Tugas 3_Rangkaian Memori dan decoder memori_Microprocessor

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Prosedur Percobaan

5. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

6. Video Simulasi

7. Download File

Gambar 15 Rangkaian Memori dan decoder memori

1. Tujuan [Kembali]

1. Membuat Rangkaian Memori dan decoder memori

2. memahami bagaimana cara menjalankan rangkaian Memori dan decoder memori.

2. Alat dan Bahan [Kembali]

• IC27128

• IC 74LS138

• 6116

• 6264

• LOGICSTATE

• DIPSW2

3. Dasar Teori [Kembali]

• IC 27128

Prinsip Kerja IC 27128:

1. Struktur Dasar:

   • IC ini menggunakan array sel memori berbasis transistor yang mampu menyimpan data biner (0 atau 1) pada masing-masing sel memori.
   • Setiap sel memori tersusun dalam bentuk matriks baris dan kolom yang diakses melalui pin alamat.

2. Penulisan Data:

   • Untuk memprogram IC ini, tegangan program khusus diperlukan (biasanya lebih tinggi dari tegangan operasi normal, seperti 12-14V).
   • Data ditulis pada sel memori dengan memanipulasi tegangan di terminal data, kemudian menyimpannya di dalam sel memori menggunakan mekanisme floating-gate transistor.
   • Penulisan dilakukan byte per byte sesuai dengan urutan alamat.

3. Penghapusan Data:

   • IC ini memiliki kemampuan penghapusan data yang dilakukan secara elektrik. Tegangan penghapus tinggi diaplikasikan untuk mereset semua sel memori ke kondisi kosong (nilai logika 1).
   • Pada EEPROM tipe lama seperti ini, penghapusan sering kali dilakukan menggunakan sinar UV (melalui jendela kuarsa di bagian atas IC) sehingga kadang disebut juga sebagai UV-EPROM.

4. Pembacaan Data:

   • Saat IC dioperasikan pada tegangan normal (biasanya 5V), data dapat dibaca melalui pin data. Data pada sel memori diakses dengan memberikan alamat tertentu, dan kemudian keluaran data akan muncul di pin keluaran data.
   • Pembacaan ini tidak membutuhkan tegangan yang lebih tinggi seperti pada proses penulisan.

5. Pin Utama:

   • Pin Alamat (Address Pins): Digunakan untuk memilih sel memori yang akan diakses.
   • Pin Data (Data I/O Pins): Digunakan untuk memasukkan atau mengambil data dari IC.
   • Pin Control: Terdiri dari pin CE (Chip Enable), OE (Output Enable), dan WE (Write Enable), yang mengatur fungsi pengoperasian IC, seperti pembacaan, penulisan, dan penghapusan.

• IC 74LS138

Prinsip Kerja IC 74LS138:

1. Input:

   • Tiga Input Alamat (A, B, C): IC ini memiliki tiga input alamat (A, B, C) yang menentukan output mana yang akan diaktifkan. Input ini adalah representasi biner 3-bit, sehingga dapat menghasilkan kombinasi dari 000 hingga 111 (total 8 kombinasi).
   • Tiga Input Pengendali (G1, G2A, G2B):
     • G1 (Enable) adalah input aktif tinggi, artinya IC hanya bekerja jika G1 diberi logika 1.
     • G2A dan G2B adalah input aktif rendah (logika 0). IC hanya bekerja jika kedua pin ini diberi logika 0. Jika salah satu dari G2A atau G2B diberi logika 1, semua output akan tetap dalam keadaan tidak aktif (logika 1).
     • Jadi, untuk membuat IC berfungsi, kondisi yang harus dipenuhi adalah G1 = 1, G2A = 0, dan G2B = 0.

