PERANCANGAN KARTU KOMPUTER MULTI I/O BERBASIS PPI 8255 48 I/O YANG DAPAT DIPROGRAM

PERANCANGAN KARTU KOMPUTER MULTI I/O

BERBASIS PPI 8255 48 I/O YANG DAPAT DIPROGRAM

(Skripsi)

Oleh

NORMAN MEYER GULTOM

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDARLAMPUNG

2010

ABSTRACT

DESIGN OF MULTI I/O (48 I/O) COMPUTER CARD BASES ON PPI 8255 PROGRAMMABLE

By

NORMAN MEYER GULTOM

In computer system, a lot of facilities are offered by each of computer type, from the old type of computer until the very newest type. One of facility that being offered is slot that available in motherboard such as ISA slots (Industry Standard Architecture). To use this slot facility, a computer card is needed. Computer card that will be design in this research have a general function as I/O (input/output) component that can be programmed.

This computer card have PPI 8255 basis that have 48 I/O facilities. PPI was a chip that been design to used in microprocessor system. In this case, 2 pieces of IC PPI 8255 is needed to supply 48 I/O, so it is necessary to addressing each of PPI 8255. For 1 IC PPI 8255 needs 4 address which 1 of address is for Control port and the other for I/O port. Addressing for this computer card is processed by 2 pieces of IC Decoder 74LS138. Computer card that designed in here is address at 300H to 307H. Data process that happened in this computer card is able to result and to receive data. Chip Select signal’s in each of PPI 8255 confirming computer card is access or not.

From this computer card, facility uses that offered by computer can be more effective, more over from this computer card consumer can use it for controlling activity as they need it.

ABSTRAK

PERANCANGAN KARTU KOMPUTER MULTI I/O BERBASIS PPI 8255 48 I/O YANG DAPAT DIPROGRAM

Oleh:

NORMAN MEYER GULTOM

Dalam sistem komputer, banyak fasilitas yang disediakan oleh berbagai komputer, baik oleh komputer jenis lama maupun komputer jenis terbaru. Salah satu fasilitas yang disediakan adalah slot yang terdapat pada motherboard seperti slot ISA (Industry Standard Architecture). Untuk memanfaatkan fasilitas slot ini dibutuhkan suatu kartu komputer. Kartu komputer yang akan dirancang disini memiliki fungsi umum sebagai komponen I/O (input/output) yang dapat diprogram.

Kartu komputer ini berbasis PPI 8255 yang memiliki fasilitas I/O sebanyak 48 I/O. PPI merupakan chip yang didesain untuk digunakan dalam sistem mikroprosesor. Dalam hal ini dibutuhkan 2 buah IC PPI 8255 agar dapat menyediakan 48 I/O, sehingga dibutuhkan suatu pengalamatan untuk masing-masing PPI 8255. Untuk masing-masing-masing-masing IC PPI 8255 membutuhkan 4 buah alamat dimana satu alamat untuk Port Control dan lainnya untuk Port I/O. Pengalamatan pada kartu komputer ini dikerjakan oleh 2 buah IC Decoder 74LS138. Kartu komputer yang dirancang disini beralamat pada 300H - 307H. Proses data yang terjadi pada kartu komputer ini 2 arah dimana dapat menghasilkan data menerima data. Sinyal Chip Select pada masing-masing PPI 8255 menentukan diakses atau tidaknya kartu komputer.

Melalui kartu komputer ini pemanfaatan fasilitas yang disediakan oleh komputer dapat lebih efektif, selain itu juga melalui kartu komputer ini para konsumen juga dapat memanfaatkannya untuk kebutuhan pengendalian sesuai kebutuhan.

PERANCANGAN KARTU KOMPUTER MULTI I/O

BERBASIS PPI 8255 48 I/O YANG DAPAT DIPROGRAM

Oleh

NORMAN MEYER GULTOM

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDARLAMPUNG

2010

Judul Skripsi : PERANCANGAN KARTU KOMPUTER MULTI I/O BERBASIS PPI 8255 48 I/O YANG DAPAT DIPROGRAM

Nama Mahasiswa : Norman Meyer Gultom Nomor Pokok Mahasiswa : 0515031067

Program Studi : Teknik Elektro

Fakultas : Teknik

MENYETUJUI 1. Komisi Pembimbing

Sumadi, S.T., M.T. Wahyu Eko Sulistiono, S.T., M.Sc. NIP 197311042000031001 NIP 197412012001121001

2. Ketua Jurusan Teknik Elektro

Ir. Abdul Haris, M.T. NIP 196308011996031001

MENGESAHKAN

1. Tim Penguji

Ketua : Sumadi, S.T., M.T. ...

Sekretaris : Wahyu Eko Sulistiono, S.T., M.Sc. ...

Penguji

Bukan Pembimbing : Agus Trisanto, Ph.D. ...

2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung

Dr. Lusmeilia Afriani, DEA NIP 196505101993032008

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Belitang, Sumatera Selatan pada tanggal 29 April 1987, sebagai anak ketiga dari lima bersaudara dari pasangan Bapak E. Gultom (Alm) dan Ibu R. Siregar.

Jenjang pendidikan yang ditempuh oleh penulis dimulai dari Sekolah Dasar Xaverius 15 Gumawang diselesaikan pada tahun 1999, dilanjutkan ke Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Xaverius 01 Belitang diselesaikan pada tahun 2002, kemudian dilanjutkan di Sekolah Menengah Atas Negeri 1 Belitang diselesaikan pada tahun 2005.

Pada tahun 2005 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro FT Unila melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Selama menjadi mahasiswa penulis aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro (HIMATRO) sebagai anggota Departemen Sosial, Ekonomi, dan Komunikasi pada tahun 2006-2007 dan 2007-2008. Selain itu penulis juga aktif dalam organisasi tingkat universitas yaitu Unit Kegiatan Mahasiswa Kristen Unila sebagai anggota Divisi Pelayanan dan Doa pada tahun 2006-2007 dan menjadi Sekretaris Umum di organisasi yang sama pada tahun 2007-2008. Pada tahun

MOTTO

“ JIKA ADA YANG TERBAIK,

UNTUK APA HANYA MEMILIH YANG BAIK “

“ Berbahagialah orang yang mendapat hikmat,

orang yang memperoleh kepandaian, karena keuntungannya melebihi keuntungan perak, dan hasilnya melebihi emas “

i

Atas Anugerah dari Tuhan Yesus Kristus

Dengan rasa hormat, cinta dan sayangku

ku dedikasikan karya sederhana ini teruntuk Mama

(ROSMALIZAR SIREGAR)

,

Yang senantiasa mencintai, memotivasi, dan mendoakan ku,

Selalu ada untukku.

Terimakasih atas kepercayaan yang diberikan kepadaku,

Karya kecilku ini ku persembahkan kepada:

Adikku Ribka Oktaviani br. Gultom, Bernard Gultom,

Kakakku Ridho Asih br. Gultom, Arigato Gultom

Karya kecilku ini ku persembahkan kepada:

Guru-guru dan Dosen-dosen ku

dan

i

Atas Anugerah dari Tuhan Yesus Kristus

Dengan rasa hormat, cinta dan sayangku

ku dedikasikan karya sederhana ini teruntuk Mama

(ROSMALIZAR SIREGAR)

,

Yang senantiasa mencintai, memotivasi, dan mendoakan ku,

Selalu ada untukku.

Terimakasih atas kepercayaan yang diberikan kepadaku,

Karya kecilku ini ku persembahkan kepada:

Adikku Ribka Oktaviani br. Gultom, Bernard Gultom,

Kakakku Ridho Asih br. Gultom, Arigato Gultom

Karya kecilku ini ku persembahkan kepada:

Guru-guru dan Dosen-dosen ku

dan

ii

SANWACANA

Puji Tuhan, segala Puji dan Hormat penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus. Hanya karena Anugerah dan Rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul ”Perancangan Kartu Komputer Multi I/O Berbasis PPI 8255 48 I/O Yang Dapat Diprogram” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Sugeng P. Hariyanto, M. S. selaku Rektor Universitas Lampung;

2. Ibu Dr. Lusmeilia Afriani, DEA., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung;

3. Bapak Ir. Abdul Haris, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung;

4. Bapak Sumadi, S.T., M.T., selaku Pembimbing Utama dan Pembimbing Akademik atas kesediaannya untuk memberikan bimbingan, saran, motivasi, dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi ini;

5. Bapak Wahyu Eko Sulistiono, S.T., M.Sc., selaku Pembimbing Pendamping atas kesediaannya untuk memberikan bimbingan, saran, motivasi, dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi ini;

iii 6. Bapak Agus Trisanto, Ph.D., selaku Penguji Utama pada ujian skripsi. Terima

kasih untuk masukan dan saran-saran pada seminar proposal, seminar hasil dan ujian komprehensif;

7. Bapak F.X. Arinto S., S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung;

8. Seluruh dosen Teknik Elektro Unila yang telah memberikan banyak ilmu dan pengetahuan kepada penulis;

9. Seluruh staf administrasi Jurusan Teknik Elektro dan staf administrasi Fakultas Teknik Universitas Lampung;

10.Untuk saudaraku, B’Rio, Ito Ika, Linggom, Dek Marta, B’Roy, K’Nani thx buat masukan serta doanya;

11.Teman seperjuangan Irman Septiansyah, sebagai teman senasib dan sepenanggungan dalam penyelesaian tugas akhir ini;

12.Keluarga Inang Serti, B’Ben, K’Ser beserta keluarga, K’Lia, Tante Teo,

B’Ben Simamora beserta keluarga, terimakasih atas support yang diberikan; 13.Teman-teman nongkrong Ganda Manullang, Tonggo Dup-Dup; terimakasih

atas kebersamaannya yang mewarnai hari-hari dalam pengerjaan tugas akhir ini;

14.Mandarway 2 Crew: Bembeng, Lala, Baim, Fritz, Anto, Edoy, Septa + kakaknya..hehe, Dar, Dito, Sehan, terimakasih atas hari-hari yang diwarnai dengan senyuman;

15.Nuri, Nova, Tantri, terimakasih buat senyum, perhatian, serta support yang diberikan;

iv 17.Rekan-rekan mahasiswa senasib di Konsentrasi Teknik Kendali; terima kasih

atas support, cerita-cerita manis, dan masa-masa sulit yang pernah kita lewati bersama di konsentrasi ini;

18.Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro angkatan 2005 dan rekan-rekan konsentrasi lain, terima kasih atas kebersamaan, semangat, serta supportnya; 19.“Seseorang”, thx bgt buat warna pelangi yang pernah diberikan dalam

hari-hari penulis;

20.Dan semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ditjen Dikti Kementerian Pendidikan Nasional yang telah membantu pendanaan Penelitian ini sebagai bagian dari Surat Perjanjian Penelitian Hibah Bersaing Tahun Anggaran 2009. Nomor: 357/H26/8/PL/2009. a.n. peneliti utama: Sumadi, S.T., M.T.

Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi sedikit harapan semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.

