MODUL 6. PROYEK PERANCANGAN RANGKAIAN DIGITAL(TRAFFIC LIGHT)

Praktikan: [1] Baharuddin Aziz (13211133); [2] Kukuh Samudra (18011002)Asisten: Inneke Mayachita (13209077)

Tanggal Percobaan: 04/12/2012EL2195 - Praktikum Sistem Digital

Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB

AbstrakPercobaan Proyek Perancangan Rangkaian Digital bertujuan untuk menerapkan seluruh pemahaman yang sudah didapat pada modul-modul sebelumnya. Adapun percobaan yang dilakukan adalah membuat spesifikasi suatu sistem digital sederhana hingga implementasi pada FPGA, dan menguji serta menganalisa sistem yang sudah dibangun.Kata kunci: proyek, rangkaian digital

1. PENDAHULUAN Pada percobaan Proyek Perancangan Rangkaian Digital kali ini, rancangan yang digunakan adalah rangkaian yang pernah dilakukan pada percobaan pada modul 4, yaitu membuat traffic light. Adapun modifikasi ataupun variasi yang dilakukan pada rangkaian traffic light yang sudah dibuat, yaitu menampilkan durasi pada 7-segments. Durasi yang ditampilkan yaitu, durasi perpindahan state, durasi nyala lampu pada traffic light utara-selatan, dan durasi nyala lampu pada traffic light barat-timur.Modifikasi yang dilakukan berlatar belakang karena praktikan terinspirasi pada lampu bangjo yang ada pada jalanan saat ini yang menunjukkan sisa waktu nyala lampu. Walaupun sederhana, namun kegunaannya sangat signifikan.Namun, yang akan dilakukan oleh praktikan bukan yang seperti pada lampu bangjo (tampilan count down), melainkan menampilkan angka dengan waktu menambah (count up).Adapun tujuan dari praktikum Modul 6 sebagai berikut.1. Menspesifikasikan suatu sistem digital

sederhana2. Membagi sistem menjadi satu atau lebih

jalur data dari kendali.3. Mendesain jalur data untuk sistem4. Mendesain kendali untuk sistem

5. Mengintegrasikan jalur data dan kendali ke dalam sistem secara keseluruhan

6. Melakukan tes menyeluruh terhadap sistem.

2. STUDI PUSTAKA

2.1 FINITE STATE MACHINE (FSM)FSM merupakan salah satu model perancangan sistem kontrol yang melibatkan tiga hal, yaitu state, event, dan action. Pada periode waktu yang signifikan, sistem berada pada keadaan (state) yang aktif. Sistem dapat berpindah dari suatu state ke state lainnya jika mendapatkan masukan atau input tertentu. Terjadinya perpindahan state ini dapat menimbulkan aksi yang dilakukan oleh sistem akibat dari respon input. Aksi ini dapat berupa aksi sederhana atau aksi kompleks.

2.2 STATE DIAGRAM

Gambar 2-1 State diagramGambar di atas merupakan state diagram. State diagram merupakan bentuk representasi dari FSM yang berfungsi untuk menggambarkan sistem kerja atau tingkah laku dari suatu sistem sehingga mempermudah penggambaran sistem yang relatif kompleks. Pada diagram di atas, semua state digambar di dalam lingkaran, sedangkan perpindahan state yang ditimbulkan oleh adanya kejadian (event) tertentu digambarkan oleh anak panah. Aksi juga terjadi ketika perpindahan state.

2.3 VIDEO GRAPHIC ARRAY (VGA)2.3.1 Perkenalan

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB1

Video Graphics Array (VGA) merupakan interface yang popular untuk sebuah tampilan. VGA interface banyak ditemukan pada beberapa device sekarang, seperti layar LCD dan proyektor. VGA interface terdapat juga di board Altera. Tampilan VGA digunakan agar tampilan hasil desain rancangan menjadi lebih menarik, tidak terbatas hanya pada LED atau 7-Segment. Adapun penggunaan VGA untuk memberikan ilustrasi penggunaan interface I/O yang ada pada FPGA, misalnya GPIO, komunikasi serial menggunakan RS232, Audio CODEC, LCD karakter 16x2, dll.2.3.2 Jenis SinyalInterface ke VGA menggunakan 2 jenis sinyal, yaitu : sinyal warna (Merah, Hijau, dan Biru) dan sinyal sinkron (horizontal dan vertikal). Berikut adalah penjelasan beberapa sinyal yang digunakan :a. Horizontal Sync (TTL level)

Sinyal ini akan aktif pada range piksel kolom 0 sampai dengan 639. Sehingga kalau sinyal ini tidak aktif, yang terjadi adalah pergantian baris.

b. Vertical Sync (TTL level)Sinyal ini akan aktif pada range piksel baris 0 sampai dengan 479. Sehingga kalau sinyal ini tidak aktif, yang terjadi adalah pergantian layar. Atau kembali ke baris pertama.

c. Sinyal RGB (Analog 3 pin: 0,7 – 1 V)Sinyal ini merepresentasikan intensitas untuk masing-masing komponen warna merah, hijau, dan biru untuk setiap pixel yang saat itu aktif. Sehingga yang terjadi ketiga sinyal ini berubah-ubah sesuai pixel yang sedang aktif dalam proses scanning (dari kiri ke kanan untuk setiap baris, selanjutnya dari baris paling atas sampai baris paling bawah).

3. METODOLOGIPeralatan yang digunakan: PC yang telah terinstal program Quartus II

9.0 Monitor LCD FPGA development board tipe ALTERA

DE1: Board FPGA tipe DE1-02 Catu daya + kabel dan konektor

tambahan Kabel downloader USB-Blaster

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB2

Implementasi desain FSM pada board FPGA

Simulasi script FSM

Compile script FSM

Buka script FSM yang telah dibuat

Jalankan program Altera Quartus II 9.0

Buat direktori untuk modul kerja baru

4. HASIL DAN ANALISIS

Tabel 4-1 Hasil pengamatan pada monitor

State

Tampilan pada Monitor

State1

State2

State3

State4

State5

State6

Gambar 4-1Berdasarkan data yang didapat, yaitu Tabel 4-1 dan Gambar 4-1, dapat dilihat bahwa implementasi pada FPGA sesuai dengan harapan. Adapun beberapa komponen atau hal yang terkait dengan praktikum Modul 6 terlampir dalam CD, seperti: readme.txt (manual penggunaan alat yang

dibuat) kode VHDL

1. bcd.vhd2. CLOCKDIV.vhd3. color_rom_vhd4. display_vhd.vhd5. pll_vhd.vhd6. top_level_vhd.vhd7. TrafficLight.vhd8. TrafficLight_BT.vhd9. TrafficLight_US.vhd10. vga.vhd

desain FSM (keadaan siang dan malam)1. DesainFSM_KeadaanMalam.jpg2. DesainFSM_KeadaanSiang.jpg

file top_level_vhd.qsf (pin assignment) file top_level_vhd.sof (compiled design) VideoDemoPenggunaan_olehPraktikan.mp

4 (video demo yang dilakukan oleh praktikan dalam laboratorium)

5. KESIMPULANDari percobaan yang telah dilakukan, didapat kesimpulan berikut. Percobaan sudah berhasil sesuai dengan

harapan praktikan.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB3

DAFTAR PUSTAKA

[1] Stephen Brown, Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design, McGraw-Hill, San Francisco, 2009.

[2] Mervin T. Hutabarat, dkk., Praktikum Sistem Digital EL-2195, Sekolah Teknik Elektro dan Informatika Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2012.

Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB4