Aplikasi Dot Matrix untuk Menampilkan Angka Suhu menggunakan IC LM35
1. Tujuan [ B A C K ]
- Untuk mengetahui pengaplikasian dot matriks
- Untuk mengetahui prinsip kerja rangkaian
2. Alat dan Bahan [ B A C K ]
a. Resistor
b. Dot Matrix
c. IC 8255
d. IC 74LS138
e.Diode
g. IC LM35
H. IC uP 8086
3. Dasar Teori [ B A C K ]
a. Resistor
Resistor atau hambatan yaitu salah satu komponen elektronika yang punya nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari bahan campuran Carbon. Tapi tidak sedikit juga resistor yang terbuat dari kawat nikrom, sebuah kawat yang punya resistansi yang cukup tinggi dan tahan pada arus kuat. Contohnya, penggunaan kawat nikrom bisa dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut dibuka, maka ada seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan kawat nikrom.
Satuan Resistor yaiti Ohm (Ω) yang merupakan satuan SI buat Resistansi listrik.
Fungsi Resistor
Ada beberapa fungsi dari Resistor yang harus kamu ketahui, yaitu:
~ Fungsi resistor yaitu buat membatasi arus listrik yang mengalir.
~ Fungsi resistor buat aplikasi DC yang membutuhkan keakuratan yang sangat tinggi. Contoh, aplikasi penggunaan resistor ini yaitu DC Measuring equipment, dan reference gulators buat voltage regulator dan decoding Network.
~ Fungsi resistor sebagai standart didalam verifikasi keakuratan dari suatu alat ukur resistive.
~ Fungsi resistor buat pengatur tegangan output pada power supplay.
~ Fungsi resistor buat aplikasi power, karena membutuhkan frekuensi respon yang baik, daya yang tinggi dan nilai yang lebih besar dari pada power wirewound resistor.
~ Fungsi resistor pembagi tegangan.
Karakteristik Resistor
Ada beberapa karakteristik utama pada sebuah resistor, yaitu sebagai berikut:
~ Resistansi terhadap daya listrik yang dapat boros
~ Koefisien suhu, desah listrik, dan induktansi
~ Resistor bersifat resistif
~ Terbuat dari bahan karbon
b. IC 8255
PPI 8255 adalah perangkat I / O programmable serba guna yang dirancang untuk menghubungkan CPU dengan dunia luarnya seperti ADC, DAC, keyboard, dll. Kita dapat memprogramnya sesuai dengan kondisi yang diberikan. Ini dapat digunakan dengan hampir semua mikroprosesor.
Ini terdiri dari tiga port I / O dua arah 8-bit yaitu PORT A, PORT B dan PORT C. Kita dapat menetapkan port yang berbeda sebagai fungsi input atau output.
Ini terdiri dari 40 pin dan beroperasi dalam catu daya teregulasi + 5V. Port C selanjutnya dibagi menjadi dua port 4-bit yaitu port C lebih rendah dan port C atas dan port C dapat bekerja dalam mode BSR (bit set rest) atau dalam mode 0 mode input-output 8255. Port B dapat bekerja di baik mode atau dalam mode 1 dari mode input-output. Port A dapat bekerja baik dalam mode 0, mode 1 atau mode 2 dari mode input-output.
Ini memiliki dua grup kontrol, grup kontrol A dan grup kontrol B. Grup kontrol A terdiri dari port A dan port C atas. Grup kontrol B terdiri dari port C lebih rendah dan port B.
Bergantung pada nilainya jika CS ', A1 dan A0 kita dapat memilih port yang berbeda dalam mode yang berbeda sebagai fungsi input-output atau BSR. Hal ini dilakukan dengan menuliskan kata yang sesuai pada register kontrol (kata kontrol D0-D7).
c. IC 74LS138
74LS138 adalah anggota dari '74xx' famili gerbang logika TTL. Chip ini dirancang untuk aplikasi decoding atau de-multiplexing dan dilengkapi dengan 3 input hingga 8 pengaturan output. Desain juga dibuat untuk chip yang akan digunakan dalam aplikasi decoding memori atau perutean data berperforma tinggi, yang memerlukan waktu tunda propagasi yang sangat singkat. Dalam sistem memori berkinerja tinggi, decoder ini dapat digunakan untuk meminimalkan efek decoding sistem. Tiga pin aktif chip (di mana Dua aktif-rendah dan satu aktif-tinggi) mengurangi kebutuhan gerbang atau inverter eksternal saat berkembang. Dekoder 24 baris dapat diimplementasikan tanpa inverter eksternal, dan dekoder 32 baris hanya membutuhkan satu inverter.