Bandarlampung, Mei 2010 Penulis

ii

SANWACANA

Puji Tuhan, segala Puji dan Hormat penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus. Hanya karena Anugerah dan Rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul ”Perancangan Kartu Komputer Multi I/O Berbasis PPI 8255 48 I/O Yang Dapat Diprogram” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Sugeng P. Hariyanto, M. S. selaku Rektor Universitas Lampung;

2. Ibu Dr. Lusmeilia Afriani, DEA., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung;

3. Bapak Ir. Abdul Haris, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung;

4. Bapak Sumadi, S.T., M.T., selaku Pembimbing Utama dan Pembimbing Akademik atas kesediaannya untuk memberikan bimbingan, saran, motivasi, dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi ini;

5. Bapak Wahyu Eko Sulistiono, S.T., M.Sc., selaku Pembimbing Pendamping atas kesediaannya untuk memberikan bimbingan, saran, motivasi, dan kritik dalam proses penyelesaian skripsi ini;

iii dan ujian komprehensif;

7. Bapak F.X. Arinto S., S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung;

8. Seluruh dosen Teknik Elektro Unila yang telah memberikan banyak ilmu dan pengetahuan kepada penulis;

9. Seluruh staf administrasi Jurusan Teknik Elektro dan staf administrasi Fakultas Teknik Universitas Lampung;

10.Untuk saudaraku, B’Rio, Ito Ika, Linggom, Dek Marta, B’Roy, K’Nani thx buat masukan serta doanya;

11.Teman seperjuangan Irman Septiansyah, sebagai teman senasib dan sepenanggungan dalam penyelesaian tugas akhir ini;

12.Keluarga Inang Serti, B’Ben, K’Ser beserta keluarga, K’Lia, Tante Teo,

B’Ben Simamora beserta keluarga, terimakasih atas support yang diberikan; 13.Teman-teman nongkrong Ganda Manullang, Tonggo Dup-Dup; terimakasih

atas kebersamaannya yang mewarnai hari-hari dalam pengerjaan tugas akhir ini;

14.Mandarway 2 Crew: Bembeng, Lala, Baim, Fritz, Anto, Edoy, Septa + kakaknya..hehe, Dar, Dito, Sehan, terimakasih atas hari-hari yang diwarnai dengan senyuman;

15.Nuri, Nova, Tantri, terimakasih buat senyum, perhatian, serta support yang diberikan;

iv 16.Noviyanto + Wawan Songkot, terimakasih atas ilmu yang dibagikan kepada

penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini;

17.Rekan-rekan mahasiswa senasib di Konsentrasi Teknik Kendali; terima kasih atas support, cerita-cerita manis, dan masa-masa sulit yang pernah kita lewati bersama di konsentrasi ini;

18.Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro angkatan 2005 dan rekan-rekan konsentrasi lain, terima kasih atas kebersamaan, semangat, serta supportnya; 19.“Seseorang”, thx bgt buat warna pelangi yang pernah diberikan dalam

hari-hari penulis;

20.Dan semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ditjen Dikti Kementerian Pendidikan Nasional yang telah membantu pendanaan Penelitian ini sebagai bagian dari Surat Perjanjian Penelitian Hibah Bersaing Tahun Anggaran 2009. Nomor: 357/H26/8/PL/2009. a.n. peneliti utama: Sumadi, S.T., M.T.

Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi sedikit harapan semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.

Bandarlampung, Mei 2010 Penulis

v DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... ix

I._. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang Masalah ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 3

C. Manfaat Penelitian ... 3

D. Permasalahan ... 4

E. Batasan Masalah ... 4

F. Hipotesis ... 5

G. Sistematika Penulisan ... 5

II. TINJAUANPUSTAKA ... 7

A. Pengantar Sistem Kendali ... 7

1. Manual dan otomatis ... 8

2. Jaringan terbuka dan tertutup ... 8

3. Kontinu dan Diskontinu ... 11

4. Servo dan regulator ... 13

B. Arsitektur Sistem Komputer ... 16

1. Struktur Interkoneksi ... 17

2. Interkoneksi Bus ... 20

3. Struktur Bus ... 21

4. Bus ISA ... 23

C. IC Decoder... 26

D. PPI 8255 (Programmable Peripheral Interface) ... 29

1. Deskripsi fungsi 8255 ... 30

2. Group Control ... 32

3. Mode/Protokol komunikasi ... 33

vi

III. METODE PENELITIAN ... 38

A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 38

B. Alat dan Bahan ... 38

C. Tahap-tahap Dalam Perancangan Tugas Akhir... 39

D. Bagan Alir Proses Penelitian ... 40

E. Perancangan Perangkat Lunak ... 42

F. Perancangan Perangkat Keras ... 45

1. Perancangan Arsitektur Kartu Komputer ... 45

2. Perancangan PCB single layer ... 50

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... . 52

A. Karakteristik Kartu Komputer ... 52

B. Pembuatan Kartu Komputer ... 56

C. Prinsip Kerja Kartu Komputer... 65

D. Rangkaian Penguji ... 71

E. Grafik User Interface (GUI) ... 72

V. SIMPULAN DAN SARAN ... 89

A. Simpulan ... 89

B. Saran ... 90

DAFTAR PUSTAKA ... 91 LAMPIRAN

vii DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Tabel kebenaran IC decoder ... 27

2. Operasi dasar PPI 8255... 32

3. Daftar pin dari slot ISA ... 46

4. Hubungan pin-pin antar komponen ... 47

5. Mode pengalamatan IC PPI 8255 ... 55

6. Tabel kebenaran IC 74LS138 ... 57

7. Mode pengalamatan dan pemilihan port ... 60

8. Daftar port I/O kartu komputer ... 64

9. Pengalamatan tiap-tiap port IC PPI 8255 ... 65

10. Format Control Word ... 68

11. Variasi konfigurasi I/O ... 69

12. Konfigurasi pengiriman data ke control word ... 71

viii 14. Kuat arus output kartu komputer... 87

ix DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Sebuah contoh sistem kendali ... 9

2. Subsistem pada sebuah sistem kendali kalang-terbuka ... 11

3. Subsistem pada sebuah sistem kendali kalang-tertutup ... 11

4. Servo ... 13

5. Regulator ... 13

6. Diagram Blok Sistem Kendali ON-OFF ... 14

7. Blok diagram kendali on-off berbasis mikroprosesor ... 15

8. Modul-modul komputer ... 19

9. Pola interkoneksi bus ... 21

10. Konfigurasi pin male kartu komputer ... 25

11. Konfigurasi pin female slot ISA 16-bit ... 26

12. Blok diagram rangkaian decoder ... 27

13. Rangkaian Decoder 3x8 ... 28

x 15. Pin IC PPI 8255 ... 29

16. Group Control PPI 8255 ... 36

17. Diagram Control Word ... 36

18. (i) Diagram Alir pembuatan PCB Double Layer ... 41 (ii) Diagram alir rekayasa perangkat lunak kartu PPI 8255 ... 41

19. Arsitektur PPI 8255 dapat diprogram ... 42

20. Blok Diagram hubungan antar perangkat pengendali ... 43

21. Diagram alir GUI ... 45

22. Desain konektor slot ISA ... 48

23. Desain kartu komputer double layer (tampak depan) ... 48

24. Desain kartu komputer double layer (tampak belakang) ... 49

25. Kabel Pelangi ... 49

26. Desain rangkaian penguji output kartu komputer ... 50

27. Desain rangkaian penguji input kartu komputer ... 50

28. PCB konektor slot ISA ... 56

29. Diagram alir pengaktifan pin Chip Select ... 58

30. Skematik Rangkaian Dekoder ... 59

xi 33. Kartu komputer ... 62

34. Port I/O pada kartu komputer ... 64

35. Penguji Output dan konektor ... 72

36. Penguji Input dan power supply ... 72

37. Tampilan awal GUI ... 73

38. Tampilan Kendali I/O 1, port I/O sebagai input ... 76

39. Tampilan Kendali I/O 2, port I/O sebagai output ... 80

40. Tampilan Kendali I/O 3, port I/O sebagai input-output ... 83

41. Slot ISA pada komputer ... 88

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Teknologi perangkat kontrol mengalami perkembangan sangat pesat, berkembang dari masa ke masa seiring dengan meningkatnya kemampuan dan kebutuhan hidup manusia. Seiring dengan makin banyaknya kebutuhan manusia tersebut, dibutuhkan suatu peralatan yang bersifat pengontrolan untuk dapat membantu pekerjaan manusia. Dengan terus berkembangnya dunia teknologi ini akan terus menciptakan suatu peralatan-peralatan canggih dan meninggalkan peralatan yang sudah lama atau ketinggalan jaman. Begitu juga dalam dunia komputer, komputer-komputer lama seperti komputer pentium I, II, dan III telah ditinggalkan para konsumen yang beralih ke jenis komputer dengan spesifikasi yang lebih canggih seperti Dual Core, Core 2 Duo, maupun Centrino. Dengan adanya pengadaan alat yang lebih canggih ini maka dibutuhkan juga pendanaan yang lebih besar juga sehingga tidak semua kalangan masyarakat dapat menikmati kecanggihannya.

Berangkat dari keadaan yang seperti inilah dibutuhkan suatu desain alat yang tidak perlu memiliki spesifikasi-spesifikasi yang canggih namun dapat melakukan pekerjaan pengontrolan yang baik. Dengan memanfaatkan peralatan-peralatan

lama dan bernilai murah seperti komputer pentium III, didesain suatu kartu komputer berbasis multi I/O (input/output) yang dapat diprogram sesuai dengan keperluan konsumen. Telah diketahui bersama bahwa komputer dapat dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan, diantaranya sebagai pusat pengontrolan peralatan-peralatan tertentu yang diantarmukakan pada port masukan dan port keluaran (I/O port). Dengan adanya kartu komputer multi I/O yang dapat diprogram ini, para konsumen dapat dengan leluasa memanfaatkannya untuk kebutuhan pengendalian sesuai kebutuhan seperti pengendalian sistem penerangan pada gedung bertingkat.

Selama ini pengendalian sistem penerangan pada gedung bertingkat dilakukan secara manual, yaitu pengguna naik turun gedung kemudian memasuki ruang untuk menghidupkan atau mematikan lampu sesuai keperluannya melalui saklar lampu yang ada. Pada gedung yang cukup besar dan bertingkat akan terjadi pemakaian energi listrik yang tidak perlu jika pengguna lupa mematikan sistem penerangannya. Hal lain juga dapat terjadi misalnya pengguna ingin memasuki ruang tinggalnya sementara sistem penerangannya belum menyala. Hal ini sangatlah tidak efektif mengingat perkembangan dunia teknologi yang semakin canggih. Dalam keadaan seperti inilah kartu ini dapat dimanfaatkan untuk situasi tersebut. Kartu komputer ini ditanamkan pada sistem komputer yang ada di gedung tersebut sehingga para pengguna dapat melakukan aksi kontrol terhadap penerangan gedung tersebut dengan memanfaatkan jaringan LAN yang ada. Pemanfaatan kartu ini sangatlah efektif serta ekonomis mengingat komputer yang digunakan untuk mengendalikannya berspesifikasi rendah dan berharga murah namun dapat melakukan aksi kontrol yang cukup baik.

