan isyarat analog dan konverter digital ke analog untuk untuk

peragaan isi memori. Jangkauan isyarat digital antara -2,5 v hingga 2,5 v atau 0 V hingga 5 V

BAB II

TINJAUAN TEORI

2.1 Isyarat dan Sistem Diskrit

Isyarat (‘Signal’) ialah sebuah fungsi dari satu atau lebih variabel lebih variabel yang

mengandung informasi dan dibawa oleh suatu medium. Isyarat suara , sebagai contoh, ialah

fungsi dari variabel waktu dan dibawa medium gelombang tekan.

Isyarat yang fungsi dan variabelnya kontinu disebut isyarat kontinu. lsyrat ini juga

dikenal dengan istilah isyarat analog. Sebaliknya Jika fungsi dan variabelnya diskrit disebut

isyarat diskrit atau isyarat digital. Untuk seterusnya, yang akan dibahas adalah isyarat digital

dengan variabel waktu.

Klarifikasi dari isyarat ada dua macam yaitu isyarat deterministik dan isyarat acak

/non-deterministik. Isyarat deterministik dapat dirumumuskan secara eksplisit dengan

hubungan matematik sedangkan isyarat acak sebaliknya.

Isyarat digital dapat diperoleh dengan memodulasikan pulsa satuan pada inyarat

kontinu atau disebut juga mencuplik isyarat kontinu. Pada gambar 2.1 berturut-turut

diperlihatkan isyarat analog x’(t), pulsa pencuplik s (nT-t), pulsa pencuplik , dan isyarat

digital x (nT). Pulsa, s(nT-t) berarti :

s (nT-t) 1 untuk nT t 0 untuk T t (2.1) n bilangan bulat, t waktu, dan interval cuplikan

Secara matematis isyarat digital dalam deret: x (nT) x ( T) (n Tt) (2.2)

Isyarat x(nT) dengan t =1 dirumuskan dalam deret (gambar 2.1. .c)

X (n) no s (n) 15 (n-1) 25 (n-2)

Tebih umum, ditulis dengan deret sembarang:

x (N) x (k) (nk)

2.2 Sistem Linear Invarian Geser

Isyarat masukan x (n) dapat ditransformasikan menjadi

Output y(n) dengan suatu sistem yang secara matematis ditulis:

y (n) = T [ x (n) ] (2.4)

atau menggunakan panah :

x (n) - y (n) (2.5)

n bilangan bulat.

Sistem diklasifikasikan sebagai sistem linier dan sistem non- linier. Sistem persamaan (2,5)

yang disebut linier jika:

a1x1 (n) + a2x2(n) - a1y1 (n) + a2y2 (n) (2.6)

a1 dan a2 konstanta. Jika tidak memenuhi persamaan (2.6) maka teramasuk sistem non-linier.

Sistem yang parameternya tak berubah terhadap waktu disebut sistem invarian geser. Sistem

persamaan (2,5) disebut invarian geser Jika:

x (n-k) - y (n-k) k (2.7)

k bilangan bulat.

Gabungan persamaan (2.6) dnn (2.7) :

a1x1 (n-k) + a2x2 (n-k) - a1y1(n-k)+a2y2(n-k) (2.8)

Sistem yang memenuhi persanaan (2.8) disebut sistem linear invarian gener. Jika persamaan

(2.3) dimasukkan kepersamaan (2.4)

y (n) = T t 2 x (k) (nk) 1 (2.9)

Penggunaan sifat linier persamaan (2.6):

y (n) = 2 x (k) rt (nk) 1 (2.10)

Didefinisikan (n) T T 8 (nk) 1 Untuk sistem linier invariangeser, h (n) h (nk). Persamaan

(2.10) ditulis

y (n) = x (k) h (nk) (2.11)

Jika diberi masukan x (k) 8 (k)

y (n) 5 (k) h (nk) h (n) (2.12)

Gambar 2.2 dan persanaan (2.12) memperlihat keluaran h (n) merupakan respons system

untuk masukan x (n)= 8 (n). Karenanya, h (n) unit disebut respons satuan yang dapat

dibuktikan :

y (n) = x (k) (nk) 2 h (k) x (nk) (2.13) (b).