74LS138 digunakan pada aplikasi de-multiplexing dengan menggunakan enable pin sebagai pin input data. Juga input chip dijepit dengan dioda Schottky berkinerja tinggi untuk menekan deringan saluran dan menyederhanakan desain sistem.
d.Diode
Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.
e. Kapasitor
f. IC uP 8086
g. uP 8086
Prosesor 8086 dapat dihubungkan dengan bus alamat yang berukuran 20 bit, sehingga mampu mengalamati memori maksimal 220 = 1.048.576 byte (1 MB). Diagram blok arsitektur 8086 dapat dilihat pada Gambar . Mikroprosesor 8086 terbagi atas 2 unit, yaitu unit antarmuka bus (bus interface unit, BIU) dan unit pengeksekusi (execution unit, EU).
Unit Antarmuka Bus (BIU)
Unit ini merupakan bagian yang berhubungan langsung dengan “pihak luar”: bus alamat dan bus data. BIU mengirim alamat ke bus alamat, mengambil instruksi (fetch) dari memori, membaca data dari port dan memori, serta menulis data ke port dan memori (menangani transfer data antara bus dan unit eksekusi).
BIU tersusun atas:
1. Instruction Stream Byte Queue (ISBQ).
BIU memfetch instruksi dari memori sebanyak-banyaknya 6 buah instruksi ke depan. Hal ini dilakukan agar eksekusi progam menjadi lebih cepat. Instruksi yang sudah diambil ini ditaruh di ISBQ yang berupa 6 buah register first-in-first-out. BIU dapat melakukan fetching selagi EU menerjemahkan dan mengeksekusi instruksi yang tidak membutuhkan penggunaan bus (misalnya operasi matematis menggunakan register internal). Ketika EU selesai melaksanakan suatu instruksi, maka dia tinggal mengambil perintah berikutnya di ISBQ, tanpa harus mengirim alamat ke memori untuk mengambil instruksi berikutnya, sehingga eksekusi akan lebih cepat. Kegiatan fetching instruksi berikutnya selagi menjalankan suatu instruksi disebut sebagai: pipelining. Pada mikroprosesor yang lebih baru, ukuran ISBQ tidak hanya 6 byte tetapi mencapai 512 byte, ini efektif untuk program yang mempunyai banyak kalang (struktur program yang berulang).
2. Register segmen.
BIU berisi 4 buah register segmen 16 bit, yaitu: code segment (CS), data segment (DS), extra segment (ES), dan stack segment (SS). Sistem komputer 8086 mempunyai bus alamat 20 bit, tetapi ukuran register - termasuk register alamat (memory address register) – yang dimilikinya hanya 16 bit, lantas bagaimana cara mengatasinya. Cara pemberian alamat 20 bit dilakukan menggunakan 2 komponen alamat: segmen dan offset, yang masing-masing berukuran 16 bit. BIU akan menggeser ke kiri nilai segmen sebanyak 4 bit (mengalikan dengan 16), kemudian menambahkan offset untuk memperoleh alamat fisik memori yang dikirimkan melalui bus alamat. Untuk lebih jelasnya, diberi contoh untuk memberi alamat fisik $38AB4( ) 3 , segmen dapat diisi dengan angka $348A, dan offset diisi dengan angka $4214, lihat Gambar. Cara penulisan kombinasi segmen dan offset adalah:
segment:offset
Sehingga untuk contoh ini, penulisannya adalah $348A:$4214. Perlu diingat bahwa kita bisa menggunakan kombinasi nilai segmen dan offset yang bervariasi untuk memberi alamat fisik yang sama, misalnya $38AB:$0004, $3800:$0AB4, dsb.
Secara umum, suatu program terdiri atas 4 bagian: segmen code yang berisi instruksi; segmen data, berisi data yang telah dialokasikan sebelumnya (statik); segmen ekstra, untuk variabel dinamik; serta segmen stack yang dipakai untuk menyimpan informasi pada saat pemanggilan subrutin. Informasi segmen disimpan dalam keempat register segmen sesuai dengan namanya.