3

Disamping itu juga kartu komputer ini dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan yang berbasis komputer tergantung kebutuhan pengguna atau konsumen. Dengan demikian para konsumen dapat berkreasi untuk menciptakan suatu aksi kontrol dengan telah adanya suatu kartu komputer yang siap pakai ini.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan kartu komputer baru yang dapat diprogram yang memiliki fasilitas multi input/output (48 I/O) yang berbasis PPI 8255.

C. Manfaat Penelitian

Memberikan suatu kontribusi dalam dunia komputerisasi dalam melakukan aksi kontrol terhadap suatu plant. Dengan adanya kartu ini diharapkan para pengguna dapat berkreasi dalam memanfaatkan kartu ini sesuai kebutuhannya terutama dalam kebutuhan yang berbasis komputer.

D. Permasalahan

Suatu rangkaian kendali elektronik atau piranti luar lainnya dapat dihubungkan dengan sebuah komputer melalui suatu slot ekspansi yang disediakan oleh komputer. Pada jenis komputer IBM PC menyediakan beberapa slot ekspansi seperti slot ISA. Untuk menciptakan suatu kartu komputer dibutuhkan proses pengantarmukaan (interface) antara kartu dengan komputer melalui slot ISA. Dalam hal ini pengantarmukaan dilakukan oleh PPI 8255, namun jumlah PPI yang digunakan disini berjumlah lebih dari satu karena akan diciptakan suatu kartu multi I/O. Untuk itu dibutuhkan suatu perancangan baru yang dapat mengatur komunikasi penggantarmukaan beberapa PPI dengan slot ISA.

E. Batasan Masalah

1. Penelitian ini dibatasi hanya sampai pembuatan kartu komputer berbasis PPI 8255 multi I/O yaitu 48 I/O yang bisa diprogram. Pengaplikasian penggunaan kartu ini tidak dibahas dalam penelitian ini.

2. Komputer yang digunakan dibatasi hanya pada komputer yang menyediakan slot ekspansi semacam slot ISA 16-bit.

5

F. Hipotesis

Penggabungan beberapa PPI 8255 dapat dilakukan dengan pemberian alamat yang berbeda-beda pada masing-masing PPI 8255 dengan memanfaatkan fungsi dari rangkaian pendekoder sehingga dapat dihasilkan kartu komputer multi I/O.

G. Sistematika Penulisan

Dalam rangka penulisan skripsi ini, disusun suatu sistematika penulisan dengan membaginya menjadi beberapa bab. Susunan sistematika tersebut adalah:

BAB I. PENDAHULUAN : Menjelaskan tentang latar belakang permasalahan, perumusan masalah, tujuan dilakukannya penelitian, manfaat yang dapat diberikan, ruang lingkup pembahasaan, hipotesis, dan sistematika penulisan.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA : Menjelaskan mengenai Sistem Kendali On-Off, Arsitekstur Sistem Komputer, teori dasar mengenai slot ISA, IC PPI 8255, serta IC 74LS138 sebagai dekoder.

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN : Bagian ini akan menjelaskan metode yang digunakan dalam proses perancangan dan pembuatan kartu komputer.

BAB 4. HASIL PERANCANGAN DAN PEMBAHASAN : Bagian ini berisi hasil akhir dari perancangan, tahapan pembuatan kartu komputer, serta pengujian kartu komputer yang telah dihasilkan.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN : Bab ini akan menyimpulkan semua kegiatan dan hasil-hasil yang diperoleh selama proses perancangan dan pembuatan alat. Diberikan juga saran-saran yang perlu dipertimbangakan dalam upaya pengembangan lebih lanjut.

II.

TINJAUAN PUSTAKA

A. Pengantar Sistem Kendali

Sistem kendali adalah suatu sistem yang keluaran sistemnya dikendalikan pada suatu nilai tertentu atau untuk mengubah beberapa ketentuan yang telah ditetapkan oleh masukan ke sistem. Sebagai contoh adalah sebuah kendali suhu pada sistem pusat pemanasan di sebuah rumah, mempunyai masukan dari thermostat atau panel kendali yang telah ditentukan suhunya dan menghasilkan keluaran berupa suhu aktual. Suhu ini diatur dengan sistem kendali sehingga sesuai dengan nilai yang ditentukan oleh masukan pada sistem.

Sebuah model adalah sesuatu yang berfungsi untuk mengubah beberapa hubungan dari setting aktual menjadi bentuk lain dengan catatan peralihan hanya pada hubungan yang sesuai. Sebagai contoh adalah peta hanya menggunakan alih-hubungan termasuk jarak dan lokasi, bukan alih-alih-hubungan polusi udara atau kebisingan sebuah negara.

Secara umum sistem kendali dapat dikelompokan sebagai berikut: a. Dengan operator (manual) dan otomatik

c. Kontinu (analog) dan diskontinu (diskrit) d. Servo dan regulator

e. Menurut sumber penggerak: elektris, pneumatis (udara, angin), hidrolis (cairan) dan mekanis.

1. Manual dan otomatis

Pengontrolan secara manual adalah pengontrolan yang dilakukan oleh manusia yang bertindak sebagai operator, sedangkan pengontrolan secara otomatis adalah pengontrolan yang dilakukan oleh mesin-mesin/peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya di bawah pengawasan manusia.

Pengontrolan secara manual banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari seperti pada penyetelan suara radio, televisi, pengaturan cahaya layar televisi, pengaturan aliran air melalui keran, pengaturan kecepatan kendaraan, dan lain-lain; sedangkan pengontrolan secara otomatis banyak ditemui dalam proses industri, pengendalian pesawat, pembangkit tenaga listrik dan lain-lain. Sebagai contoh adalah pengaturan aliran, temperature dan tekanan dengan menggunakan katup pengatur, pengontrolan suhu ruangan oleh thermostat, pengontrolan daya listrik oleh relay, circuit breaker (pemutus arus) dan lain-lain.

2. Jaringan terbuka dan tertutup

Bentuk dasar sistem kendali dibagi menjadi dua bentuk yaitu sistem kendali kalang-terbuka dan sistem kendali kalang-tertutup. Pada sistem kalang-terbuka,

9

masukan sistem berbasis pengalaman untuk memberikan nilai keluaran yang diinginkan, dalam hal ini keluaran tidak dapat dimodifikasi untuk mengatasi perubahan kondisi. Sedangkan pada sistem kalang-tertutup sebuah isyarat dari keluaran diumpan-balikan ke masukan dan digunakan untuk mengubah masukan sehingga keluaran dipertahankan pada posisi ajeg dengan mengabaikan pada beberapa perubahan kondisi. Secara diagram kotak, perbedaan antara sistem kalang-terbuka dan sistem kalang-tertutup dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 1. Sebuah contoh sistem kendali (a) sistem kendali kalang-terbuka (b) sistem kendali kalang-tertutup (Sumber: Sri Ratna Sulistiyanti, FX. Arinto Setyawan. 2006)

Sebuah sistem kalang-terbuka terdiri dari sejumlah subsistem dasar yang disusun seperti pada gambar 2, subsistem-subsistem tersebut adalah:

1. elemen kendali, elemen ini menentukan aksi yang akan dilakukan sebagai masukan sistem kendali

2. elemen pengoreksi, elemen ini menanggapi masukan dari elemen kendali dan mulai aksi untuk mengubah peubah yang dikendalikan untuk nilai acuan

3. proses, proses atau plant adalah sistem suatu variabel dikendalikan

Sebuah sistem kalang-tertutup terdiri dari sejumlah subsistem dasar yang disusun seperti pada gambar 3, subsistem-subsistem tersebut adalah:

1. elemen pembanding, elemen ini membandingkan nilai variabel acuan yang dikendalikan dengan nilai yang dicapai dan menghasilkan sebuah galat isyarat yang mengindikasikan besar selisih antara nilai yang dicapai dengan nilai acuan

2. elemen kendali adalah elemen yang menentukan aksi yang harus dilakukan untuk mengatasi galat yang terjadi

3. elemen koreksi, elemen ini berfungsi untuk menghasilkan sebuah perubahan di dalam proses untuk menghilangkan galat dan sering pula disebut sebagai aktuator

4. elemen proses, proses atau plant adalah sistem dengan suatu peubah dikendalikan

5. elemen pengukuran, elemen ini menghasilkan sebuah isyarat yang berhubungan dengan kondisi peubah yang dikendalikan dan

11

memberikan isyarat umpan-balik ke elemen pembanding untuk menentukan aksi jika terjadi sebuah galat.

Gambar 2. Subsistem pada sebuah sistem kendali kalang-terbuka (Sumber: Sri Ratna Sulistiyanti FX. Arinto Setyawan. 2006)

Gambar 3. Subsistem pada sebuah sistem kendali kalang-tertutup (Sumber: Sri Ratna Sulistiyanti, FX. Arinto Setyawan. 2006)

3. Kontinu dan Diskontinu

a. Kontinu (analog)

Pengontrolan jenis ini dapat dibagi:

1. Kesebandingan (proporsional), P (control): dimana keluaran sebanding dengan penyimpangan (deviasi). Contohnya adalah pengontrolan uap melaui katup, transmitter tekanan.

2. Integral (I): Keluaran selalu berubah selama terjadi deviasi dan kecepatan perubahan keluaran tersebut sebanding dengan penyimpangan. Misalnya level cairan di dalam tangki, sistem tekanan gas. Karena keluaran yang selalu berubah ini, tipe ini

disebut juga “proportional speed floating control”

3. Derivatif (D): Pengendali bentuk derivative mempunyai keluaran yang sebanding dengan galat e terhadap waktu

4. Kombinasi P, I, D.

Pengontrolan tipe integral dan derivatif jarang dipakai secara tersendiri, tetapi digabungkan dengan jenis proporsional untuk menghilangkan keragu-raguan jika jenis proporsional ini memerlukan karakteristik yang stabil. Dengan penggabungan akan diperoleh suatu sistem kontrol yang lebih stabil sehingga sensitivitas atau kecepatan responnya akan menjadi lebih besar.

b. Digital (diskrit)

Pengontrolan ini dilakukan oleh komponen-komponen diskrit dan dapat dibagi atas:

1. pengontrolan dengan dua posisi (bang-bang control), misalnya rele, thermostat, level, saklar ON-OFF. Jenis ini bersifat isolasi

2. posisi ganda, misalnya saklar pemilih (selector switch). Keuntungannya cenderung mengurangi isolasi

13

4. Servo dan regulator

Servo merupakan sistem kendali yang berumpan balik dengan keluaran berupa posisi, kecepatan atau percepatan. Regulator merupakan bentuk lain dari servo. Perbedaan utama adalah bahwa pada regulator diberikan sinyal tambahan sehingga akan menghasilkan output yang berbeda dengan servo. Istilah regulator diperoleh dari pemakaiannya mula-mula, yaitu sebagai pengontrol kecepatan dan tegangan. Blok diagram (gambar 4 dan 5) berikut ini menunjukan perbedaan antara servo dan regulator.

