IMPLEMENTASI SISTEM DADU ELEKTRONIK IJENGAN MENGGUNAKAN VHDL. IMPLEMENT AS! SISTEM DADlT ELEKTRONIK DENGAN MENGGlJNAKAN VHDL.~ (''?

Transkripsi

1 IMPLEMENTASI SISTEM DADU ELEKTRONIK IJENGAN MENGGUNAKAN VHDL Saptadi Nugroho IMPLEMENT AS! SISTEM DADT ELEKTRONIK DENGAN MENGGJNAKAN VHDL.~ (''?/) rt1,_ '<5\~:t,' ' :::;;1 Saptadi Nugroho ;:::.... _,.,: :",;~,. '"\' \.: ~... \ _.. :,.. t_) Fakutas Teknik Eektronika dan Komputer Universitai.:<r~ten'Saf ~~'a ~ ~~\'~- _.,; ~-- _... ~-- ~.r'<7~-~~ ~: >~ ' Jaan Diponegoro 52-6, Saatiga 57 1}. : 1 :.' }~' ''.'. ~ -~ LJ('-.-~ e-mai : saptadi_nugroho@yahoo.com INTI SARI Dadu merupakan suatu aat yang sering digunakan di daam permainan. Makaah ini membahas tentang perancangan dadu eektronik dengan menggunakan VHDL Di daam system dadu eektronik, dadu akan berguir dari angka 1 sampai dengan angka 6 yang ditunjukkan oeh kedipan LED (Light-emitting diode). Sistem dadu eektronik yang dirancang memiiki beberapa bagian yaitu pembangkit pusa, counter, dekoder, Numericay Controed Osciator (NCO) dan pembangkit suara. Hasi perancangan dapat berhasi diimpementasikan ke daam perangkat keras dengan menggunakan Compex Programmabe Logic Device (CPLD). Kata Kunci: Da~u Eektronik, FSM, NCO, VHDL 1. PENDAHULUAN Vet:v High Speed fegrated Circuit Hardware Description Language (VHDL) merupakan bahasa yang digunakan untuk mendeskripsikan dan mengoptimasi sistem perangkat keras. VHDL dibuat untuk mengatasi masaah yang sering terjadi daam pengembangan perangkat keras digita. Pengembangan VHDL ini disponsori oeh Departemen Pertahanan United States dan kemudian menjadi standar IEEE 176. VHDL sudah banyak digunakan daam memodekan dan membangun sistem perangkat keras digita. Di daam makaah ini akan dibahas tentang perancangan dadu eektronik yang diimpementasikan dengan menggunakan VHDL Dadu merupakan suatu aat yang senng 75

2 Techne Jurna Imiah Eektroteknika Vo. 1 No. 2 Okiober 211 Ha digunakan daam permainan. Di daam sistem dadu eektronik, dadu akan berguir dari 1 sampai dengan 6 yang ditunjukkan oeh kedipan LED (Light-emitting diode). Bunyi berdetik akan dihasikan pada saat dadu berguir dari satu angka ke angka yang ainnya. Sistem dadu eektronik yang dirancang terdiri dari bagian pembangkit pusa, bagian generator dadu dan bagian pembangkit suara. Pembangkit pusa digunakan sebagai pemicu sistem dadu eektronik. Generator dadu dipakai untuk memiih dan menampikan jumah titik yang merepresentasikan angka. Pembangkit suara digunakan untuk menghasikan suara pada saat proses pengacakan angka dan penampian angka dadu. 2. PEMBANGKIT PULSA DADU ELEKTRONIK Sebuah krista osiator dengan frekuensi 32 KHz dipakai sebagai trigger untuk sistem dadu eektronik secara keseuruhan. Pembangkit pusa ini menggunakan sebuah CI)JSta 32 KHz. Di daam pembangkit pusa ini terdapat sinya tone dan pusa. Sinya tone dan pusa memiiki frekuensi ebih rendah dari frekuensi krista osiator. Sinya tone digunakan untuk membangkitkan frekuensi untuk meodi dan bunyi berdetik sedangkan pusa digunakan sebagai trigger register dan tip op. Gambar 1 berikut ini menunjukkan struktur pembangkit pusa untuk dadu eektronik. reset J1_ 32KHz Pusa 2Hz Pusa 1Hz Pusa 5Hz ~~Tone 6~Hz _LJ.;.H"' rlfl ~e5~~~hz 32KHz Pusa ~2Hz Pusa 8Hz time out Gambar 1. Struktur pembangkit pusa untuk sistem dadu eektronik 76

