Komunikasi i/o

PERALATAN ELEKTRONIK BERBASIS MIKROPROSESOR
1. Konsep Dasar Mikroprosesor 2. Komunikasi I/O 3. Aplikasi Mikroprosesor pada Robot 4. Operator Gerak & Sensor	5. Diagnostik Awal Kerusakan Sistem 6. Identifikasi Gangguan pada Sistem Kontrol Robotik 7. Jalur Kontrol dan Lup Kontrol

Informasi ke dan dari mikroprosesor

Mikroprosesor sebuah robot harus dapat menerima informasi dari berbagai sensor atau perangkat input lainnya (sensor cahaya, suara, gerak, informasi dari keyboard PC, dll), dan dapat mengirim perintah ke banyak operator atau mengirimkan perintah ke-sensor (untuk meng-off-kan atau meng-on-kan sensor).

Mengelola semua informasi tsb dalam satu waktu sangatlah sulit.
Pertama, masalah kecepatan prosesor, dapat digunakan teknik multipleks, yaitu mensaklar (melayani) banyak pekerjaan dengan sangat cepat, sehingga pekerjaa-pekerjaan tsb akan tampak dikerjakan sekaligus.
Kedua, rangkaian I/O (dengan instruksi) mengambil/mengirim data melalui sebuah data bus, seperti ditunjukan pada Gambar 9.4.

ADC (Analog to Digital Conversion)

Mikroprosesor hanya dapat mengolah data dalam format digital. Sedangkan besaran alam yang ditangkap oleh sensor berupa analog. Oleh karena itu, besaran-besaran analog tsb harus diubah menjadi besaran digital agar dapat diproses oleh mikroprosesor.

Proses digitalisasi ini dilakukan oleh sebuah perangkat yang disebut Konverter Analog-ke-Digital (ADC). Adapun tahapan digitalisasi meliputi: Sampling, kuantisasi, dan pengkodean ke besaran digital (coding).

Sampling
Proses pertama konversi analog ke digital adalah sampling, yaitu: membagi sinyal analog menjadi beberapa bagian dengan interval waktu yang sama, seperti ditunjukkan pada Gambar 9.11 bagian atas. Banyaknya sinyal ter-sampling ditentukan oleh frekuensi sampling.

Kuantisasi
Setelah sinyal analog terbagi menjadi beberapa bagian (sesuai dengan frekuensi sampling), maka setiap bagian lalu dikuantisasi, yaitu: diberi nilai sesuai dengan nilai analognya, seperti ditunjukkan oleh Gambar 9.11 bagian kedua (tengah).

Pada contoh tsb nilai hasil kuantisasi ditunjukkan pada Tabel 9.1.

Kode Biner
Tahap akhir konversi A/D adalah membuat kode biner berdasarkan nilai kuantisasi yang diperoleh dari tahap sebelumnya.

DAC (Digital to Analog Conversion)

Lengan robot dan bagian lainnya dapat bergerak karena mendapat instruksi dari mikroprosesor sesuai dengan program yang telah ditulis oleh seorang pemrogram. Instruksi-instruksi di dalam mikroprosesor tentunya berupa data-data digital, sedangkan penggerak robot biasanya bekerja secara analog. Oleh karena itu, data digital dari mikroprosesor (berupa perintah untuk menggerakkan suatu bagian robot) ke penggerak perlu diubah dalam format analog. Perangkat pengubah Digital ke Analog ini disebut DAC (Digital to Analog Converter). Banyak DAC yang telah tersedia dalam bentuk IC.

Secara logika, setiap nilai biner dapat diubah menjadi nilai analog, sehingga akan didapat nilai pengukuran output analog tak-hingga besarnya. Pada kenyataannya hal ini tidaklah mungkin, karena dalam rangkaian elektronik, tegangan output dibatasi oleh tegangan catu daya DC yang digunakan pada rangkaian.

Nilai maksimum output analog DAC = Tegangan Catu Daya DC yang digunakan pada DAC.

Contoh:
Sebuah DAC 4 bit mempunyai tegangan referensi -5 V. R1=2Rf (ini sebagai MSB); R2=4Rf; R3=8Rf; R4=16Rf (ini sebagai LSB). DAC ini akan mempunyai output dengan rentang tegangan antara 0-5V, karena mempunyai tegangan referensi 5 V. Nilai tiap step = 5/2⁴ = 0.3125 V. Pada Op-amp terdapat penguatan yang besarnya -Rf/R. Karena nilai LSB dari DAC ini adalah 1/16, maka nilai step dihitung dengan -1/16 (-5V) = 0.3125 V. Output maksimum DAC adalah (2⁴ -1) x nilai step = 15 x 0.3125 V = 4.6875 V.

Gambar 9.8 menunjukkan saklar input semua dalam keadaan terbuka, ini berarti input DAC = 0000, dan dalam kondisi ini output DAC = 0V. Untuk menentukan nilai output antara 0 – 5 V, maka konversikan nilai biner input ke desimal, lalu kalikan dengan nilai step. Misalnya: input biner 0110 = 6 desimal. Output DAC adalag 6 x 0.3125 V = 1.875 V.