Gambar 4. Servo Gambar 5. Regulator

Secara garis besar, sistem kendali jika ditinjau dari ketelitian dan kestabilan sistem dapat dibagi atas dua bagian, yaitu :

1. Sistem kendali dengan menggunakan PID kontroller

Sistem Kendali On-off

Pada sistem kontrol ON-OFF, elemen pembangkit hanya memiliki dua posisi, yaitu ON dan OFF. Kontrol ON-OFF memiliki karakteristik sinyal keluaran dari kontroler u(t) tetap pada salah satu nilai maksimum atau minimum tergantung pada sinyal pembangkit kesalahan positif atau negatif. Diagram blok Sistem Kendali ON-OFF yang memiliki masukan e(t) dan keluaran u(t), ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 6. Diagram Blok Sistem Kendali ON-OFF

Aksi kontrol ON-OFF ditunjukkan pada persamaan berikut:

Persamaan diatas memiliki nilai U1 dan U2 yang konstan. Nilai minimum U2 dapat sebesar nol atau - U1. Pada sistem kontrol tertutup (close loop), sinyal e(t) merupakan sinyal kesalahan aktuasi (error) sebesar selisih antara sinyal input dengan sinyal umpan balik.

15

Mikroprosesor dapat digunakan sebagai pengendali sistem kendali on-off. Secara umum sistem kendali on-off berbasis mikroprosesor dapat digambarkan seperti blok sebagai berikut.

Gambar 7. Blok diagram kendali on-off berbasis mikroprosesor (Sumber: William Stallings. 1996)

Transduser digunakan untuk mengkonversi besaran tertentu menjadi tegangan yang umumnya berupa sinyal analog. Agar sinyal analog yang dihasilkan transduser ini dapat terbaca oleh mikroprosesor, maka ia harus diubah dahulu menjadi sinyal digital. Rangkaian elektronika yang dapat mengkonversi sinyal analog menjadi sinyal digital adalah ADC. Data yang telah dikonversi oleh ADC akan diolah lebih lanjut oleh mikroprosesor untuk meng"on"kan atau meng"off"kan plant kita. Adapun fungsi driver pada sistem kendali berbasis mikroprosesor adalah sebagai penguat untuk meng"on"kan atau meng"off"kan sistem yang umumnya mempunyai tegangan dan catu daya yang besar sehingga dapat dikendalikan oleh mikroprosesor yang mempunyai tegangan keluaran yang kecil (5V). MEMORI CPU CLOCK PORT I/O PARA LEL DRIVER ADC PLANT TRANSDUCER

B. Arsitektur Sistem Komputer

Komputer adalah sebuah entitas yang berinteraksi dengan cara tertentu dengan dunia (lingkungan luar). Secara umum seluruh kaitan (linkage)-nya dengan dunia luar dapat diklasifikasikan sebagai perangkat peripheral atau saluran komunikasi. Terdapat 4 (empat) struktur utama komputer:

1. Central Processing Unit (CPU): Mengontrol operasi komputer dan membentuk fungsi-fungsi pengolahan datanya.

2. Memori utama: Menyimpan data

3. I/O: Memindahkan data antara komputer dengan lingkungan luarnya 4. System Interconnection: Beberapa mekanisme komunikasi antara CPU,

memori utama, dan I/O

Adapun komponen-komponen struktur utama dari CPU:

1. Control Unit: Mengontrol operasi CPU dan pada gilirannya mengontrol komputer

2. Arithmetic and Logic Unit (ALU): Membentuk fungsi-fungsi pengolahan data komputer

3. Register: Sebagai penyimpan internal bagi CPU

4. CPU Interconnection: Sejumlah mekanisme komunikasi antara control

17

1. Struktur Interkoneksi

Sebuah komputer terdiri dari sekumpulan komponen-komponen atau modul-modul tiga jenis dasar (CPU, memori, dan I/O) yang saling berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Akibatnya, sebuah komputer merupakan suatu jaringan dari modul-modul dasar. Dengan demikian, harus terdapat lintasan untuk menghubungkan berbagai modul tersebut. Kumpulan lintasan yang menghubungkan berbagai modul disebut struktur interkoneksi. Rancangan struktur ini akan tergantung pada pertukaran data yang harus dibuat antara modul-modul. Gambar 8 menjelaskan jenis pertukaran yang diperlukan dengan mengindikasikan bentuk-bentuk utama input dan output bagi masing-masing jenis modul:

 Memori: Umumnya modul memori terdiri dari N word yang memiliki panjang yang sama. Masing-masing word diberi alamat numerik yang unik

(0, 1, …., N – 1). Sebuah word data dapat dibaca dari memori atau ditulis ke memori. Sifat operasinya ditandai dengan sinyal-sinyal kontrol Read dan Write. Lokasi bagi operasi dispesifikasikan oleh sebuah alamat.

 Modul I/O: Berdasarkan pandangan internal (sistem komputer), I/O berfungsi sama dengan memori. Terdapat dua buah operasi, baca dan tulis. Selain itu modul-modul I/O dapat mengontrol lebih dari satu perangkat eksternal. Kita dapat mengaitkan setiap interface ke perangkat eksternal sebagai sebuah port dan memberikan alamat yang unik (misalnya, 0, 1,

…., M-1) ke masing-masing port tersebut. Disamping itu terdapat pula lintasan-lintasan data eksternal bagi input dan output data dengan suatu

perangkat eksternal. Terakhir, modul I/O dapat mengirimkan sinyal-sinyal ke interrupt ke CPU.

 CPU: CPU membaca instruksi dan data, menulis data setelah diolah, dan menggunakan sinyal-sinyal kontrol untuk mengontrol operasi sistem secara keseluruhan. CPU juga menerima sinyal-sinyal interrupt.

Data di atas mendefinisikan data yang akan dipertukarkan. Struktur interkoneksi harus mendukung jenis perpindahan berikut:

 Memori ke CPU: CPU membaca sebuah instruksi atau satuan data dari memori

 CPU ke memori: CPU menuliskan sebuah satuan data ke memori

 I/O ke CPU: CPU membaca data dari perangkat I/O melalui sebuah modul I/O

 CPU ke I/O: CPU mengirimkan data ke perangkat I/O

 I/O ke Memori atau dari Memori: Bagi kedua kasus ini, sebuah modul I/O diizinkan untuk salling bertukar data secara langsung dengan memori, yaitu tanpa melalui CPU dengan menggunakan direct memory access (DMA)

19

Gambar 8. Modul-modul komputer (Sumber: Albert Paul Malvino.1996)

Rea Memori N Words 0

.

.

.

.

N-1 Address Data Data Write

I/O Module

M Port

Internal data External data Interrupt Address Internal data External data Read Write

CPU

Control signal Data Instructions Data Interrupt signal

2. Interkoneksi Bus

Bus merupakan lintasan komunikasi yang menghubungkan dua atau lebih perangkat. Karakteristik penting sebuah bus adalah bahwa bus merupakan media transmisi yang dapat digunakan bersama. Sejumlah perangkat yang terhubung ke bus, dan suatu signal yang ditransmisikan oleh salah satu perangkat ini dapat diterima oleh salah satu perangkat yang terhubung ke bus. Bila dua buah perangkat melakukan transmisi dalam waktu yang bersamaan, maka sinyal-sinyalnya akan bertumpang tindih dan menjadi rusak. Dengan demikian, hanya sebuah perangkat saja yang akan berhasil melakukan transmisi pada waktu tertentu.

Umumnya sebuah bus terdiri dari sejumlah lintasan komunikasi atau saluran. Masing-masing saluran dapat menstransmisikan sinyal yang menunjukan biner 1 dan 0. Serangkaian digit biner dapat ditransmisikan melalui saluran tunggal. Dengan mengumpulkannya, beberapa saluran dari sebuah bus dapat digunakan menstransmisikan digit biner secara bersamaan (paralel). Misalnya sebuah satuan data 8-bit dapat ditransmisikan melalui bus delapan saluran.

Sistem komputer terdiri dari sejumlah bus yang berlainan yang menyediakan jalan antara dua buah komponen pada bermacam-macam tingkatan hierarki sistem komputer. Sebuah bus yang menghubungkan komponen-komponen utama komputer (CPU, memori, I/O) disebut bus sistem. Struktur interkoneksi komputer yang umum ditemukan didasarkan pada penggunaan satu bus sitem atau lebih.

21

Gambar 9. Pola interkoneksi bus (Sumber: Albert Paul Malvino.1996)

3. Struktur Bus

Biasanya sebuah bus sistem terdiri dari 50 hingga 100 saluran yang terpisah. Masing-masing saluran ditandai dengan arti dan fungsi khusus. Walaupun terdapat sejumlah rancangan bus yang berlainan, fungsi saluran bus dapat diklasifikasikan menjadi tiga (3) kelompok ( Gambar 9): data, alamat, dan saluran kontrol. Selain itu mungkin terdapat saluran distribusi daya yang memberikan kebutuhan daya bagi modul yang terhubung.

Saluran data memberikan lintasan bagi perpindahan data antara dua modul sistem. Saluran-saluran ini secara kolektif disebut bus data. Umumnya bus data terdiri dari 8, 16, 32 saluran, jumlah saluran dikaitkan dengan lebar bus data. Karena pada saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat dipindahkan pada suatu saat. Lebar bus data merupakan faktor penting dalam menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Misalnya, bila bus data lebarnya 8 bit, dan setiap instruksinya panjangnya 16 bit, maka CPU harus dua kali mengakses modul memori dalam setiap siklus instruksinya.

Saluran alamat digunakan untuk menandakan sumber atau tujuan data pada bus data. Misalnya CPU akan membaca sebuah word (8, 16, 32 bit) data dari memori, maka CPU akan menaruh alamat word yang dimaksudkan pada saluran alamat. Jelas, lebar bus alamat menentukan kapasitas memori maksimum sistem. Selain itu, umumnya saluran alamat juga dipakai untuk mengalamati port-port I/O. Biasanya bit-bit berorde lebih tinggi dipakai untuk memilih lokasi memori atau port I/O pada modul. Misalnya pada bus 8-bit, alamat 01111111 dan di bawahnya dapat mereferensi lokasi-lokasi di dalam modul memori (modul 0) dengan 128 word memori, dan alamat 10000000 dan di atasnya berkaitan dengan perangkat-perangkat yang terhubung dengan sebuah modul I/O (modul 1).