3 ~ IP/1:.'MEN1A..W.\'/STEM IJADU ELEKTRONIK I>ENGAN MEN(i(i/NAKAN VHDI. Saetudi Nugrnho Petnb-gi pusa diperukan untuk menghasikan sub frekuensi dari sistem cock utama. Sub frekuensi ini akan digunakan sebagai frekuensi untuk sinya tone dan frej.mensi untuk pusa. Gambar 2 berikut ini menunjukkanpemhagi puma 11 x 111. Kemudian Gambar 3 menunjukkan contoh Finite State A1achines (FSM) untuk 2 bit pembagi pusa. Sedangkan Gambar 4 menunjukkan hasi simuasi untuk 2 bit pembagi ptisa dengan menggunakan VHDL. q I Gambar 2. Pembagi pusa n x m dadu eektronik reset=o 1 carry I I enabecc::o() next mode ""' state - -- enabe=! next mode = state enabe= I next mode = state enabe=o next mode o.= state - _,. Gam bar 3. Contoh FSM untuk 2 bit pembagi pusa dadu eektronik 77

4 Tccm~ Jurnamiah Ecktroteknika Vo. 1 No.2 Oktober 21 Ha Gambar 4. Hasi simuasi 2 bit V'-'UV U!"> Sebuah 4 bit pembagi pusa dirancang dengan menggunakan dua buah 2 bit pembagi pusa dengan susunan seperti pada Gambar 2 yaitu pembagi pusa 2 x 2. Sebuah 8 bit pembagi pusa dirancang dengan susunan pembagi pusa 4 x 2 yang terdiri dari sebuah 2 bit pembagi pusa dan 4 bit pembagi pusa. 3. GENERA TOR DADU ELEKTRONIK Generator dadu terdiri dari counter, dekoder, dan Numericav Controed Osci/ator (NCO). Dekoder harus menghasi kan keuaran untuk menampikan jumah titik yang merepresentasikan angka dadu ke LED. Gambar 5 berikut ini adaah struktur LED A, B, C, D, E, F dan G. Tabe I adaah tabe kebenaran untuk dekoder dadu. Gambar 5. Struk.'tur LED dadu eektronik 78

5 IMPLEMENTA.\1 SISTEM f)adu ELEKTRONIK f)engan MENGGUNAKAN VHJ)L Sapradi Nugroho Tabe1. Tabe kebenaran dekoder dadu eektronik A B c D E F G I Counter memiiki mode up down yang diatur dari masukan counter. Counter akan menghasikan keuaran yang memiiki resousi 6 bit. Keuaran dari counter tersebut digunakan untuk mengontro NCO. NCO digunakan untuk mengontro akseerasi dan perambatan dari kecepatan penggeindingan dadu eektronik. NCO terdiri dari penjumah dan register 8 bit. Masukan NCO adaah keuaran dari cotmter yang memiiki resousi 6 bit. Keuaran 6 bit dari counter dan keuaran dari register 8 bit digunakan sebagai masukan penjumah. Keuaran dari penjumah digunakan sebagai masukan untuk register 8 bit sedangkan carry yang merupakan keuaran dari penjumah dipakai sebagai keuaran dari NCO. Jika hasi penjumahan biangan 6 bit dengan biangan 8 bit k'urang dari biangan 8 bit maka, any = 1. Berikut ini adaah penggaan program VHDL untuk penjumah daam NCO. hasi_penjumahan = "" & unsigned (biangan_6_bit) +unsigned (biangan_8_bit); IF (ha.s'i/ JJeJ?fumahan unsigned (bi/angan_ 8 _bit)) THEN carry = '1 '; ELSE cany = ' '; END IF; Gambar 6 berikut ini adaah hasi simuasi generator dadu eektronik yang dibuat dengan menggunakan VHDL. Pada saat push_button =, bunyi tick akan dimuai. Pada saat q =, meodi dimuai. 79