Persaamaan ini dikenal dengan nama jumlah konvolusi Perasamaan (2.13) sering disingkat

y (n) = x (n) *h (n) = h (n)* x (n)

Dua sistem linier invarian geser yang serial membentuk sistem linier invarian geser pula.

Respons unit, satuannya. Merupakan konvolusi dari kedua respon unit satuan hal ini dapat

dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 sistem linier invarin geser yang serial

Dua sistem linier invariant geser yang parallel membentuk sistem linier invariant geser pula.

Respons unit satuannya merupakan jumlah dari kedua respon unit satuan. Hal ini dapat

dilihat pada gambar 2.4.

Secara matematis, sifat konvolusi yang telah diungkapkan diatas dapat ditulis:

1. X(n)*h(n) = h(n)*x(n) (2.14 )

2. [x(n)*h1(n)] *h2(n) = [x(n)*h2(n)]*h1(n) = x(n)*[h1(n)+h2(n)] (2.15)

3. [x(n)+h1(n)]+[x(n)*h2(n)] = x(n)*[h1(n)+h2(n)] (216)

Sampai kini deret x (n) dimulai dari n = -xx hingga n = xx. Apabila dimulai dari n = 0, atau deret

berisisi satu; deret disebut deret kausal. Deret bersisi kanan jika:

X (n) = 0 ; n < 0 (2.17)

Sistem linier invarian geserialah sistem keluaran kini yang tergantung dari masukan lalgu,

kini dan yang akan datang. Sistem linier invarian geser kausal ialah sistem linier invarian

geser yang tidak tergantung masukan yang akan datang. Sistem kausal tidak akan memiliki

keluaran sebelum diberi masukan.

Persamaan (2,3) dan (2. 11) untuk sistem kausal:

x (n) = 2 x (k) 6 (nk) (2.18)

y (n) = 2 x (k) h (nk) (2.19)

Sistem diskrit untuk mendapatkan keluaran yang diinginkan dari input yang diinginkan sering

diistilahkan filter digital

2.3 Fasor Frekuensi Nyquist, dan Aliasing

Andai kita memiliki deret sinusoida:

x (n) = Re [ A exp(jwn + O)]

= A cos (wn + O) ; n = 0,1,2, .... (2.20)

Fungsi A exp (jwn) disebut fasor. Di dalam bidang kompleks fasor sebuah titik yang

bergerak dengan jari-jari A dan frekuensi w. Untuk memudahkan, dipilih A= 1 dan w = 0

sehingga diperoleh (gambar 2.5):

x (n) = Re exp(jwn) (2.21)

Jika K cuplikan mebuat satu siklus maka:

K = 2 pi/w cuplikan per siklus .

Interval satu cuplikan T detik sehingga :

Periode fisis: Kt = 2 pi T/w detik per silklus (2.22)

Frekuensi fisis: f = w / 2 pi per detik (2.23)

Dari gambar 2.5 terlihat kasus-kasus (N = ... -1, 0, 1 ....) :

1. W = 2 pi N ; fasor titik yang diam.

2. 2 pi N < w < 2 pi (N + ½); fasor berputar berlawanan arah jarum jam

3. 2pi ( N+1//2) < w < 2 pi ( N + 1) fasor searah jarum jam.

Frekuensi w = wA + 2 pi N memiliki fasor sama dengan frekuensi wA. Jadi, tidak bisa

dibedakan fasor berasal dari frekuensi wA atau harmoniknya. Untuk mencegah hal ini,

frekuensi dibatasi :

Abs( w ) < pi (2.24)

Peristiwa ini disebut ‘aliasing’. Untuk mempertahankan informasi yang terkandung dalam

suatu isyarat, pencuplikan harus dilakukan dengan frekuensi minimal tertentu. Atau

menurut persamaan (2.24) ada frekuensi informasi maksimal untuk suatu frekuensi

pencuplikan tertentu. Digabungkan dengan persanaan (2.23):

f 1 < 1/ 2T

Frekuensi maksimalnya disebut frekuensi Nyquist ( fn ) yaitu :

Arg H(w) = - w/2 (2,28)

gambar 2.6 merupakan gerafik persmaan (2,27). Terungkap bahwa h(0) = h(1) = ½

menghasilkan sebuah filter lolos rendah.

Dari gambar gambar 2.6 terlihat respon frekuensi abs(w) > pi sama dengan respon frekuensi

alisnya. Dan, fungsitransfer H fungsi genap (simetris). Dengan demikian, bagian fungsi H

cukup ditinjau antara L dan pi. Hal-hal lebih lanjut dari fungsi transfer H dibahas pada

bagian berikut

2.4 Konversi Isyarat Analog ke Digital

Isyarat analog yang berupa bentuk tegangan listrik diubah ke isyarat digital dengan

suatu piranti. Perangkat ini disebut ‘Analog to Digital Converter’ dan untuk selanjutnya

disingkat ADC. ADC jenis 0809 dari Nastional Semiconductor

Mengkonversikan tegangan ke isyarat diskrit 8 bit. Jadi, didapatkan 256 (2^8) tingkat

tegangan yang berbeda. Dengan referensi tegangan 5.00 Volt, didapatkan perbedaan level

tegangan 0.02 Volt.

Perubahan isyarat biasanya lebih cepat dari pada waktu konversinya. Untuk

mendapatkan isyarat analog yang kostan, diperlukan sebuah alat tambahan yaitu ‘Sample and

Hold’ yang disingkat S&H. Piranti ini mengubah sinyal analog menjadi sinyal diskrit dengan

anplituda kontinu berikutnya memberikan isyarat amplitudo kontinu berikutnya. Proses

lengkap dari isyarat analog ke isyarat digital terlihat pada gambar 2.7 Pengkwantisasian

isyarat menyebabkan keasalahan pembulatan. Dengan resolusi tinggi, kesalahan ini

berkurang. Kualitas perangkat yang digunakan menetukan pula ketelitian isyarat.

Pada ADC 0809 kesalahan alat satu bit tool. Kesalahan ADC tersebut lebih besar daripada

kesalahan pembulatan / kuantisasi. Jadi untuk tegangan referensi 5,000 V, kesalahan total

sistem sebesar 0,02 V. Setiap data disimpan dalam satu byte( 8 bit) memori komputer.

Bentuk data adalah mantisa komplemen dua (two’s complement . Suku exponen disimpan

dalambyte tersendiri. yang tersimpan secara individual. Misalnya, bilangan komplemen dua 8

bit adalah sebagai berikut:

Misal: A = 1 = 0000 0001 B 01 H

Maka: - A = -1 = bukan(0000 0001) B 1+1 B = 1111 1111 B = FF H

Dengan demikian , 00 H hingga 7F H (0 hingga 127) bilangan positip dan FF H ahingga 80

H(225 hingga 128, atau -1 hingga -128) bilangan negative. Bilangan komplemen dua dapat

digambarkan dalam sebuah lingkaran (gambar 2.8).

BAB III

METODOLOGI

3.1. Program Komputer dan Percobaan.

Program utama merangkum rutin-rutin yang telah dibahas ditambah rutin-rutin pelengkap lainnya.

Semua rutin ditulis dalam bahasa asembler untuk komputer ABC-20. Prosesor komputer tersebut

Zilog Z80A (4 MHz) tetapi mnemonik asemblernya ASP, mnmonik asembler Intel 8080 dengan

tambahan mnemonik Intel Z80.

Program utama (adres awal #2000) terdiri dari rutin INAWL, rutin PID dan ditutup dengen

interupsi perangkat lunak RST 0 untuk kembali ke monitor MPF-1 (gambar 6.1.).

Gambar 6.1 Peta alir program utama. RST 0 kembali ke monitor MPF-1.

Rutin INAWAL melakukan INisialiasi AWAL sebagai berikut (gambar 6.2).

Rutin OFFCTC mereset CTC (memastikan CTC non aktif).

Hal 65656565656565656565656565656565656565656

Menset adres vektor interupsi perangkat lunak RST 7 yaitu IM1 AD(#1 FEE).

IM1AD diberi alamat. JUNG sehingga RST 7 memanggil rutin JUNG.

Menset adres vektor interupsi CTC0 (ADC) dan CTC1 (DAC). Mode interupsi IM2

menyimpan byte tinggi di register I prosesor dan byte rendah di piranti (CTC). Adres

Vektor # 2570 (CTC0) dan # 2572 (CTC1).

Mengisi adres awal bufer peraga OPUT (0) dengan #FF. Pada pelemparan isi bufer

ke osiloskop, OPUT (0) = # FF berfungsi sebagai triger.