Saluran kontrol digunakan untuk mengontrol akses ke saluran alamat dan penggunaan data dan saluran alamat. Karena data dan saluran alamat dipakai bersama oleh seluruh komponen, maka harus ada alat untuk mengontrol penggunaannya. Sinyal-sinyal kontrol melakukan transmisi baik perintah maupun informasi pewaktuan di antara modul-modul sistem. Sinyal-sinyal perintah menspesifikasikan operasi-operasi yang akan dibentuk. Umumnya saluran kontrol meliputi:

 Memory Write: Menyebabkan data pada bus akan dituliskan ke dalam lokasi alamat

 Memory Read: Menyebabkan data dari lokasi alamat ditempatkan pada bus

 I/O Write: Menyebabkan data pada bus di-output-kan ke port I/O yang beralamat

23

 I/O Read: Menyebabkan data dari port I/O yang beralamat ditempatkan pada bus

 Transfer ACK: Menunjukann bahwa data telah diterima dari bus atau telah ditempatkan pada bus

 Bus request: menunjukan bahwa modul memerlukan control bus

 Bus Grant: menunjukan bahwa modul yang melakukan request telah diberi hak mengontrol bus

 Interrupt Request: menandakan bahwa sebuah interrupt ditangguhkan

 Interrupt ACK: memberitahukan bahwa interrupt yang ditangguhkan telah diketahui

 Clock: Digunakan untuk mensinkronkan operasi-operasi

 Reset: menginisialisasi seluruh modul

4. Bus ISA

Bus ISA (Industry Standard Architecture) adalah sebuah arsitektur bus dengan bus data selebar 8-bit yang diperkenalkan dalam IBM PC 5150 pada tanggal 12 Agustus 1981. Bus ISA diperbaharui dengan menambahkan bus data selebar menjadi 16-bit pada IBM PC/AT pada tahun 1984, sehingga jenis bus ISA yang beredar pun terbagi menjadi dua bagian, yakni ISA 16-bit dan ISA 8-bit. ISA merupakan bus dasar dan paling umum digunakan dalam komputer IBM PC hingga tahun 1995, sebelum akhirnya digantikan oleh bus PCI yang diluncurkan pada tahun 1992.

ISA 8-bit

Bus ISA 8-bit merupakan varian dari bus ISA, dengan bus data selebar 8-bit, yang digunakan dalam IBM PC 5150 (model PC awal). Bus ini telah ditinggalkan pada sistem-sistem modern ke atas tapi sistem-sistem Intel 286/386 masih memilikinya. Kecepatan bus ini adalah 4.77 MHz (sama seperti halnya prosesor Intel 8088 dalam IBM PC), sebelum ditingkatkan menjadi 8.33 MHz pada IBM PC/AT. Karena memiliki bandwidth 8-bit, maka transfer rate maksimum yang dimilikinya hanyalah 4.77 Mbyte/detik atau 8.33 Mbyte/detik. Meskipun memiliki transfer rate yang lamban, bus ini termasuk mencukupi kebutuhan saat itu, karena bus-bus I/O semacam serial port, parallel port, kontrolir floppy disk, kontrolir keyboard dan lainnya sangat lambat. Slot ini memiliki 62 konektor.

Meski desainnya sederhana, IBM tidak langsung mempublikasikan spesifikasinya saat diluncurkan tahun 1981, tetapi harus menunggu hingga tahun 1987, sehingga para manufaktur perangkat pendukung agak kerepotan membuat perangkat berbasis ISA 8-bit.

ISA 16-bit

Bus ISA 16-bit adalah sebuah bus ISA yang memiliki bandwidth 16-bit, sehingga mengizinkan transfer rate dua kali lebih cepat dibandingkan dengan ISA 8-bit pada kecepatan yang sama. Bus ini diperkenalkan pada tahun 1984, ketika IBM merilis IBM PC/AT dengan mikroprosesor Intel 80286 di dalamnya. Mengapa IBM meningkatkan ISA menjadi 16 bit adalah karena Intel 80286 memiliki bus data yang memiliki lebar 16-bit, sehingga komunikasi antara prosesor, memori,

25

dan motherboard harus dilakukan dalam ordinal 16-bit. Meski prosesor ini dapat diinstalasikan di atas motherboard yang memiliki bus I/O dengan bandwidth 8-bit, hal ini dapat menyebabkan terjadinya bottleneck pada bus sistem yang bersangkutan.

Daripada membuat bus I/O yang baru, IBM ternyata hanya merombak sedikit saja dari desain ISA 8-bit yang lama, yakni dengan menambahkan konektor ekstensi 16-bit (yang menambahkan 36 konektor, sehingga menjadi 98 konektor), yang pertama kali diluncurkan pada Agustus tahun 1984, tahun yang sama saat IBM PC/AT diluncurkan. Ini juga menjadi sebab mengapa ISA 16-bit disebut sebagai AT-bus. Hal ini memang membuat interferensi dengan beberapa kartu ISA 8-bit, sehingga IBM pun meninggalkan desain ini, ke sebuah desain dimana dua slot tersebut digabung menjadi satu slot.

Gambar 10. Konfigurasi pin male kartu komputer (Sumber: http://www.hardwarebook.info/ISA)

Gambar 11. Konfigurasi pin female slot ISA 16-bit (Sumber: http://www.hardwarebook.info/ISA)

PCI

PCI (kepanjangan dari bahasa Inggris: Peripheral Component Interconnect) adalah bus yang didesain untuk menangani beberapa perangkat keras. Standar bus PCI ini dikembangkan oleh konsorsium PCI Special Interest Group yang dibentuk oleh Intel Coorporation dan beberapa perusahaan lainnya, pada tahun 1992. Tujuan dibentuknya bus ini adalah untuk menggantikan Bus ISA/EISA yang sebelumnya digunakan dalam komputer IBM PC atau kompatibelnya.

Komputer lama menggunakan slot ISA, yang merupakan bus yang lamban. Sejak kemunculannya sekitar tahun 1992, bus PCI masih digunakan sampai sekarang, hingga keluar versi terbarunya yaitu PCI Express (add-on).

C. IC Decoder

Sebuah Decoder adalah rangkaian logika yang menerima input-input biner dan mengaktifkan salah satu output-nya sesuai dengan urutan biner input-nya. Blok Diagram dari rangkaian Decoder diberikan pada gambar di bawah:

27

Gambar 12. Blok diagram rangkaian decoder (Sumber: hhtp//labdasar.ee.itb.ac.id)

Beberapa rangkaian decoder yang sering dijumpai adalah decoder 3x8 ( 3 bit input dan 8 output line), decoder 4x16, decoder BCD to Decimal (4 bit input dan 10 output line), decoder BCD to 7 segment (4 bit input dan 8 output line). Khusus untuk BCD to 7 segment mempunyai prinsip kerja yang berbeda dengan decoder-decoder yang lain, dimana kombinasi dari setiap inputnya dapat mengaktifkan beberapa output line-nya (bukan salah satu line). Salah satu jenis IC Decoder adalah 74LS138. IC ini mempunyai 3 input biner dan 8 output, dimana nilai

output adalah ‘1’ untuk salah satu dari ke 8 jenis kombinasi inputnya. Tabel Kebenaran sebuah Decoder 3 x 8 (74LS138) ditunjukkan pada tabel berikut:

Tabel 1. Tabel kebenaran IC Decoder

INPUT OUTPUT

C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

L L L L H H H H H H H

L L H H L H H H H H H

L H L H H L H H H H H

L H H H H H L H H H H

H L L H H H H L H H H

H L H H H H H H L H H

H H L H H H H H H L H

Berdasarkan output dari Tabel Kebenaran di atas, dibuat rangkaian decoder yang merupakan aplikasi dari gerbang AND, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.

Gambar 13. Rangkaian Decoder 3x8 (Sumber: hhtp//labdasar.ee.itb.ac.id)

29

D. PPI 8255 (Programmable Peripheral Interface)

PPI 8255 adalah IC yang dirancang untuk membuat port masukan dan keluaran paralel, IC ini mempunyai 24 bit I/O yang terorganisir menjadi 3 port 8 bit ( 24 jalur ) dengan nama Port A, Port B, dan Port C.

Gambar 15. Pin IC PPI 8255

(Sumber: http//opi.110mb.com/opihomepage/ppi_8255.htm)

Konfigurasi dari 24 jalur I/O ini bisa digunakan untuk masukan, keluaran, ataupun bidirectional ( dua arah ). Pada I/O yang dikontrol secara software akan lebih mudah bila dibandingkan dengan pengontrolan secara hardware.

1. Deskripsi fungsi 8255 a. Data bus buffer

Buffer bidirectional theree state ini digunakan untuk antar muka 8255 ke sistem bus data, data dikirim dan diterima oleh buffer berdasarkan eksekusi input atau output dari CPU. Kata kontrol dan status informasi juga dikirimkan melalui buffer data bus.

b. Read/Write dan kontrol logik.

Fungsi dari blok ini adalah untuk mengatur semua pengiriman baik internal maupun eksternal dari data dan kata kontrol. Blok ini menerima input dari alamat CPU dan bus kontrol dan selanjutnya blok ini mengirimkan perintah ke kedua group kontrol.

c. Chip Select

Chip Select, logika low pada pin input ini maka komunikasi antara 8255 dan CPU akan enable.

d. Read

Read, logika low pada pin input ini maka 8255 akan mengirimkan data atau status informasi ke CPU pada bus data.

e. Write

Logika low pada pin input ini maka CPU dapat menulis data atau kata kontrol ke 8255

31

f. A0 dan A1

Port select 0 dan port select 1, sinyal input ini berhubungan dengan input RD dan WR, mengontrol pemilihan satu dari tiga port atau register kontrol pin tersebut umumnya dihubungkan ke least significant bus dari bus addres (A0 dan A1)

g. Reset

Logika high pada pin input ini akan menyebabkan reset pada register kontrol dan semua port (A,B,C) akan berfungsi dalam mode input.

h. Port A,B dan C

8255 terdiri dari tiga buah port 8 bit (A,B dan C). semuanya dapat dikonfigurasikan dalam berbagai variasi fungsi bergantung pada sistem software yang diberikan.

Port A (PA0-PA7). 8 bit data Output latch buffer dan 8 bit data input latch.

Port B (PB0-PB7). 8 bit data Output latch buffer dan 8 bit data input latch.

Port C (PC0-PC7). 8 bit data Output latch buffer dan 8 bit data input latch.

Tiap 4 bit port terdiri dari 4 bit latch dan dapat digunakan untuk sinyal output kontrol dan sinyal input status.

Tabel 2. Operasi dasar PPI 8255

2. Group Control

Group control dibagi menjadi 2 group, yaitu group A dan group B. Group tersebut menerima Read/Write Control.

Group Control A digunakan :

a. Mengatur port A yang bias disetting sebagai input/output latch buffer

b. Mengatur 4 upper bit (C4..C7), port C sebagai input buffer atau output latch/buffer jika bekerja pada mode 0.

c. Mengatur 4 upper bit (C4..C7), port C sebagai control group A jika bekerja pada mode 1 atau 2.