2. Output:

   • IC ini memiliki delapan output (Y0 hingga Y7). Pada setiap saat, hanya satu output yang akan aktif rendah (logika 0), tergantung pada nilai input biner yang diberikan pada pin alamat A, B, dan C.
   • Output yang dipilih sesuai dengan kode biner input. Misalnya:
     • Jika A = 0, B = 0, C = 0, maka Y0 akan menjadi aktif rendah (logika 0), dan Y1 hingga Y7 tetap dalam keadaan aktif tinggi (logika 1).
     • Jika A = 0, B = 0, C = 1, maka Y1 akan menjadi aktif rendah, dan Y0 serta Y2-Y7 tetap aktif tinggi.
     • Dan seterusnya hingga kombinasi A = 1, B = 1, C = 1, yang akan mengaktifkan Y7.

3. Fungsi Enable:

   • Fungsi pengendali (G1, G2A, G2B) memungkinkan IC ini untuk diaktifkan atau dinonaktifkan secara eksternal. Jika IC dinonaktifkan, semua output akan berada dalam keadaan tidak aktif (logika 1) terlepas dari nilai input A, B, dan C.

4. Operasi Dekoder/Demultiplexer:

• Sebagai decoder, IC ini menerima input biner 3-bit dan menghasilkan satu output aktif rendah yang sesuai. Hal ini sering digunakan dalam sistem digital untuk memilih satu dari delapan perangkat atau memori.
• Sebagai demultiplexer, IC 74LS138 dapat digunakan untuk mendistribusikan satu sinyal input ke salah satu dari delapan saluran output tergantung pada kode input biner.

contoh tabel kebenarannya:

• 6116

            IC memori 6116 merupakan salah satu RAM statik berkapasitas 16.384 bit atau 2 kbyte. IC 6116 mempunyai 8 jalur data (D0-D7) dan 11 jalur alamat (A0-A10). Untuk menulis data digunakan sinyal W (aktif LOW) dan untuk membaca data digunakan sinyal G (aktif LOW). Kaki E (aktif LOW) digunakan untuk mengijinkan memori menulis atau membaca data pada jalur data. Kaki 12 dihubungkan ke GND dan kaki 24 dihubungkan ke +5V.

RAM 6116 yang dipakai didalam sistem minimum mempunyai pin CS (Chip Select) untuk mengaktifkan IC tersebut, pin OE (Output Enable) sebagai pin sinyal kontrol RD untuk membaca data dan pin WE (Write Enable) sebagai pin sinyal kontrol WR untuk menulis data seperti gambar 2. Selain itu,  terdapat pin-pin untuk addresing A0-A10, pin data D0-D7 untuk masukan dan keluaran data 8 bit. Sisa bus address mulai A11-A19 dipergunakan untuk rangkaian decoding bagi RAM yang bersangkutan. 

Kombinasi dari ketiga pin-pin tersebut dapat dilihat fungsinya seperti pada tabel 1.

Tabel 1 Fungsi pin-pin CS, OE dan WE pada RAM 6116

-CS	-OE	-WE	Mode	Pin–pin I-O
1	X	X	Non aktif	High Z
0	0	1	Read	Out
0	1	0	Write	In

Dari tabel fungsi diatas dapat dilihat bahwa pin CS memegang peranan utama dalam kerja RAM statis 6116. Bila pin Chip Select aktif low maka operasi read dan write dapat dilaksanakan. Untuk mengaktifkan pin CS dapat diberikan input low dari output decoding I-O.

Urutan langkah-langkah yang dilaksanakan mikroprosessor dalam melaksanakan instruksi  read atau write pada RAM adalah sebagai berikut:

a. Address dari memori yang akan dituju diload oleh mikroprosesor ke bus address setelah terdapat sinyal ALE.

b. Chip Select yang dari RAM yang dituju akan aktif low sehingga RAM me-input-kan address dari bus address misalnya A0-A10 seperti pada RAM 6116.

c. Kemudian mikroprosessor mengirim sinyal kontrol RD atau WR pada RAM.

d. RAM melakukan pernbacaan atau penulisan sesuai dengan kombinasi sinyal control yang diterima seperti tabel 1 diatas.