Mengisi variabel-variabel yang dibutuhkan dengan keypad. Mula-mula LED 7

segmen memperagakan 15 l yang berarti BMOD (#1F01) siap diisi angka. Setelah

penekanan sembarang tombol LED 7 segmen memperagakan adres memori yang

bersangkutan.

terkait Tombol-tom bol yang digunakan DOT, 1, ..., Fl pengisian numerik tambahan

adress memori GO keluar dari rutin INAWAI,

Variabel-variabel yang akan dimasukkan pada rutin INAWAL tergantung mode sistem. Mode

system dipilih rutin PID yang dibahas berikut. Pada tabel 6.1 dimuat nama-nana variable

berikut adaresnya.

Rutin PID (peta alir gambar 6,4) mencek bit-bit byte BMOD satu persatu Byte BMOD

(#1F01) menentukan mode dari sistem (gambar 6.3).

Variabel Alamat Keterangan 1 F00 BMO D-1 BMO D-1 1 HPF; 1 LPF # 1 F01 BMOD segel

eksi mode # 1 F02 XA WAL tempat data x awal. Format XA WAL byte rendah byte tinggi #

1 F04 YAWAL istilah pat data awal # 1 format F05 YAWAL oleh te rendah byte tinggi # 1

Fo6 TOTAL jumlah total data # 1 F07 format TOTAL byte rendah byte tinggi # 1 F08

CHANEL saluran (CHANnEL) A Dc # F8 FF # 1 009 MTCO mod e CTC1 # 1 FOA co

konstanta waktu CTCO # 1 FOB MTC 1 mode CTC1 TC1 konstanta waktu CTC1 # 1 FOD

JFFT jumlah data FFT # 1 FoE SCL FCT faktor skala data FFT (dari rutin FFT) frekuensi po

tong filter sederhana WC # 1 F 10 KOEF 1 jumlah saringan s uku y jumlah filter suku x F11

KOEF H1 F12 tempat filter 1 F1 F Tabel 6.1 Variabel-variabel yang dapat diisi rutin

INAWAI.

Hal

Arti dari bit-bit, BMODsebagai berikut:

Bit 7 = Mode RST 7

Interupsi perangkat lunak adres vektor IM1AD (#1FEE). Jika AEX (Isi adres #1E01) = 7,

AEX 1 IM1AD = AEX+1 (#1E02). Jadi dengan AEX = 7, ada fasilitas program tambahan

mulai mulai adres AEX + 1. Jika tidak ada program tambahan mulai adres (AEX + 1) <> 7,

mode RST 7 ke rutin NOEX.. Rutin NOEX (peta alir gambar 3.10 ) menghitung dan

menyusunnya koefisien filter sederhana persamaan beda (3.13. (LPF) dan (HPF) dengan

frekuensi potong WC (#1FOF). Frekuensi potong WC dalam bentuk heksa desimal #0 - #80

(0 - pi rad)

WC 128 (6.1) Bit 6 Mode peragaan respons frekuensi Rutin RF (peta alir gambar 3.9, bab 3)

memperagakan respon frekuensi. Y (n) 2 x m) K (m) y (n- m) L m) dengan format gambar

gambar 6.5 k (1) J LCJ) LC1) I

Gambar 6.5 Format filter. Adres ini mulai 1 F10 sampai H1 F1 F. Adres # 1 F20 sampai F1

F27 dapat digunakan dengan syarat tidak menggunakanr utin FFT yang variabel-variabelnya

membutuhkan memori singkat tapi Alamat (K0EF-1) memuat jumlah l yang l (m) yaitu J.

alamat berikutnya (Ko EF) memilik ijumlah

Koefisien E (m) yaitu I + 1. Adres KOEF + 1 dan seterusnya berisi K (0), K (1), .....,K(I).

Bentuk data 1 byte mantisa komplemen dua dengan eksponen 2exp(-7). Setelah koefisien –

koefisien K (m), adres berikutnya berisi jumlah koefisien L(m) yaitu J. Penulisan J dua kali

untuk penyederhanaan program. Kemudian, L (m) disusun terbalik ysitu L (J), L (J-1, ... , L

(1). Ketika Osiloskop memperagakan respon frekuensi, LED 7 frekuensi segmen MPF-1

memperagakan 545210. Rutin RF berakhir dengan tekanan sembarang tombol Bit.

