Upload
dellah
View
269
Download
3
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
10 Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device (PLD)
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI VENDING MACHINE CONTROLLER
BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE (PLD)
Oleh : Slamet, ST
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik - Universitas Budi Luhur
Abstract Vending Machine represent an automatic seller machine, where about buyer enough enter a number of coin to get the product wanted which is there are in the Vending Machine. the Automatization mechanism arranged by electronic system of Vending Machine Controller, commisioned among other things to identify the entered coin type, accomodating coin if happened the transaction, releasing coin if happened the transaction cancellation, and release the product if happened transaction. Implementation use the PLD from PAL type as especial brain at Vending Machine Controller, while for the configuraton of this device use the software PALASM from AMD.
1. Pendahuluan Programmable Logic Device (PLD) merupakan salah satu jenis
komponen logika yang banyak digunakan dalam desain dan implementasi
sistem elektronik. Mengapa menggunakan PLD? Jawabannya, device ini dapat
mengurangi jumlah komponen logika yang dibutuhkan pada suatu rancangan
sistem elektronik. Karena pertimbangan tersebut, maka dalam penelitian ini
akan dicoba untuk merancang dan mengimplementasikan suatu sistem
elektronik berbasis PLD, yaitu membuat prototipe Vending Machine Controller
(VMC) dengan spesifikasi tertentu.
Vending Machine merupakan suatu mesin penjual otomatis, di mana
pembeli cukup memasukkan sejumlah koin untuk mendapatkan produk yang
diinginkan yang terdapat di dalam Vending Machine tersebut. Mekanisme
otomatisasi tersebut diatur oleh suatu sistem elektronik yang disebut dengan
Vending Machine Controller, yang bertugas diantaranya untuk mengidentifikasi
jenis koin yang dimasukkan, menghitung nilai koin yang dimasukkan untuk
Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device 11
mendapatkan produk dengan nilai koin tersebut, menampung koin jika terjadi
transaksi, mengeluarkan koin yang dimasukkan jika terjadi pembatalan
transaksi, mengeluarkan koin kembalian jika terjadi transaksi, dan
mengeluarkan produk jika terjadi transaksi.
2. Vending Machine Aplikasi praktis suatu sistem elektronik pengatur Vending Machine
ditentukan oleh spesifikasi atau perilaku dari Vending Machine itu sendiri.
Sebagai contoh, ditentukan suatu Vending Machine Controller yang dapat
mengeluarkan dua jenis minuman dalam kaleng apabila terjadi transaksi, yaitu
Cola dan Diet Cola, yang mempunyai harga yang sama, yaitu 50 sen. Sistem
hanya menerima koin quarter (koin pada sistem mata uang US Dollar, bernilai
25 sen) untuk transaksi. Juga, setiap saat jika terdapat koin pembeli di dalam
sistem, jika tidak jadi melakukan transaksi, koin tersebut dapat dikeluarkan dari
dalam sistem.
Permasalahan yang timbul dari spesifikasi yang diinginkan seperti di
atas dapat diuraikan sebagai urutan kondisi (state) dari sistem.
- State a: State Awal. Pembeli mungkin (1) menunggu atau (2)
memasukkan sebuah koin quarter. Jika quarter dimasukkan, sistem
akan menuju ke state b. Sepanjang waktu pembeli, sistem tetap berada
pada state yang sama, yaitu state a.
- State b: Terdapat sebuah koin quarter di dalam sistem. Pembeli
mungkin (1) menunggu, (2) menekan tombol kembalian, atau (3)
memasukkan sebuah koin quarter lagi. Jika tombol kembalian ditekan,
sistem akan menuju ke state d, di mana koin quarter dikeluarkan dari
sistem. Jika sebuah koin quarter lagi dimasukkan, sistem akan menuju
ke state c.