6 T\:..:hn..: Jurnamtab..kkttot<..:kni-..:1 Vo IO No.~ Oktob..:r 2 II Ha 75- X Gamhar 6 Hasi Simuasi Generator DaJu 4. P.EJVIBANGKIT St ARA OADtr ELEI\.TRONIK Di daam perancangan pembangkit suara. tiga sinya foic dengan hekm~nsi -"6-t.OOHz C c53jjhz dan "-+OUOHz vang digunakan untuk menghasikan meodi. Tabe 2 merupabn tabe kebenaran UHtuk pembangkit suara Ciamhar 7 menunjukkan nmtoh FSf'vt suara mt:'odi untuk ;:mgka dadu :::.;:, Kemudian Gambar 8 menunjukkan hasi! si.muasi untuk pembangkit suara dengan meng::nnakan VffDL Tah;q) akhir penh.iwgan d;hiu dektrnnik adaah mt'!guji sistem daam perangkat keras mdaui enmasi perang, at k..: ras Perangkat keras.\c2c 12~ Coo Runner-II CPLD dipakai untuk mengup perancan,:~nn dadu dektronik Hasi perancangan sistem dadu ee\.tronik dengan nh?nggunak:h1 ViDL her1ast diimp!ementas1k;w dengan menggunakan :\(2( 12X ( 'ou!runnt' II CPLI)

7 IMPLEMENT AS/ SISTEM DADU ELEKTRONIK DENGAN MENGGUNAKAN VHI>L S'aptadi Nugroho Tabe2. Tabe kebenaran untuk pembangkit suara Suara Suara Dadu Dadu Dadu Dadu Dadu Dadu Berdetik Meodi Angka Angot Angka Angka Angka Angka 1 1 Satu Dua Tiga X X X EmtJat X 1 Lima Enam X X 1 1 f3 f1 f f3 f1 D start _meody= 1 push_ button=o puse8=1 starto= next _mode=st2 puse8=1 starto= ue~1_mode=end _a starto = Gambar 7. Contoh FSM untuk suara meodi untuk angka dadu

8 Techne Juma Imiah Eektroteknika Vo. 1 No.2 Oktober 211 Ha Gambar 8. Hasi Simuasi Pembangkit Suara 5. UCAPAN TERIMAKASIH Penuis mengucapkan terimakasih kepada Prof Dr. Dirk Jansen (Offeburg University of Appied Science, Jerman) dan Nida Fawaz yang teah membimbing penuis daam merancang sistem dadu eektronik serta memberikan perangkat keras XC2C 128 CooRunner-II CPLD untuk menguji perangkat unak basi perancangan dengan menggunakan VHDL. DAFTAR PUSTAKA [1] Jansen, D., Fawaz N., Design ofdigita System in VHDL, ASIC Design Center University of Appied Science Offenburg, Version 3., 28. [2] Jansen, D., et a., The Eectronic Design Automation Handbook, Kuwer Academic Pubisher, Boston, 23. [3] Gauert W. H., Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language, http: I /www. vhd-onine. de/. [4] Chu P. P., FPGA Prototyping by VHDL Exampes Xiinx Spartann 1-3 Version, A John Wiey & Sons Inc. Pubication, 28. [5] Xiinx XC2C 128 CooRmmer-II CPLD Product Specification, 27.