• 6264

IC memori 6264 adalah sebuah RAM statik berkapasitas 256 bit atau 32 kbyte. IC ini memiliki 16 jalur data (D0-D15) dan 16 jalur alamat (A0-A15). Selain itu, terdapat pin-pin untuk addresing A0-A15, pin data D0-D15 untuk masukan dan keluaran data 16 bit. Sisa bus address mulai A16-A19 dipergunakan untuk rangkaian decoding bagi RAM yang bersangkutan. IC RAM 6264 juga memiliki pin-pin CS (Chip Select) untuk mengaktifkan IC, pin OE (Output Enable) sebagai pin sinyal kontrol RD untuk membaca data, dan pin WE (Write Enable) untuk menulis data

• LOGICSTATE

Logic state pada proteus berguna untuk memberikan logika 1 atau 0 pada sebuah jalur, jika pada logic statenya bertanda 1 maka ada arus yang mengalir melewati jalur pada logic state tersebut sedangkan jika angka 0 tidak ada arus yang mengalirinya.

• DIPSW2

Prinsip Kerja DIP Switch 2 (DIPSW2):

1. Struktur dan Fungsi Dasar:

   • DIP Switch terdiri dari dua saklar individual yang dapat diubah posisinya menjadi ON atau OFF secara manual.
   • Setiap saklar pada DIP Switch ini mewakili jalur sinyal yang dapat dihubungkan atau diputuskan dalam suatu rangkaian.
   • Saklar pada posisi ON menghubungkan dua pin di dalamnya, sehingga memungkinkan aliran arus listrik.
   • Saklar pada posisi OFF memutuskan jalur tersebut, sehingga tidak ada aliran arus listrik.

2. Konstruksi Fisik:

   • DIP Switch biasanya berbentuk persegi panjang dengan dua baris pin yang terhubung ke papan sirkuit cetak (PCB). Setiap saklar terhubung ke dua pin: satu untuk input dan satu untuk output.
   • Saklar biasanya diberi label angka (misalnya 1 dan 2 untuk DIPSW2), yang menunjukkan saklar pertama dan kedua dalam modul.

3. Pengoperasian:

   • Posisi ON: Ketika saklar diatur ke posisi ON, ini memungkinkan sambungan listrik antara dua pin yang sesuai. Arus listrik bisa mengalir melalui saklar, sehingga sinyal atau tegangan diteruskan dalam rangkaian.
   • Posisi OFF: Ketika saklar diatur ke posisi OFF, sambungan listrik diputuskan, menghentikan aliran arus listrik, sehingga sinyal tidak diteruskan atau konfigurasi tertentu dinonaktifkan.

4. Penggunaan Umum:

   • DIP Switch sering digunakan dalam pengaturan konfigurasi manual di perangkat keras elektronik. Contohnya termasuk pengaturan mode operasi pada motherboard, perangkat komunikasi, atau kontrol sistem mikrokontroler.
   • DIPSW2 dengan dua saklar dapat digunakan untuk memilih salah satu dari empat konfigurasi biner (00, 01, 10, 11) dalam sirkuit digital. Dengan ini, DIP Switch dapat menggantikan kebutuhan jumper atau koneksi solder manual dalam mengubah pengaturan hardware.

5. Keuntungan:

   • Sederhana dan Praktis: DIP Switch memungkinkan pengguna untuk mengubah konfigurasi sirkuit tanpa harus memutuskan sambungan fisik atau memprogram ulang perangkat.
   • Menghemat Ruang: Dengan banyak saklar dalam satu modul (seperti DIPSW2 yang memiliki dua saklar), Anda bisa membuat konfigurasi yang efisien dalam ruang yang relatif kecil.

6. Contoh Aplikasi:

   • Konfigurasi Alamat pada Bus Data: DIPSW2 dapat digunakan untuk mengatur alamat perangkat pada bus data atau protokol komunikasi, seperti pada I2C atau SPI.
   • Pengaturan Mode Operasi: Pada beberapa perangkat mikrokontroler, DIP Switch digunakan untuk memilih mode pengoperasian, seperti mode debug, mode normal, atau boot mode.