3. Instruction Pointer (IP)
, adalah register berisi informasi offset yang bersama-sama CS menunjuk posisi dalam memori di mana instruksi berikutnya berada.
Unit Eksekusi (EU)
Unit ini memberitahu BIU di mana mengambil instruksi dan data, menerjemahkan kode instruksi, dan menjalankannya. EU tersusun atas:
1. Dekoder instruksi
, yang mengambil urut-urutan instruksi dari ISBQ kemudian menerjemahkannya ke runtutan aksi yang harus dikerjakan oleh EU.
2. Sistem kontrol
, merupakan rangkaian yang mengendalikan kerja mikroprosesor berdasarkan instruksi yang telah diterjemahkan oleh dekoder instruksi tadi.
3. Arithmetic Logic Unit (ALU)
, yaitu bagian dari mikroprosesor yang dapat melakukan operasi matematis (misalnya operasi penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian) dan logika (misalnya operasi AND, OR, XOR, geser, dan rotasi) 16 bit.
4. Register flag (bendera)
, yaitu register flip-flop 16 bit yang menunjukkan kondisi yang dihasilkan oleh eksekusi suatu operasi oleh EU. Selain itu flag juga mengatur beberapa operasi tertentu. Terdapat 9 flag dalam register flag 8086, seperti terlihat pada Gambar
Sebanyak 6 buah flag merupakan flag kondisi yang menunjukkan keadaan setelah eksekusi suatu instruksi, yaitu: Carry Flag (CF), Parity Flag (PF), Auxiliary Carry Flag (AF), Zero Flag (ZF), Sign Flag (SF), dan Overflow Flag (OF). Sedangkan, 3 buah flag sisanya berupa flag kontrol yang mengendalikan operasi tertentu, yaitu: Single Step Trap Flag (TF), Interrupt Flag (IF), dan String Direction Flag (DF).
5. Register serbaguna
, merupakan register yang dapat digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah atau hasil suatu operasi oleh ALU. Terdiri atas 8 buah register 8 bit, yaitu AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, dan DL. Register-register ini juga dapat digunakan secara berpasangan sehingga membentuk register 16 bit, yaitu; AX (gabungan dari AH dan AL), BX, CX, dan DX. AX biasanya digunakan untuk menyimpan hasil operasi, sehingga disebut akumulator. CX biasanya digunakan untuk pencacah untuk keperluan perulangan/kalang (loop), sehingga disebut counter. BX dan DX biasanya digunakan sebagai offset dari alamat data di memori (dengan segmen DS).
6. Register pointer dan indeks
, terdiri atas Stack Pointer (SP), Base Pointer (BP), Source Index (SI), dan Destination Index (DI). Stack (tumpukan) adalah bagian dari memori yang digunakan untuk menyimpan informasi alamat program yang ditinggalkan pada saat terjadi pemanggilan subrutin/subprogram. Demikian juga apabila subrutin tersebut berupa fungsi yang menggunakan parameter, maka data parameter akan disimpan pula di stack. Alamat tumpukan terluar dari stack ditunjuk oleh SS:SP. Sedangkan BP digunakan sebagai offset yang menunjuk ke parameter-parameter fungsi yang dipanggil. SI dan DI biasanya digunakan sebagai offset (masing-masing berpasangan dengan ES dan DS) yang menunjuk ke suatu variabel/data untuk operasi string (larik data).
Unit Antarmuka Bus (BIU)
Unit ini merupakan bagian yang berhubungan langsung dengan “pihak luar”: bus alamat dan bus data. BIU mengirim alamat ke bus alamat, mengambil instruksi (fetch) dari memori, membaca data dari port dan memori, serta menulis data ke port dan memori (menangani transfer data antara bus dan unit eksekusi).
BIU tersusun atas:
1. Instruction Stream Byte Queue (ISBQ).
BIU memfetch instruksi dari memori sebanyak-banyaknya 6 buah instruksi ke depan. Hal ini dilakukan agar eksekusi progam menjadi lebih cepat. Instruksi yang sudah diambil ini ditaruh di ISBQ yang berupa 6 buah register first-in-first-out. BIU dapat melakukan fetching selagi EU menerjemahkan dan mengeksekusi instruksi yang tidak membutuhkan penggunaan bus (misalnya operasi matematis menggunakan register internal). Ketika EU selesai melaksanakan suatu instruksi, maka dia tinggal mengambil perintah berikutnya di ISBQ, tanpa harus mengirim alamat ke memori untuk mengambil instruksi berikutnya, sehingga eksekusi akan lebih cepat. Kegiatan fetching instruksi berikutnya selagi menjalankan suatu instruksi disebut sebagai: pipelining. Pada mikroprosesor yang lebih baru, ukuran ISBQ tidak hanya 6 byte tetapi mencapai 512 byte, ini efektif untuk program yang mempunyai banyak kalang (struktur program yang berulang).