- State c: Terdapat dua koin quarter di dalam sistem. Pembeli mungkin
(1) menunggu, (2) menekan tombol kembalian, (3) bertransaksi untuk
mendapatkan minuman Cola, atau (4) bertransaksi untuk mendapatkan
12 Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device (PLD)
minuman Diet Cola. Jika tombol kembalian ditekan, sistem akan
mengeluarkan sebuah quarter dan menuju ke state d, di mana sebuah
quarter lagi akan dikeluarkan. Jika bertransaksi minuman Cola, sistem
akan mengeluarkan Cola dan kembali ke state a. Jika bertransaksi
minuman Diet Cola, sistem akan mengeluarkan Diet Cola dan kembali
ke state a.
- State d: Mengeluarkan quarter yang tersisa. Sistem mengeluarkan
sebuah quarter dan kembali ke state a.
Berdasarkan contoh spesifikasi Vending Machine di atas, blok diagram
sistem elektronik secara umum melibatkan penggunaan state machine dengan
definisi input dan output seperti gambar di bawah ini.
Gambar 1. Diagram Blok dari State Vending Machine
2.1 Programmable Logic Device Perancangan dan Implementasi Vending Machine Controller
berdasarkan Diagram Blok State Machine seperti diberikan oleh gambar 1
dilakukan dengan menggunakan komponen Programmable Logic Device
Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device 13
(PLD). Beberapa jenis PLD beserta perbandingannya ditunjukkan oleh tabel
berikut:
Tabel 1 Tabel Jenis Divais PLD Beserta Perbandingannya
Device Matriks Input Matriks Output Logika Output
ROM Hardwired Programmable Kombinasional, Sum-Of-Product (SOP) saja
PLA Programmable Programmable Beberapa buffer output tersedia
PAL Programmable Hardwired Beberapa buffer output tersedia
Gambar 2. Komponen PLD kemasan PLCC dan DIP
Komponen PLD memiliki kode tertentu pada kemasannya. Di bawah ini
diberikan arti dari kode tersebut :
14 Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device (PLD)
Gambar 3. Arti Kode Komponen PLD
Arsitektur umum PLD menyediakan fleksibilitas perancangan dengan
adanya Output Logic Macrocell (OLMC) yang dapat dikonfigurasi.
Gambar 4. Arsitektur Umum PLD
Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device 15
Terlihat pada gambar di atas, OLMC pada I/O PLD bisa dimanfaatkan
untuk perancangan sistem elektronik dengan tipe register (sistem state
machine) karena di dalamnya terdapat register yang diperlukan untuk
penentuan bit-bit yang merepresentasikan state-state yang terdapat pada
sistem state machine.
Gambar 5. Arsitektur Lebih Detail PLD
16 Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device (PLD)
Gambar 6. Arsitektur Lebih Detail PLD (lanjutan)
Pada perancangan kombinasional menggunakan PLD, register pada
OLMC tidak digunakan sehingga di sini user mempunyai fleksibiltas yang tinggi
dalam penggunaan divais tersebut, baik dirancang dengan orientasi state
machine atau hanya untuk rangkaian kombinasional biasa.
Rangkaian input PLD merupakan rangkaian AND Array yang bisa
diprogram (Programmable AND Array) dan rangkaian output OR yang tidak
Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device 17
bisa diprogram (Hardwired OR Logic), ditunjukkan lebih detail pada gambar
berikut.
2.2 Diagram State
Gambar 7. Diagram State Rancangan Vending Machine Controller
- Diagram state Vending Machine Controller memberikan gambaran
mengenai perilaku dari prototipe Vending Machine yang akan dibuat.
- Sistem mempunyai 17 buah state, di mana secara umum alur kerja suatu
proses di mulai dari state Initial dan kembali ke state Initial tersebut.
- Diagram state tersebut memperlihatkan informasi input, output
(disimbolkan oleh gambar kotak), dan/atau percabangan (disimbolkan oleh
gambar belah ketupat) yang terdapat pada semua state. Input yang
18 Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device (PLD)
diberikan pada percabangan menentukan alur mana yang akan diambil
oleh sistem.