Bit 5: Mode masukan isyarat analog

Rutin IPL (Peta alir gambar 6.6) mengaturan penkonversian isyarat analog ke digital.

XAWAL (#1F02 – 1F03) adres awal masukan [ x (0) ]

YAWAL (# 1F04- 1F05) adres awal keluaran filter [ y (0) ]. Adres YAWAL hanya

diisi , jika menggunakan filter.

TOTAL (#1F06 -11F07) jumlah data . Memori untuk data mulai adres #1800 sampai

#1EFF. Jadi TOTAL < #0700.

CHANEL (#1F08) kode saluran ADC. Kode saluran 11XXXYYY B. XXX be bas

dan YYY saluran 0 (000 B) sampai 7 (111 B). Saluran 7 menggunakan S & H dan

dapat diberi offset dari 0.00 - 5.00 V. ( biasanya 2.50 V ).

MTCO (# 1F09) mode CTC0 = # B5. Mode tersebut konter / pencacah dengan

interupsi pada akhir pencacahan. CTCO menerima cacahan dari CTC 1. Interupsi

CTCO ke rutin RADC yang telah dibahas.

TC0 (#1FOA) konstanta waktu/ cacah CTC0.

MTC1 (#1F0B) mode CTC1 = # 45 mode konter / cacah tanpa interupsi pada akhir

pencacahan. CTC1 menerims cacahan dari CTC2.

C TC1 (#1F0C) konstanta waktu / cacah CTC1.

CTC yang dipakai tiga dan dan semuanya dengan mode konter / cacah. CTC2

menerima cacahan dari klok MPF-1 (1,79 MHz). Konstanta waktu cacah CTC dan

CTC0 diatur sesuai frekuensi cuplik yang dikehendaki. Beberapa contoh pengisian

CTC pada tabel 6.2

Frekuensi Cup lik H01 RO1 5000 Hz il02 # 01 2500 Hz P01 1125 Hz H08 1000 Hz

N01 # 01 500 Hz 14 B01 250 Hz H32 # 01 100 Hz # 64 H01 50 Hz # 64 # 32 1 Hz

Tabel 6.2 Konstanta waktu CTO dan CTC1.

Selama konversi data analog ke digital LED 7 segmen memperagakan ‘- - - - - -‘ .

Setelah konversi data sebanyak TOTAL mulai XAWAL melalui CHANEL dengan

konstanta waktu cacah / cacah TCO , TC1 dan TC2 (#B3) rutin IPL kembalike rutin

PID.

Bit 4 : Mode pengfilteran Data.

Rutin FILDA , meng FILTER DAta dengan koefisien mulai (KOEF-1) sebanyak

TOTAL mulai XAWAL. Dan, hasil pengfilteran disimpan mulai YAWAL.

Pengisian TOTAL, XAWAL, dan YAWAL seperti mengisi variabel rutin IPL.

Bit 3 Mode : Mode peragaan isi memori.

Rutin PERAGA , memperagakan isi memori sebanyak #80 (128) data. Rutin OSILON

mengakti pkan CTC1. Rutin servis interupsi. CTC1 rutin. RADC 5 yang

memperagakan OPUT (0) hingga (#P81) (#1E7E - #1F00) melalui osilaskop. Jadi, isi

memori yang yang hendak diperagakan harus dipindahkan terlebih dahulu ke OPUT.

Data memori dianggap dalam bentuk komplemen dua sehingga ketika diipindahkan ke

OPUT dikurangi #80, LED 7 segmen memperagakan adres awal memori (UJUNG).

Tombol-tombol yang digunakan peragaan BO data berikutnya CO keluar dari rutin

PERAGA lainnya peragaan #80 data sebelumnya.

Bit 2 Mode ANalisa SPEKtra.

Rutin ANSPEK menghitung DFT dari maksimun 256 data/ titik DFT disimpan

disimpan di JFFT (#1F0D). Jika Jumlah data kurang dari 256 titik, dilakukan Zero

Pading hingga 256 titik.

Adres awal dari XAWAL. Jika Bit 1 = 0, adres adres YAWAL digunakan bergantian

dengan XAWAL sebagai adres awal data.