2. Register segmen.
BIU berisi 4 buah register segmen 16 bit, yaitu: code segment (CS), data segment (DS), extra segment (ES), dan stack segment (SS). Sistem komputer 8086 mempunyai bus alamat 20 bit, tetapi ukuran register - termasuk register alamat (memory address register) – yang dimilikinya hanya 16 bit, lantas bagaimana cara mengatasinya. Cara pemberian alamat 20 bit dilakukan menggunakan 2 komponen alamat: segmen dan offset, yang masing-masing berukuran 16 bit. BIU akan menggeser ke kiri nilai segmen sebanyak 4 bit (mengalikan dengan 16), kemudian menambahkan offset untuk memperoleh alamat fisik memori yang dikirimkan melalui bus alamat. Untuk lebih jelasnya, diberi contoh untuk memberi alamat fisik $38AB4( ) 3 , segmen dapat diisi dengan angka $348A, dan offset diisi dengan angka $4214, lihat Gambar. Cara penulisan kombinasi segmen dan offset adalah:
Sehingga untuk contoh ini, penulisannya adalah $348A:$4214. Perlu diingat bahwa kita bisa menggunakan kombinasi nilai segmen dan offset yang bervariasi untuk memberi alamat fisik yang sama, misalnya $38AB:$0004, $3800:$0AB4, dsb.
Secara umum, suatu program terdiri atas 4 bagian: segmen code yang berisi instruksi; segmen data, berisi data yang telah dialokasikan sebelumnya (statik); segmen ekstra, untuk variabel dinamik; serta segmen stack yang dipakai untuk menyimpan informasi pada saat pemanggilan subrutin. Informasi segmen disimpan dalam keempat register segmen sesuai dengan namanya.
3. Instruction Pointer (IP)
, adalah register berisi informasi offset yang bersama-sama CS menunjuk posisi dalam memori di mana instruksi berikutnya berada.
Unit Eksekusi (EU)
Unit ini memberitahu BIU di mana mengambil instruksi dan data, menerjemahkan kode instruksi, dan menjalankannya. EU tersusun atas:
1. Dekoder instruksi
, yang mengambil urut-urutan instruksi dari ISBQ kemudian menerjemahkannya ke runtutan aksi yang harus dikerjakan oleh EU.
2. Sistem kontrol
, merupakan rangkaian yang mengendalikan kerja mikroprosesor berdasarkan instruksi yang telah diterjemahkan oleh dekoder instruksi tadi.
3. Arithmetic Logic Unit (ALU)
, yaitu bagian dari mikroprosesor yang dapat melakukan operasi matematis (misalnya operasi penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian) dan logika (misalnya operasi AND, OR, XOR, geser, dan rotasi) 16 bit.
4. Register flag (bendera)
, yaitu register flip-flop 16 bit yang menunjukkan kondisi yang dihasilkan oleh eksekusi suatu operasi oleh EU. Selain itu flag juga mengatur beberapa operasi tertentu. Terdapat 9 flag dalam register flag 8086, seperti terlihat pada Gambar
Sebanyak 6 buah flag merupakan flag kondisi yang menunjukkan keadaan setelah eksekusi suatu instruksi, yaitu: Carry Flag (CF), Parity Flag (PF), Auxiliary Carry Flag (AF), Zero Flag (ZF), Sign Flag (SF), dan Overflow Flag (OF). Sedangkan, 3 buah flag sisanya berupa flag kontrol yang mengendalikan operasi tertentu, yaitu: Single Step Trap Flag (TF), Interrupt Flag (IF), dan String Direction Flag (DF).