2.3 Tabel State
Tabel 2. Tabel Jenis Divais PLD Beserta Perbandingannya
- Tabel state seperti halnya diagram state pada bagian sebelumnya, juga
memperlihatkan perilaku dari Vending Machine Controller dalam bentuk
tabular, di mana terdiri atas informasi state sistem saat sekarang (present
state), input yang diberikan pada state tersebut, perubahan state yang
Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device 19
terjadi karena input tersebut (next state), dan output yang timbul pada state
saat sekarang.
- Tabel state ini menjadi acuan dalam pemrograman untuk mengkonfigurasi
divais PLD yang digunakan sebagai pusat pemrosesan Vending Machine
Controller.
3. Perancangan Sistem VMC (Vending Machine Controller ) Menggunakan PLD
Gambar 8. Diagram Blok Utama Rangkaian Vending Machine Controller
Berdasarkan gambar di atas, beberapa modul pembentuk blok utama
rangkaian Vending Machine Controller adalah sebagai berikut:
1. Dual PLD
20 Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device (PLD)
2. D Flip-Flop
3. Sensor Deteksi Koin
4. Antarmuka Sensor Pengidentifikasi Koin
5. Antarmuka Sensor Pendeteksi Koin dalam Sistem
6. Penggerak Solenoide (Solenoide Driver)
7. Rangkaian Tombol
4. Pemrograman PLD PLD merupakan “otak” atau pusat pemrosesan Vending Machine
Controller. PLD yang digunakan adalah jenis Programmable Array Logic (PAL)
produksi Advanced Micro Devices (AMD) dari keluarga PALCE20V8.
Menggunakan dua chip (dual PAL) karena pemakaian resource satu PAL tidak
mencukupi untuk rancangan Vending Machine Controller yang dibuat.
Distribusi input dan output pada kedua PAL ini bisa dilihat pada gambar
sebelumnya. Konfigurasi atau pemrograman pada PAL ini dilakukan dengan
menggunakan software PALASM dari Advanced Micro Devices.
Gambar 9. IDE Software PALASM untuk Pemrograman divais PAL
Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device 21
Beberapa aspek yang harus diperhatikan dalam memprogram rancangan
ke divais PLD, yaitu:
• Keperluan jumlah pin input
• Keperluan jumlah pin output
• Rancangan rangkaian apakah merupakan jenis kombinasional
atau sekuensial.
5. Kesimpulan Dari keseluruhan pembahasan yang telah dilakukan maka dapat diambil
beberapa kesimpulan antara lain sebagai berikut :
1. Perancangan Vending Machine Controller yang dilakukan telah
menempuh prosedur yang benar, dimulai dari tahap spesifikasi
Vending Machine yang diinginkan, dilanjutkan dengan pendeskripsian
yang lebih detail mengenai karakteristik atau perilaku sistem
menggunakan Diagram State dan Tabel State.
2. Implementasi merupakan kelanjutan dari tahap perancangan dengan
menerjemahkan diagram state atau tabel state ke level blok diagram
rangkaian utama sistem.
3. Implementasi menggunakan PLD dari jenis PAL sebagai pemroses
utama pada Vending Machine Controller, di mana untuk
mengkonfigurasi divais ini, dilakukan melalui pemrograman
menggunakan software PALASM dari AMD.
4. Pemrograman PAL dilakukan dengan mengacu pada karakteristik
atau perilaku sistem yang dideskripsikan secara lebih detail pada
Diagram State atau Tabel State.
6. DAFTAR PUSTAKA
[1]. Carter, John W., 1997, Digital Designing with Programmable Logic Devices, Prentice Hall, Ohio - USA.
22 Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device (PLD)
[2]. Padley, Andrew, 1995, The PAL Trainer - User Manual Type:
MPLDT-10 PLD Training Kit, Second Edition, A Flight Electrinics International Ltd. Publication, United Kindom.
[3]. MACHXL Software User's Guide, 1993, Advanced Micro Devices,
Inc. Sunnyvale, CA 94088.