 4.Percobaan[kembali]

Prinsip Kerja :

Mikroprosesor yang akan berhubungan dengan RAM atau ROM dipisahkan oleh rangkaian decoder IC 74LS138. Jika mikroprosesor berhubungan dengan RAM maka mikroprosesor akan mengeluarkan address RAM yang masuk ke IC decoder 74LS138 dan decoder akan meng-output-kan Y0 aktif (sesuai rancangan, address A17, A18, A19  di-input-kan ke A, B, C dari IC decoder) rendah ke –CS RAM 6116 seperti terlihat pada gambar 15. Dan sebaliknya jika mikroprosesor berhubungan dengan ROM maka mikroprosesor akan mengeluarkan address ROM yang masuk ke IC decoder 74LS138 dan decoder akan meng-output-kan Y7 aktif (sesuai rancangan, address A17, A18, A19  di-input-kan ke A, B, C dari IC decoder) rendah ke –CS ROM 27128 Perancangan decoder untuk memori akan dibahas pada bab aplikasi.

Untuk dapat mengakses address dari PPI-0 8255 (4 B) menggunakan pin A0 dan A1 dan PPI-1 8255 (4 B) menggunakan pin A0 s/d A1,  PPT 8253 (4 B) menggunakan pin A0 s/d A1, sedangkan untuk PIC 8259 (2 B) menggunakan pin A0. Dalam membedakan alamat dari keempat komponen I-O tersebut seperti peta I-O diatas maka digunakan address A2 s/d A19. PPI-0 dengan PPI-1 dibedakan dari A4, jika A4 berlogika 0 maka merupakan akses address PPI-0 dan jika A4 berlogika 1 maka merupakan akses address PPI-1. PIT dapat dibedakan dari komponen I-O yang lain dari pin address A5, jika A5 berlogika 1 dan yang lain (A2 s/d A19) berlogika 0 maka address ini merupakan address PIT. Untuk PIC yang membedakan address-nya dengan komponen lain adalah pin address A6. Rangkaian decoder dapat dirancang untuk membedakan PPI-0, PPI-1,

PIT dan PIC menggunakan A4, A5 dan A6 seperti rangkaian pada gambar 3.

4. Prosedur Percobaan  [Kembali]

Komponen yang Terlibat

1. Memori (misalnya, RAM atau ROM): Komponen ini digunakan untuk menyimpan data.
2. Decoder Memori: Digunakan untuk memilih lokasi memori tertentu berdasarkan input alamat.
3. Mikrokontroler atau Mikroprosesor: Mungkin digunakan untuk mengirim alamat dan data ke memori.
4. Saklar dan LED: Digunakan untuk masukan manual dan indikasi output.

Langkah-langkah Prosedur Percobaan

Berikut adalah langkah-langkah umum yang dapat diikuti untuk melakukan simulasi rangkaian memori dan decoder memori di Proteus:

1. Membuka Proteus dan Membuat Proyek Baru:

   • Buka software Proteus dan buat proyek baru. Beri nama proyek sesuai dengan kebutuhan.

2. Menambahkan Komponen ke Skema:

   • Cari dan tambahkan komponen-komponen seperti memori (RAM atau ROM), decoder, mikroprosesor, saklar, dan LED dari library komponen Proteus.
   • Letakkan komponen-komponen tersebut di skema proyek.

3. Menghubungkan Komponen:

   • Hubungkan pin output dari mikrokontroler ke pin input dari decoder memori.
   • Hubungkan output dari decoder ke input alamat dari memori.
   • Pasangkan saklar ke pin data input memori jika diperlukan untuk input manual.
   • Hubungkan LED ke output data memori untuk indikasi visual.

4. Mengatur Konfigurasi Memori dan Decoder:

   • Konfigurasikan memori dengan menentukan ukuran dan tipe (misalnya, RAM atau ROM).
   • Atur decoder memori untuk menerima input alamat dan memilih lokasi memori yang sesuai.

5. Menulis Program (Jika Menggunakan Mikrokontroler):

   • Jika menggunakan mikrokontroler, tulis kode yang mengontrol pengiriman data dan alamat ke memori.
   • Program ini mungkin ditulis dalam bahasa seperti Assembly atau C.