A1 A0 RD WR CS Operasi Read/Write 0 0 0 1 0 Port A --> Data Bus 0 1 0 1 0 Port B --> Data Bus 1 0 0 1 0 Port C --> Data Bus 0 0 1 0 0 Data Bus --> Port A 0 1 1 0 0 Data Bus --> Port B 1 1 1 0 0 Data Bus --> Port C x x x x 1 Data Bus --> Three State

1 1 0 1 0 Illegal Condition

33

Group Control B digunakan :

a. Mengatur port B yang bisa disetting sebagai input/output latch buffer

b. Mengatur 4 lower bit (C0..C3), port C sebagai input buffer atau output latch/ buffer jika bekerja pada mode 0

c. Mengatur 4 lower bit (C0..C3), port C sebagai control group B jika bekerja pada mode 1 atau 2

3. Mode/Protokol komunikasi

Transfer data pada PPI 8255 dibagai menjadi 3 protokol komunikasi: 1. Mode 0 (Simple protocol)/Basic input-output

Transfer data yang tidak memerlukan sinyal khusus yang menandakan apakah telah terjadi transfer data atau belum. Semua Port I/O dipakai sebagai Input

dan Output. Tidak diperlukan sinyal “ Handshake “. Data langsung ditulis atau

dibaca dari port yang bersangkutan. Fungsi dasar dari 8255 mode 0 adalah :

– Dua Port-8 bit (Port A & B) serta 2 Port - 4 bit (Port c).

– Setiap Port dapat dipakai sebagai input atau output.

– Output di-latch (ditahan); input tidak di-latch (ditahan).

– Menyediakan 16 kombinasi konfigurasi input/output pada mode ini.

2. Mode 1 (Single handshaking protocol)/Strobed input-output

Metode pentransferan data parallel dimana data tidak siap setiap saat. Untuk memberikan tanda dari/ke mikroprosesor, maka PPI akan memberi sinyal “strobe” yang menyatakan data telah siap dikirim/diterima. Sebagai penyalur data I/O dari

atau ke port yang dimaksud yang berhubungan dengan sinyal strobe (sinyal

kontrol) memakai aturan “Handshake”. Port A dan Port B dipakai untuk jalur

transfer data. Port C untuk menghasilkan atau menerima sinyal “Handshake” tersebut.

Definisi fungsional dari mode 1 adalah :

– 2 kelompok sinyal kontrol dengan Handshake.

– Tiap kelompok terdiri dari satu buah port data 8 bit (port A atau B) dan satu buah port kontrol/data 4 bit.

– Port data-8 bit dapat digunakan sebagai input ataupun output. Keduanya dapat di- latch.

– 4 Port lainnya (4 bit) dipakai untuk port kontrol/status dari port data 8 bit. 1 bit lagi dipakai untuk port data input/output. Transfer data semacam ini bisa kita lihat pada printer. Cara kerjanya sebagai berikut:

Mikroprosesor mengeluarkan sinyal strobe ke printer seolah-olah

memberitahukan ini ‘ada data untukmu, terimalah’. Jika printer telah menerima

data maka printer memberikan sinyal acknowledge ke mikroprosesor, seolah-olah

memberitahukan ‘data sudah saya terima’.

3. Mode 2 (Double handshaking protocol)/Bi-directional bus

Metode pentransferan data parallel yang menggunakan data handshaking, dimana mikroprosesor dan PPI akan saling berkomunikasi dengan memberi sinyal yang menyatakan bahwa data telah siap dikirim dan data telah diterima. Mode ini setiap data port membutuhkan 5 sinyal kontrol sehingga hanya kontrol grup A

35

yang terdapat pada mode ini.Fungsinya mirip dengan mode 1, hanya arah datanya Bidirectional (Dua arah).

Fungsi dasar dari mode 2 :

• Digunakan hanya dalam grup A.

• Sebuah port bus 8 bit Bidirectional (port A) dan 5 bit port kontrol

(port c).

• Data input dan output di-latch.

Transfer data semacam ini menggunakan aturan sebagai berikut:

Mikroprosesor sebagai pengirim mengeluarkan sinyal strobe low seolah-olah

mengatakan ke printer ‘anda siap dikirim data?’ Jika printer siap maka printer sebagai penerima data mengeluarkan sinyal acknowledge high seolah-olah mengatakan ke mikroprosesor ‘ya saya siap!’ Setelah ada persetujuan, mikroprosesor mengeluarkan sinyal strobe high diikuti dengan pengiriman data seolah-olah mengatakan ‘ini data untukmu!’ Jika data telah ditansfer printer mengeluarkan sinyal acknowledge low seolah-olah mengatakan ‘data sudah siap

di terima’.

Terdapat 2 format control word register, yaitu format definisi mode (mode definition format) dan format set/reset bit (bit set/reset bit format). Perbedaan kedua format tersebut adalah pada MSB control word register (D7). Format definisi mode apabila D7 bernilai 1 dan format set/reset bit apabila D7 bernilai 0. Format definisi mode digunakan untuk mendefinisikan mode pengoperasian port PPI. Format set/reset bit digunakan untuk memberikan nilai low atau high pada bit-bit port C.

Gambar 16. Group Control PPI 8255

(Sumber: http//opi.110mb.com/opihomepage/ppi_8255.htm)

Gambar 17. Diagram Control Word

37

Control Word Port digunakan untuk inisialisasi awal yang menentukan PPI 8255 bekerja pada mode 0, 1, 2 dan menentukan port-port mana saja yang digunakan sebagai input dan output serta sebagai sinyal kontrol.

4. Set/Reset Bit

Pada PPI 8255 terdapat port untuk set dan reset sebuah bit, dimana jika terjadi Set atau Reset hanya salah satu port pada Port C.

Contoh:

1. Jika Port C saat ini datanya adalah FFH (1111 1111), jika kita akan mereset Port C5 (PC5) maka port C hasilnya adalah EFH (1101 1111).

2. Jika Port C saat ini datanya adalah 1FH (0001 1111), jika kita akan me-set Port C7 (PC7) maka Port C hasilnya adalah 9FH (1001 1111).

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Kendali Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung yang dilaksanakan mulai dari bulan Juli 2009 sampai Maret 2010.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam perancangan tugas akhir ini yaitu:

 1 unit personal komputer slot ISA komputer Pentium 2 beserta slot ISA

 IC PPI 8255

 Kabel data beserta header male dan female

 IC Decoder 74LS138

 software pendukung, antara lain: Borland Delphi 7, Dip Trace, dan Microsoft Office 2007

39

 Multi tester

 Project Board sebagai sarana uji coba rangkaian sebelum diterapkan ke PCB

 PCB double layer dan PCB single layer

 Solder dan peralatan yang berguna dalam pembuatan jalur PCB

C. Tahap - Tahap Dalam Perancangan Tugas Akhir 1. Perancangan blok diagram sistem

Perancangan blok diagram ini dilakukan dengan tujuan untuk mempermudah realisasi sistem yang akan dibuat.

2. Implementasi rangkaian, dengan tahap-tahap sebagai berikut: a. Memilih rangkaian dari masing-masing blok diagram. b. Menentukan komponen yang digunakan dalam rangkaian.

c. Merangkai dan uji coba rangkaian dari masing-masing blok diagram. d. Menggabungkan rangkaian dari setiap blok dalam papan percobaan

(project board) dan dilakukan uji coba. e. Merangkai komponen dalam PCB.

f. Membuat Grafik User Interface dengan Borland Delphi 7 sebagai penguji dari kartu komputer yang telah dibuat

3. Pengujian alat

Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat yang dibuat. Dalam hal ini tampilan pada komputer berupa Grafik User Interface

yang dibuat menggunakan software Borland Delphi sebagai interfacing dari komputer dengan peralatan luar (input/output).

4. Analisis dan simpulan, serta pembuatan laporan.

D. Bagan Alir Proses Penelitian

Untuk memudahkan penelitian disusun bagan alir proses penelitian sebagai urutan langkah-langkah penelitian secara sistematis. Dalam penelitian ini, langkah awal yang dilakukan penulis yaitu melakukan studi pustaka dan literatur buku maupun jurnal dari berbagai sumber baik buku maupun internet yang mendukung penelitian.

41

Gambar 18. (i) Diagram Alir pembuatan PCB Double Layer

(ii) Diagram alir rekayasa perangkat lunak kartu PPI 8255 (i) YA YA TIDAK TIDAK Mulai

Pembuatan Skematik PCB kartu PPI 8255

Penentuan Arsitektur PPI 8255 48 I/O dapat diprogram

Pembuatan PCB kartu PPI 8255 double layer

1 (ii) YA YA TIDAK TIDAK Selesai

Pembuatan PCB single layer sebagai penguji

Rekayasa perangkat lunak

(i) pembuatan GUI

(ii) Pengujian kartu PPI 8255 slot ISA dihasilkan

Dihasilkan kartu PPI 48 I/O dapat diprogram

Gambar 19. Arsitektur PPI 8255 dapat diprogram

E. Perancangan Perangkat Lunak

Pemrograman Grafik User Interface

Pemrograman komputer disini adalah sebagai Interfacing antara komputer dengan peripheral di luar komputer. Pemrograman disini menggunakan software Borland Delphi 7. Interfacing disini bertujuan untuk memberikan pemberian output kepada kartu komputer dan juga pembacaan input dari kartu komputer. Program yang melalui Delphi ini akan dianggap sebagai Source Code oleh compiler pada Delphi itu sendiri secara otomatis dan akan diterjemahkan ke dalam Object Code. Object Code ini adalah bahasa yang dimengerti oleh komputer dan akan dijadikan urutan perintah. Melalui perintah-perintah inilah akan dilakukan pengujian kartu komputer yang dihasilkan dengan menggunakan LED sebagai indikator. Berikut merupakan blok diagram hubungan antar perangkat pengendali:

PPI 8255

PPI 8255 74LS138

DATA

43

Gambar 20. Blok Diagram hubungan antar perangkat pengendali

Penjelasan mengenai hubungan antar perangkat pengendali:

 Delphi berfungsi untuk memberikan perintah-perintah dalam bentuk bahasa program ke komputer sebagai pengendali.

 Komputer berfungsi sebagai pusat pengendali yang berfungsi mengatur IC PPI 8255 untuk digunakan sebagai input atau output dan memproses data dengan cara mengirimkan bit alamat komputer melalui slot

ISA dan bit data sinyal pulsa ‘0’ atau ‘1’ dari bit alamat komputer ke IC PPI

8255. Tampilan pada komputer berupa Grafik User Interface (GUI). Bit alamat digunakan untuk menginisialisasi control word PPI 8255 dan mengalamatkan port-port PPI 8255. Dan bus data digunakaan sebagai isyarat

digital yang diterima atau dikirim ke IC PPI 8255. Jika bus data bernilai ‘0’

maka tegangan pada port IC PPI 8255 adalah 0 volt, tetapi bila bus data

bernilai ‘1’ maka tegangan pada port IC PPI 8255 adalah sekitar + 4,2 VDC.

Kartu Komputer

Alat

Terkendali

COMPILER DELPHI

OBJECT PARALEL

 Kartu Komputer multi I/O berbasis PPI 8255 48 I/O yang dapat diprogram berfungsi sebagai pengantarmukaan atau perangkat keras yang menghubungkan komputer dengan alat terkendali sehingga komputer dapat mengendalikan rangkaian elektronika sesuai dengan keinginan pembuat program.