5. Register serbaguna
, merupakan register yang dapat digunakan untuk menyimpan data yang akan diolah atau hasil suatu operasi oleh ALU. Terdiri atas 8 buah register 8 bit, yaitu AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, dan DL. Register-register ini juga dapat digunakan secara berpasangan sehingga membentuk register 16 bit, yaitu; AX (gabungan dari AH dan AL), BX, CX, dan DX. AX biasanya digunakan untuk menyimpan hasil operasi, sehingga disebut akumulator. CX biasanya digunakan untuk pencacah untuk keperluan perulangan/kalang (loop), sehingga disebut counter. BX dan DX biasanya digunakan sebagai offset dari alamat data di memori (dengan segmen DS).
6. Register pointer dan indeks
, terdiri atas Stack Pointer (SP), Base Pointer (BP), Source Index (SI), dan Destination Index (DI). Stack (tumpukan) adalah bagian dari memori yang digunakan untuk menyimpan informasi alamat program yang ditinggalkan pada saat terjadi pemanggilan subrutin/subprogram. Demikian juga apabila subrutin tersebut berupa fungsi yang menggunakan parameter, maka data parameter akan disimpan pula di stack. Alamat tumpukan terluar dari stack ditunjuk oleh SS:SP. Sedangkan BP digunakan sebagai offset yang menunjuk ke parameter-parameter fungsi yang dipanggil. SI dan DI biasanya digunakan sebagai offset (masing-masing berpasangan dengan ES dan DS) yang menunjuk ke suatu variabel/data untuk operasi string (larik data).
h.Dot Matrik
Modul dot matrik ukuran kecil terdiri dari 7 baris x 30 kolom led sedangkan dot matrik dalam bentuk paket berukuran 7 baris x 5 kolom led.
bergantian.
Proses pergantian pengaktifan kolom dari kolom 1 sampai kolom
5 begitu cepat dan berulang-ulang sehingga misalkan huruf "A" yang
terdiri dari 5 kolom tampak nyala secara bersamaan. Apabila proses
scanning kolom dipelankan maka akan terlihat pergeseran penyalaan
kolom per kolom.
j.Sensor Suhu LM 35
LM 35 adalah sensor temperatur sederhana yang banyak digunakan untuk aplikasi kontrol suhu karena selain harganya cukup murah, linearitasnya cukup bagus. LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ±¼°C pada temperatur ruangan dan ±¾°C pada kisaran -55 to +150°C. LM35 dioperasikan pada -55° hingga +150°C, sedangkan LM35C pada -40°C hingga +110°C, dan LM35D pada kisaran 0-100°C. Sensor LM35 bekerja secara linear dimana kenaikan tegangan sebesar 10mV untuk setiap kenaikan suhu 1°C (300mV pada 30 °C). Untuk menggunakan LM35, cukup menhubungkan keluaran dari pin Vout untuk dapat dihubungkan langsung ke ADC (misal ADC 0804 8 bit).
b. Prinsip Kerja
Rangkaian aplikasi dot matriks ini terdiri dari mikroprosesor 8086 sebagai pengendalinya. Prinsip kerjanya yaitu awalnya suhu dibaca oleh sensor LM35 setiap 1 celcius tegangan menghasilkan 10mV. Nilai dari LM35 masuk ke pin Read (aktif low) ADC untuk diubah nilainya dari analog ke digital (8 bit). Lalu dari ADC masuk ke pin 15 IC 8255(PPI 2) secara parallel ke port B. Dari port B data ditransfer ke ROM dengan mode Read(aktif low) dan data juga ditransfer ke mikroprosesor 8086 lalu diolah oleh mikroprosesor 8086. Data dari mikroprosesor melewati IC 74LS373 untuk mengirim alamat ke IC 8255 (PPI 1) melalui port A dan C dalam mode write untuk menampilkan data di dot matriks. Lalu data dikirim lagi ke mikroprosesor 8086. Selanjutnya data dikirimkan alamatnya untuk menuju ke IC 8255 port A (PPI 2) yang kemudian motor hidup atau mati pada suhu tertentu. Untuk mengaktifkan apakah data akan dibaca atau ditulis digunakan kombinasi IC 74LS138, pin-pin yang digunakan yaitu Y1, Y2, Y5, Y6, yang berarti apabila 00 = RAM, 01 = PPI 1, 10 = PPI 2, 11 = ROM. Input IC 74LS138 menggunakan pin 28, 29, 31 pada mikroprosesor 8086.
d. File Program
Tidak ada komentar:
Posting Komentar