6. Menjalankan Simulasi:

   • Setelah semua komponen terhubung dan program diunggah (jika ada), jalankan simulasi.
   • Amati bagaimana data dikirim ke dan dari memori, dan bagaimana decoder memori memilih lokasi memori yang benar berdasarkan input alamat.

7. Menguji dan Mengamati Output:

   • Gunakan saklar untuk memasukkan alamat atau data yang berbeda.
   • Amati LED atau alat ukur lain untuk memastikan bahwa memori dan decoder berfungsi dengan benar sesuai dengan yang diharapkan.

8. Menganalisis Hasil Simulasi:

   • Catat hasil simulasi dan analisis apakah perilaku rangkaian sesuai dengan teori yang diharapkan.
   • Jika ada masalah, lakukan debugging untuk menemukan dan memperbaiki kesalahan.

5. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

1. Memori (RAM atau ROM):

• Memori adalah perangkat penyimpanan yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi. Dalam konteks rangkaian ini, memori bisa berupa RAM (Random Access Memory) atau ROM (Read-Only Memory).
• RAM adalah tipe memori yang bisa dibaca dan ditulis, yang berarti data bisa disimpan dan dimodifikasi selama perangkat aktif.
• ROM hanya bisa dibaca, artinya data disimpan secara permanen dan tidak bisa diubah oleh mikrokontroler setelah pemrograman awal.
• Memori ini diakses melalui alamat tertentu. Setiap alamat memori memiliki sel memori yang berisi data.

2. Decoder Memori:

• Decoder adalah komponen yang digunakan untuk mengontrol akses ke lokasi memori tertentu. Decoder menerima input alamat dari mikrokontroler atau mikroprosesor dan mengaktifkan salah satu outputnya sesuai dengan alamat yang diberikan.
• Jika rangkaian memori menggunakan lebih dari satu chip memori, decoder ini akan memilih chip memori yang benar untuk akses berdasarkan alamat yang diberikan.
• Misalnya, jika alamat terdiri dari 4 bit, decoder akan memiliki 16 (2^4) output, masing-masing terhubung ke satu lokasi memori atau chip.

3. Mikrokontroler atau Mikroprosesor:

• Mikrokontroler atau mikroprosesor bertindak sebagai pengontrol utama dalam rangkaian ini. Komponen ini menghasilkan sinyal alamat yang menentukan lokasi memori yang ingin diakses dan sinyal data untuk ditulis atau dibaca dari memori.
• Saat mikrokontroler ingin membaca data dari memori, ia akan mengirimkan alamat yang diinginkan ke decoder. Decoder kemudian memilih lokasi memori yang sesuai dan mengaktifkan jalur untuk membaca data dari alamat tersebut.
• Sebaliknya, untuk menulis data, mikrokontroler mengirimkan alamat dan data yang ingin ditulis ke lokasi memori yang dipilih.

4. Interaksi dan Aliran Data dalam Rangkaian:

• Alamat dari Mikrokontroler: Mikrokontroler mengirimkan sinyal alamat ke input decoder memori. Sinyal alamat ini menunjukkan lokasi memori yang akan diakses.
• Pemilihan Lokasi Memori oleh Decoder: Decoder memori menerima sinyal alamat dan mengaktifkan salah satu outputnya sesuai dengan alamat yang diberikan. Output aktif ini akan menentukan lokasi memori tertentu yang diakses.
• Akses Data: Setelah lokasi memori dipilih, data dapat ditulis ke atau dibaca dari memori.
  • Membaca Data: Jika operasi yang diminta adalah membaca, data dari alamat yang dipilih di memori akan dikirim kembali ke mikrokontroler melalui jalur data.
  • Menulis Data: Jika operasi yang diminta adalah menulis, mikrokontroler akan mengirim data yang akan disimpan ke alamat memori yang dipilih melalui jalur data.
• Pengindikasian melalui LED atau Output Lain: Output data atau status operasi dapat ditunjukkan melalui LED atau perangkat lain untuk memberikan indikasi visual tentang aktivitas yang terjadi di dalam rangkaian.

6. Video Simulasi [Kembali]

7. Download File [Kembali]

download file [rangkaian]

download file [listing]

download file [html]