 Alat terkendali merupakan perangkat keras (plant) yang dapat diatur penggunaannya dari sebuah komputer.

Melalui sebuah GUI maka dapat diatur sistem kerja suatu plant dengan memberikan perintah melalui tampilan pada komputer. Tampilan GUI pada komputer berupa tampilan kondisi yaitu 1 dan 0, dimana saat ingin memberikan output High (1) cukup dengan menekan button 1 dan untuk memberikan output Low (0) dengan menekan button 0, sama halnya ketika ingin membaca input,

yaitu dengan menekan tombol ‘Execute’ dimana pada tampilan GUI akan menunjukan kondisi ‘1’ ketika High dan ‘0’ pada kondisi Low. Pada tampilan awal GUI adalah berupa form password sebagai kunci untuk bisa masuk ke form berikutnya dan memberikan output yang diinginkan maupun untuk melihat atau membaca inputan yang diberikan kepada kartu komputer tersebut.

45

Adapun diagram alir GUI ini adalah sebagai berikut:

Gambar 21. Diagram alir GUI

F. Perancangan Perangkat Keras

1. Perancangan Arsitektur Kartu Komputer

Kartu komputer yang akan didesain disini akan dipasang pada slot ISA , dimana socket pada slot ISA memiliki fungsi yang berbeda-beda. Berikut keterangan slot ISA 8-bit yang memiliki fungsi serta karakterisitik yang berbeda.

TIDAK

YA

Mulai

Form Password

Password cocok

Form Kendali

Selesai

Tabel 3. Daftar pin dari slot ISA

Pin Nama Keterangan Pin Nama Keterangan

A1 /I/O CH CK I/O channel check B1 GND Ground

A2 D7 data bit 7 B2 RESET Active high to reset

A3 D6 data bit 6 B3 +5V +5 VDC

A4 D5 data bit 5 B4 IRQ2 Interrupt Request 2

A5 D4 data bit 4 B5 -5VDC -5 VDC

A6 D3 data bit 3 B6 DRQ2 DMA Request 2

A7 D2 data bit 2 B7 -12VDC -12 VDC

A8 D1 data bit 1 B8 /NOWS No WaitState

A9 D0 data bit 0 B9 +12VDC +12 VDC

A10 I/O CH RDY I/O Channel ready B10 GND Ground

A11 AEN Address enable B11 /SMEMW System Memory Write A12 A19 Address bit 19 B12 /SMEMR System Memory Read A13 A18 Address bit 18 B13 /IOW I/O Write

A14 A17 Address bit 17 B14 /IOR I/O Read

A15 A16 Address bit 16 B15 /DACK3 DMA Acknowledge 3 A16 A15 Address bit 15 B16 DRQ3 DMA Request 3 A17 A14 Address bit 14 B17 /DACK1 DMA Acknowledge 1 A18 A13 Address bit 13 B18 DRQ1 DMA Request 1 A19 A12 Address bit 12 B19 /REFRESH Refresh

A20 A11 Address bit 11 B20 CLOCK System Clock A21 A10 Address bit 10 B21 IRQ7 Interrupt Request 7 A22 A9 Address bit 9 B22 IRQ6 Interrupt Request 6 A23 A8 Address bit 8 B23 IRQ5 Interrupt Request 5 A24 A7 Address bit 7 B24 IRQ4 Interrupt Request 4 A25 A6 Address bit 6 B25 IRQ3 Interrupt Request 3 A26 A5 Address bit 5 B26 /DACK2 DMA Acknowledge 2 A27 A4 Address bit 4 B27 T/C Terminal count A28 A3 Address bit 3 B28 ALE Address Latch Enable

A29 A2 Address bit 2 B29 +5V +5 VDC

A30 A1 Address bit 1 B30 OSC High-speed Clock A31 A0 Address bit 0 B31 GND Ground

Desain kartu komputer disini menggunakan software Diptrace 2007 v1.4. Adapun hubungan antara pin-pin pada IC 74LS138, PPI 8255, serta pada slot ISA dapat kita lihat dalam tabel berikut:

47

Tabel 4. Hubungan pin-pin antar komponen

Slot ISA IC 74LS138 PPI 1 PPI 2

D0-D7 - D0-D7 D0-D7

A2-A9 C, B, A, G2A, G2B,G1 - -

A0 - A0 A0

A1 - A1 A1

I/O W - WR WR

I/O R - RD RD

RESET - RESET RESET

GND GND GND GND

+ 5 Volt VCC VCC VCC

- Y0 CS -

Y1 - CS

Sebelum melakukan pembuatan kartu komputer, dilakukan dahulu perancangan rangkaian dengan menggunakan Project Board. Selain itu juga dibuat sebuah konektor ke slot ISA menggunakan PCB double layer. Hal ini dimaksudkan agar pembuatan kartu komputer cukup dilakukan hanya satu kali saja, sebab rancangan yang benar dapat diketahui setelah melakukan pengujian menggunakan Project Board. Pendesainan konektor untuk slot ISA ini menggunakan software Diptrace. Jalur-jalur untuk menghubungkan antar pin yaitu dengan menggunakan kabel pelangi serta konektor female dan male. Dengan adanya konektor slot ISA ini, pengujian rangkaian dapat secara mudah dilakukan yaitu hanya dengan menghubungkan antar IC dan komponen menggunakan kabel.

tampak atas

tampak bawah

Gambar 22. Desain konektor slot ISA

Setelah melakukan percobaan serta pengujian rangkaian yang benar barulah dilanjutkan dengan pembuatan kartu komputer yang sebenarnya. Kartu komputer yang akan dibuat haruslah double layer sebab slot-slot pada slot ISA berada pada dua sisi. Adapun desain kartu komputer dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

49

Gambar 24. Desain kartu komputer double layer (tampak belakang)

Kabel data yang digunakan untuk menghubungkan kartu dengan peralatan luar menggunakan kabel pelangi beserta konektor, dimana yang terpasang pada kartu adalah berupa konektor male. Namun dalam desainnya port-port I/O pada kartu komputer tidak urut atau acak, hal ini dimaksudkan agar kartu yang didesain tidak memiliki banyak jumper.

2. Perancangan PCB single layer

Desain PCB single layer ini ditujukan sebagai rangkaian penguji kartu komputer. Dalam desain ini terdapat 2 buah rangkaian penguji, dimana pada rangkaian penguji pertama terdapat sebanyak 48 buah LED dan 48 Resistor 220 Ω serta 48x2 header male, sedangkan pada rangkaian penguji yang kedua terdapat power supply , 48 buah saklar serta 48 resistor 1 kΩ. Adapun desain rangkaian pengujinya adalah sebagai berikut:

Gambar 26. Desain rangkaian penguji output kartu komputer

51

Pengujian kartu komputer ini disimulasikan dengan melakukan pengontrolan terhadap LED indikator ini yaitu dengan memberikan outputan dari komputer ke LED indikator ini. Selain simulasi pemberian output, dilakukan juga pembacaan nilai inputan. Inputan berupa Input Tester yang merupakan rangkaian power supply 3 - 4,5 VDC dengan arus maksimum 1000 mA yang terbagi dalam 48 port input.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Karakteristik Kartu Komputer

1. Pin-pin IC PPI 8255

Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255 merupakan sebuah chip yang dirancang atau didesain sedemikian untuk digunakan dalam sistem mikroprosesor atau dalam sistem komputerisasi. Adapun fungsi umum penggunaan IC ini adalah sebagai komponen I/O. Sifat dari PPI 8255 dapat diatur melalui pemrograman.

 Port A pada IC PPI 8255

PA0-PA7 adalah pin-pin dari port A yang terdiri dari 8 bit, yaitu bit 0 sampai bit 7. Bit-bit dari port ini bisa dijadikan masukan secara bersamaan menjadi satu kesatuan (satu register saja) dan bisa juga dijadikan sebagai keluaran. Tetapi tidak dapat dipisahkan untuk masing-masing bit masukan maupun keluaran. Berikut adalah contoh dari penggunaan port A yang diperbolehkan dan yang tidak diperbolehkan.

53

Bit 0 - bit 7 (sebagai keluaran)  diperbolehkan

Bit 0 - bit 3 (sebagai masukan)  tidak diperbolehkan

Bit 4 - bit 7 (sebagai keluaran)  tidak diperbolehkan

 Port B pada IC PPI 8255

Sama halnya juga dengan port A, port PB0-PB7 adalah pin-pin dari port B yang terdiri dari 8 bit, yaitu bit 0 sampai bit 7. Bit-bit dari port B ini bisa dijadikan sebagai masukan secara bersamaan sehingga menjadi satu kesatuan dan bisa juga dijadikan sebagai keluaran. Dalam suatu waktu bersamaan, bit-bit ini tidak dapat dipisahkan untuk menjadi masukan dan keluarannya.

Bit 0 - bit 7 (sebagai masukan)  diperbolehkan

Bit 0 - bit 7 (sebagai keluaran)  diperbolehkan

Bit 0 - bit 3 (sebagai masukan)  tidak diperbolehkan

Bit 4 - bit 7 (sebagai keluaran)  tidak diperbolehkan

 Port C pada IC PPI 8255

Untuk port C terdapat perbedaan dengan port A dan port B, karena pada pport C ini dapat dipisahkan menjadi 2 bagian kelompok bit yaitu port C bawah (bit 0 sampai bit 3) dan port C atas (bit 4 sampai bit 7). PC0-PC3 adalah 4 bit port C bagian bawah yang bisa diatur sebagai port masukan maupun keluaran, begitu juga dengan PC4-PC7 yang juga bisa dapat diatur menjadi masukan maupun

keluaran. Walaupun demikian register port C ini tetap hanya untuk satu alamat saja, pembagian port atas dan port bawah diatur dari data bus buffer. Untuk itu port ini juga dapat difungsikan secara bersamaan, baik sebagai masukan semua dari bit 0 sampai bit 7 dan dapat juga dijadikan sebagai keluaran semua dari bit 0 sampai bit 7, seperti pada contoh berikut:

Bit 0 - bit 3 (sebagai masukan)  diperbolehkan

Bit 4 - bit 7 (sebagai masukan)  diperbolehkan

Bit 0 - bit 3 (sebagai keluaran)  diperbolehkan

Bit 4 - bit 7 (sebagai keluaran)  diperbolehkan

Bit 0 - bit 1 (sebagai masukan)  tidak diperbolehkan

Bit 2 - bit 3 (sebagai keluaran)  tidak diperbolehkan

Bit 4 - bit 4 (sebagai masukan)  tidak diperbolehkan

Bit 6 - bit 7 (sebagai keluaran)  tidak diperbolehkan

2. Mode pengalamatan

Kartu-kartu berbasis PPI 8255 pada komputer dipasang pada slot ISA. Slot ISA merupakan slot yang terpasang pada beberapa jenis motherboard yang dapat digunakan untuk perluasan kinerja komputer. Pada IC PPI 8255 terdapat mode pengalamatan yang digunakan untuk mengatur proses kerja pengaksesan PPI 8255. Mode pengalamatan merupakan cara untuk mengantisipasi agar pengiriman

55

data tidak salah tujuan. Mode pengalamatan IC PPI 8255 dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 5. Mode pengalamatan IC PPI 8255

Logika Kendali

Operasi CS* Reset RD* WR* A1 A0

0 0 1 0 0 0 penulisan ke Port A

0 0 1 0 0 1 penulisan ke port B

0 0 1 0 1 0 penuilsan ke port C

0 0 1 0 1 1 Penulisan ke Control register

0 0 0 1 0 0 pembacaan dari port A

0 0 0 1 0 1 pembacaan dari port B

0 0 0 1 1 0 pembacaan dari port C

1 0 x x x x IC tidak aktif

Setelah mengetahui sifat-sifat dasar dan fungsi masing-masing pin pada IC, barulah merancang sebuah desain kartu komputer menggunakan Diptrace 2007 v1.4. Kartu yang akan dirancang akan ditanamkan pada slot ISA dalam CPU komputer.