Yang diperagakan besar kuadrat riil dan imajiner (POWER) hasil rutin POWER. Akar dari

hasil tersebut dikerjakan rutin ANTIPOW.

Arti tombol-tombol bit 1 akar dari yang dip pada osiloskop GO selesai, keluar dari rutin

ANSPEK lainnya pergantian pada mulai XAWAL dan YAWAL

Jika data mulai XAWAL, LED 7 segmen memperagakan ----- 1 . 'Dan, jika data mulai

YAWAL, LED 7 segmen memperagakan 2 -----.

Bit 1: Mode berulang

Jika bit 1 = 1, rutin PID diulang dari awal/ pengecekan bit 7 dan seterusnya .

Bit 0 akan dicek RDAC (lihat bab 5.2). untuk memfilter langsung data hasil ADC

jika menggunakan mode ini, harus diperhitungkan jumlah waktu pengfilteran harus

lebih pendek dari perioda pencuplikan. Untuk satu koefisien filter dihitung 200 micro-

detik.

Pembagian Memori

Adres memori MPF-1 DARI #1800 - 27FF (4 kB). Adres #1FA0 - 1FF3 digunakan

monitor. Stack program disiapkan + # 40 byte dari #1 F60 - # 1F9F. Jadi , data /

variabel disimpan pada adres #1800 - # 1F5F. Adres #1F00 - #1FFF dipilih untuk

segala macam variabel / stack(tabel 6.3). Dan program pada adres #2000 - # 27FF.

Pembagian memori lengkap pada tabel 6.4.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Beberapa hasil percobaan dari jumlah pengisia byte BMOB lebih dari 100 tidak mungkin

dilaksanakan satu persatu. Dan banyak kombinasi tersebut kurang praktis untuk

digunakan.

Panyusunan koefisien filter lolos rendah (LPF) berikut pemfilteran data dengan fisien

tersebut dan analisa spektranya. Frekuensi potongnya 0.09375 pi dan menurut persamaan

(6.1) :

WC = 0.09375 pi / pi * 128

= 12

= #0C (* pi exp(-7))

Pengisian koefisien dilaksanakan jika 7 BMOD bit ( bit 7 adres #1F01 ) = 1, BMOD – 1

(#1F00 ) <> 1, dan AEX (#1E01) <> 7. Respon frekunsi akan dihitung jika bit 6 BMOD

=1. Mulai adres #1880 berturut-turut diisi #100 (256). (lihat gambar 6.10.a) superposisi

isyarat frekuensi 0.0625 pi (#08 * pi 2 exp(7)) dan frekuensi 0.9375 pi (#78 * pi exp(7)).

Peragaan data ke osialoskop dengan mengisi bit 3 BMOD = 1. Spektrum #100 data

pertama dan hasil pemfilteran dengan Pengisian bit 2 BMOB = 1.

Suara masukan analog yaitu suara manusia. Bit 5 BMOD = 1 untuk masukan analog dan 2

BMOD = 1 untuk analisa spektra. Secara lengkap

BMOB = 0010 0100 B = #24

XAWAL = #1800

YAWAL = #1900

TOTAL = #0200

CHANEL = #FF

MTC0 = 1100 0101 B = #B5

TCO = #01

MTC1 = 0100 0101 B = #45

TC1 = #01

JFTT = #(1) 00

Warna bunyi berbeda-beda tetapi polanya sama. Gambar 6.17 memperlihatkan spektra dari

bunyi vokal huruf hidup a, i, u, o dan u.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari uraian bab-bab sebelumnya, disimpulkan MPF-1, serta antar-muka converter analog ke digital

dan digital ke analog membentuk sistem pengolahan isyarat digital. Kemampuan sistem anatara lain:

1. Pengambilan isyarat analog 8 bit dengan jangkauan - 2,5 V hingga 2,5 V atau 0 V hingga 5 V

melaui 8 saluran. Salah satu saluran menggunakan ‘Sampel and Hold’ sehingga dapat dilalui

isyarat frekuensi tinggi. Frekuensi cuplikan dapat diatur antara 0.1hingga 5000 Hz.

2. Peng ilteanr isyarat / data dalam domain waktu. Persamaan bedad hingga dengan 1 byte

komplemen dua memfilter langstung isyarat hasil converter analog ke digital atau menfilter

data dalatm me mori. Pada pengfilteran langsung perlu diingat bahwa periode penacuplikan

harus lebih lama dari waktu pengfilteran. Jumlah data yang diolah maksimum 1 3/4 kB (adres

#1800 - #1EFF). Koefisien filter dimasukkan memori yang ditentukan. Jika memilih filter

lolos rendah atau lolos inggi yang sederhana, koefisien diisi langsung ke adres tersebut.

Sebagai pelengkap, diperagakan respon frekuensi dari filter tersebut..

3. . Analisa spectra dengan algoritma FFT. Jumlah titik yang diolah 256data. Peragaan spektra

pada Osiloskop. Waktu eksekusi relatif singkat karena rutin per kaliannya memanfaatkan

tabel.

4. Peragaan isi memori pada Osiloskop. Isi memori dianggap dalam bentuk komplemen dua.

5 Program tambahan diisi mulai adres #1E02.(adres #1E01 = 7 sebagai tanda ).

Diharapkan instrument-instrumen berikut yang menggunakan MPF-1 memanfaatkan system

ini untuk pengolahan data. Sistem ini masih berbentuk model dan dapat dikembangkan lebih

lanjut. Pengemban pada fasilitas program tambahan (ad res #1E02).

Saran-saran.

1 Penggunaan sistem diantaranya untuk analisa psektra suara manusia. Frekuensi

cuplik 5000 Hz sudah dapat membedakan pola bunyi huruf a, i, e, o, dan u.

Frekuensi. Cuplik diperbesar dengan mengganti converter analog ke digital yang

lebihcepat.

2. Perhitungan akar yang kasar (tabel kuadrat yang terbatas) menyebabkan grafik

respons frekuensi yang kurang licin (‘smooth). Keluaran filter digital tak lepas

dari kesalahan pembula tan dan jumlah koefisienpun terbatas. Kekurangan-

kekurangan tersebut diatasi dengan memperbesar ukuran data menjadi 16 bit.

Pembeaaran ukuran data dilakukan dengan modifikasi program. Tetapi, jumlah

data mengecil dua kali lipat menjadi kira-kira 3 / 4 kB.

3 Cara lain memperbaiki keluaran filter digital akibat pembulatan dengan

memperbesar koefisien dari 8 bit menjadi 16 bit. Data masukan tetap 8 bit

sedangakan pengolahannya dengan data 16 bit. Baru kemudian hasil akhir

dibulatkan ke 8 bit.

Untuk saran nomer 2 dan 3, rutin perkalian tidak mungkin menggunakan tabel. Karena

membutuhkan banyak memori. Akibatnya, rutin perkalian akan menjadi lebih lambat.

Untuk pemecahan masalah ini dianjurkan menggunakan APU Am-95 11 yang mempu

menghitung perkalian dan akar 32 bit.

DAFTAR PUSTAKA

1. -------------, MPF-1 User’s Manual . Multitech Industrial Corporation.

2. -------------, Data Book National Semiconduktorl.

3. Fusfeld RD, A Fast Fourier Tranform for the 8080. Majalah Dr. Dobb’s Journal

no 44.

4. Grapel, R . A Simple Digital Filter Majalah Byte February 1978

5. Hartono. P. Diktat KulishElektronika Digital Dan Mikro ITB.

6. Johnson, M. IIR-Filters Ma j slah EDN 14 April 1983

7. Kaiser, JK . Digital Filters Dari buku System Analysis by Digital Computer. Kuo,

ed. John Wiley & Sons, 1965

8. Knuth, DE. Senigomputer Programme Addison Wesley 1968

9. Oppenheim, A V & RW Schafer Digital signal Processing P r en tice-Hall, 1975.

10. Roxburgh, A Fast Fourier datang. Kembali Majalah Byte Mei 1981.

11. Sri Yatno, Diktat Kuliah Sintesa II ITB.

12. Steiglitz, K. Introduetion To Discrete System John Wiley & Sons 1974.

13. Sutrisno. Diktat Kuliah Elektronika dan Mikropresesor. ITB, 1983

14. Syakir, N. Analisa Spektra, ITB 1983

15. Windsor, B & P. Toldalogi. Simplify FIR-Filter Design wiyh a cook-book

Approach. Majalah EDN, 3 March 3, 1983.