B. Pembuatan Kartu Komputer

Dalam melakukan pembuatan kartu komputer ini dilakukan melalui tahapan-tahapan yaitu dengan melakukan perancangan pada Project Board terlebih dahulu baru dilanjutkan dengan perancangan rangkaian dekoder kemudian dilakukan pembuatan kartu komputer dengan PCB Double Layer. Dalam hal ini yang dilakukan pertama kali adalah membuat sebuah konektor PCB untuk penghubung ke slot ISA. Pembuatan PCB konektor ini dimaksudkan adalah untuk mempermudah pengujian rangkaian awal. Jadi dengan konektor slot ISA ini dapat dilakukan berbagai percobaan sampai akhirnya mendapatkan rangkaian yang diharapkan. Berikut PCB yang telah dihasilkan:

Gambar 28. PCB konektor slot ISA

Setelah membuat konektor slot ISA kemudian dilanjutkan dengan penentuan rangkaian dekoder untuk pengalamatan masing-masing PPI 8255. Pendekoder dalam hal ini membutuhkan 2 buah IC 74LS138 sebab masing-masing IC decoder ini hanya memfasilitasi inputan 6 pin saja sedangkan inputan dari slot ISA berupa

57

address 8 pin serta pin Addres Enable (AEN). Dalam hal ini yang perlu diperhatikan adalah dengan memperhatikan tabel kebenaran IC 74LS138.

Tabel 6. Tabel kebenaran IC 74LS138

INPUT OUTPUT

C B A G1 G2A G2B Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1

0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1

0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1

1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1

1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1

1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0

Dengan memperhatikan tabel kebenaran ini maka dapat ditentukan rangkaian dekodernya. Dari rangkaian pendekoder tersebut yang dicari hanyalah 2 buah output saja bernilai 0 (Low) yaitu untuk pengontrolan terhadap pin CS pada masing-masing PPI. Dari tabel kebenaran di atas dapat dilihat bahwa jika menginginkan keluaran Y6, yang harus dilakukan adalah dengan memberikan logika pada pin C, B, dan A berturut-turut adalah 1, 1, dan 0. Untuk memilih keluaran Y0, data masukan yang harus diberikan pada input C, B, dan A berturut-turut adalah 0, 0, dan 0. Sedangkan untuk memilih keluaran Y1, data masukan yang harus diberikan pada pin C, B, dan A berturut-turut adalah 0, 0, dan 1.

Urutan kerja cara pengaktifan pin Chip Select pada masing-masing IC PPI 8255 yang dikerjakan oleh 2 buah IC 74LS138 sebagai rangkaian pendekoder, dapat dilihat pada diagram alir berikut ini:

Gambar 29. Diagram alir pengaktifan pin Chip Select

YA

Mulai

74LS138 (1) Standby Y6 = 1

Selesai

TIDAK

TIDAK YA

YA

Port Control Port A, B, C  PPI 1

Port Control Port A, B, C  PPI 2 Y0 = 0, Y1=1

C B A = 0 0 0 74LS138 (II) baca input data

Y0 = 0 ; C B A = 0 0 0 Y1 = 0 ; C B A = 0 0 1

Y1 = 0, Y0=1 C B A = 0 0 1 74LS138 (2) Standby

Y0 = 1, Y1 = 1 TIDAK

Y6=0 C B A = 1 1 0

59

Adapun rangkaian dekoder yang dihasilkan dari penggabungan 2 buah IC 74LS138 dapat dilihat pada skematik di bawah:

Gambar 30. Skematik Rangkaian Dekoder

Dari skematik di atas terlihat bahwa pin Y0 pada 74LS138 yang pertama digunakan untuk menghubungkan ke 74LS138 yang kedua. Untuk pin G1 pada masing-masing IC dihubungkan dengan pin VCC yang diteruskan ke tegangan 5 VDC, karena nilai G1 harus selalu dalam keadaan level tinggi atau logika 1, sedangkan pin G2A dan G2B harus selalu dalam keadaan level rendah atau logika 0.

Setelah mendapatkan rangkaian dekoder sesuai dengan yang diharapkan dilanjutkan dengan pengujian rangkaian keseluruhan secara langsung ke slot ISA dengan menggunakan Project Board serta kabel penghubung. Adapun mode pengalamatan yang dapat dilakukan oleh rangkaian pendekoder adalah sebagai berikut: A8 A5 A4 CS 1 A2 A3 AEN VCC VCC A6 A9 CS 2 A7

Tabel 7. Mode pengalamatan dan pemilihan port

A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 DATA (Hex) PORT

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 $300 Port A1

1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 $301 Port B1

1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 $302 Port C1

1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 $303 Port Kontrol 1

1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 $304 Port A2

1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 $305 Port B2

1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 $306 Port C2

1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 $307 Port kontrol 2

Mode pengalamatan yang dilakukan bertujuan untuk memberikan alamat yang berbeda untuk masing-masing IC PPI 8255 agar tidak terjadi tumpang tindih alamat.

61

Setelah dalam pengujian tersebuat didapatkan rangkaian yang benar kemudian dilanjutkan dengan pembuatan rancangan kartu komputer dengan menggunakan software Diptrace, dan diteruskan pembuatan secara hardware. Untuk memudahkan pengerjaan perancangan desain layout dengan Diptrace, sebelum itu dibuat dahulu skematik dari rangkaian keseluruhan. Ini dimaksudkan guna mempermudah jalur-jalur PCB yang akan didesain.

Gambar 32. Skematik Kartu Komputer

A0 dan A1 slot ISA A0 dan A1 slot ISA

Tabel 14. Kuat arus output kartu komputer

Port I/O (PPI 1) I out (mA) Port I/O (PPI 2) I out (mA)

A0 8 A0 9

A1 8 A1 9

A2 8 A2 9

A3 8 A3 9

A4 8 A4 9

A5 8 A5 9

A6 8 A6 9

A7 8 A7 9

B0 8.5 B0 9.5

B1 8.5 B1 9.5

B2 8.5 B2 9.5

B3 8.5 B3 9.5

B4 8.5 B4 9.5

B5 8.5 B5 9.5

B6 8.5 B6 9.5

B7 8.5 B7 9.5

C0 8.5 C0 9.5

C1 8.5 C1 9.5

C2 8.5 C2 9.5

C3 8.5 C3 9.5

C4 8.5 C4 9.5

C5 8.5 C5 9.5

C6 8.5 C6 9.5

C7 8.5 C7 9.5

Pada dasarnya pengujian kartu komputer ini adalah melakukan pemrograman langsung terhadap IC PPI8255 tersebut, dimana yang dimaksud dengan pemrograman PPI 8255 adalah mengisikan data ke register word IC tersebut.

Dalam pengujian ini adapun spesifikasi komputer yang digunakan untuk melakukan pengujian ini adalah:

88

- Operating system : Microsoft Windows ME

- BIOS : Compaq

- Processor : Intel Pentium II

- Memory : 64 MB RAM

- Hardisk : 4 GB

Gambar 41. Slot ISA pada komputer

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil perancangan serta dari hasil pengujian dalam penelitian ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Beberapa IC PPI 8255 dapat digabungkan dengan memberikan alamat yang berbeda pada tiap-tiap IC PPI 8255.

2. Kartu komputer yang dihasilkan memiliki fasilitas I/O sebanyak 48 I/O. 3. Proses pengiriman serta pembacaan data melalui kartu komputer ini terjadi

secara paralel, dimana pengirimannya dalam satu siklus waktu sebesar 8 bit.

4. Komunikasi data yang terjadi pada kartu komputer ini adalah 2 arah dimana kartu komputer ini dapat menerima data dan juga menghasilkan data.

5. Segala proses pengiriman dan pembacaan data kartu komputer ini selalu diawali dengan pengiriman data ke control word PPI 8255 terlebih dahulu.

90

6. Pemrograman PPI 8255 merupakan proses pengisian data ke register word PPI 8255.

B. Saran

Dalam pengembangan kartu komputer yang selanjutnya, penulis menyarankan untuk menambahkan beberapa IC PPI 8255 lagi, sebab besar kemungkinan bisa diciptakan kartu komputer baru yang memiliki lebih banyak lagi I/O.

DAFTAR PUSTAKA

PPI 8255(Programmable Peripheral Interface).

http://opi.110mb.com/opihomepage/ppi_8255.htm. Tanggal Akses 22 Juli 2009.

slot ISA

http://www.hardwarebook.info/ISA. Tanggal Akses 22 Juli 2009. IC Decoder 74LS138

http://www.datasheetcatalog.com. Tanggal Akses 15 Januari 2010. http://labdasar.ee.itb.ac.id/kuliah/el2007. Tanggal Akses 20 Januari 2010 Badriyah, Nyayu. 2006. Model Pengendalian Lampu Lalu-lintas pada Simpang

Empat dengan Menggunakan PPI 8255. Universitas Lampung : Bandar Lampung.

Budhi, Romy. 2007. Interfacing Paralel & Serial Menggunakan Delphi. Penerbit Graha Ilmu : Surabaya.

Malvino, Albert Paul.1996. Pengantar Ilmu Komputer, Elektronika Komputer Digital. Erlangga : Jakarta.

Setiawan, Rachmad. 2006. Teknik Interface. Penerbit graha Ilmu : Surabaya. Sri Ratna Sulistiyanti FX. Arinto Setyawan. 2006. Dasar Sistem Kendali.

Universitas Lampung : Bandar Lampung.

Stallings, William. 1996. Organisasi dan arsitektur komputer. PT.Prenhallindo : Jakarta.

92

Supriadi, Muhammad. 2005. Pemrograman IC PPI 8255 Menggunakan Delphi. Andi Offset : Yogyakarta.

Tohir, L. 2006. Prototipe Pengendalian Lampu Pada Gedung Bertingkat Dengan Antarmuka PPI 82C55A. Universitas Lampung : Bandar Lampung.

Wahana Komputer dan Penerbit Andi. 2009. Aplikasi Cerdas Menggunakan Delphi. Andi Offset dan Wahana Komputer : Yogyakarta.