1. Pendahuluan[kembali]
Dalam dunia elektronika digital, kemampuan untuk mengelola dan mengarahkan aliran informasi secara efisien adalah kunci utama. Bayangkan sebuah persimpangan jalan raya yang sibuk, di mana berbagai kendaraan datang dari arah yang berbeda dan harus dialihkan ke tujuan yang spesifik. Mirip dengan itu, dalam sistem digital, data dari berbagai sumber sering kali perlu diproses atau dikirimkan melalui jalur tunggal pada waktu yang berbeda. Di sinilah peran multiplexer menjadi sangat vital.
Multiplexer, yang sering disingkat MUX, adalah salah satu komponen dasar dan paling serbaguna dalam desain sirkuit digital. Pada intinya, multiplexer berfungsi sebagai sebuah saklar elektronik multigang, yang memungkinkan kita memilih salah satu dari beberapa sinyal input dan meneruskannya ke satu jalur output. Pemilihan ini dikendalikan secara digital melalui sinyal-sinyal seleksi.
Meskipun konsepnya sederhana, aplikasi multiplexer sangat luas dan beragam, menjadikannya fondasi bagi banyak sistem modern. Dari perutean data yang kompleks, konversi data dari format paralel ke serial untuk transmisi yang efisien, hingga pengurutan operasi dalam unit kontrol, multiplexer adalah tulang punggung yang memastikan data mengalir dengan lancar dan operasi berjalan sesuai urutan. Dalam materi ini, kita akan menyelami lebih jauh bagaimana multiplexer bekerja dan mengeksplorasi beberapa aplikasi paling penting yang mendemonstrasikan kekuatan dan fleksibilitas perangkat yang tak ternilai ini.
2. Tujuan[kembali]
- Memahami
Konsep Dasar Multiplexer: Mengerti definisi dan prinsip kerja multiplexer sebagai perangkat
pemilih data digital.
- Mengidentifikasi
Aplikasi Utama Multiplexer: Mengenali dan menjelaskan peran multiplexer dalam perutean data (data
routing), konversi paralel ke serial (parallel-to-serial conversion), dan
pengurutan operasi (operation sequencing).
- Menganalisis
Cara Kerja Multiplexer dalam Berbagai Konteks: Memahami bagaimana sinyal seleksi
mengontrol pemilihan input dan bagaimana hal tersebut diimplementasikan dalam
aplikasi nyata.
- Menyadari
Pentingnya Multiplexer dalam Sistem Digital: Menghargai kontribusi multiplexer dalam efisiensi,
fleksibilitas, dan pengurangan kompleksitas dalam desain sirkuit dan sistem
digital modern.
3. Alat dan Bahan[kembali]
A. Alat & Bahan
1.
Logic Probe
Probe logika
adalah probe uji genggam berbiaya rendah yang digunakan untuk
menganalisis dan memecahkan masalah keadaan logis ( boolean 0 atau 1)
2.
Logic State
Berfungsi
untuk memberikan keterangan logika 1 atau 0
3. IC 74LS93
IC 74LS93 adalah penghitung asinkron (asynchronous counter) 4-bit. Ini berarti ia dapat menghitung dari 0 (0000 biner) hingga 15 (1111 biner) dalam format biner. Pencacah ini dibangun dari empat buah JK flip-flop internal.
4. IC 74HC151
IC 74HC151 adalah sebuah multiplexer (pemilih data) 8-ke-1 yang sangat umum digunakan dari keluarga logika CMOS berkecepatan tinggi (High-speed CMOS, HC). Ini berarti ia dapat memilih salah satu dari delapan sinyal input digital dan meneruskannya ke satu output tunggal.
5. Resistor
Resistor merupakan komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika.
6. Ground
Ground merupakan titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik.
4. Dasar Teori[kembali]
I. Aplikasi
Multiplexer
Multiplexer
memainkan peran krusial dalam banyak aspek desain sistem digital karena
kemampuannya untuk mengelola dan mengarahkan aliran data secara efisien.
Berikut adalah beberapa aplikasi utamanya:
A. Data
Routing (Perutean Data)
Salah satu
aplikasi paling mendasar dan umum dari multiplexer adalah perutean atau
pengalihan data. Dalam banyak sistem, data dari berbagai sumber perlu diarahkan
ke tujuan yang berbeda pada waktu yang berbeda. Multiplexer menyediakan cara
yang fleksibel dan terkontrol untuk melakukan ini.
Bagaimana
cara kerjanya:
- Beberapa sumber
data (input) dihubungkan ke input data multiplexer.
- Sinyal seleksi
mengontrol input mana yang akan diteruskan ke output.
- Dengan mengubah
sinyal seleksi, data dari sumber yang berbeda dapat dialihkan ke jalur
output yang sama.
Contoh
Aplikasi:
- Sistem Komunikasi: Dalam sistem
komunikasi, multiplexer digunakan untuk menggabungkan beberapa saluran
data (misalnya, suara, video, data internet) ke dalam satu jalur
transmisi. Di ujung penerima, demultiplexer digunakan untuk memisahkan
kembali saluran-saluran tersebut.
- Pemrosesan Data
Komputer: Multiplexer dapat digunakan untuk memilih data dari berbagai
register atau memori dan mengirimkannya ke unit aritmatika-logika (ALU)
atau bagian lain dari prosesor untuk diproses.
- Tampilan Multipel: Dalam sistem yang
memiliki beberapa sumber data untuk ditampilkan pada satu layar (misalnya,
data sensor dari berbagai lokasi), multiplexer dapat digunakan untuk
secara bergantian menampilkan data dari setiap sumber.
Keuntungan:
- Mengurangi jumlah
kabel yang diperlukan untuk mentransfer data.
- Meningkatkan
fleksibilitas dalam mengelola aliran data.
- Memungkinkan
berbagi sumber daya (misalnya, jalur data, prosesor) di antara beberapa
perangkat.
B.
Parallel-to-Serial Conversion (Konversi Paralel ke Serial)
Konversi
data dari format paralel (beberapa bit data ditransmisikan secara bersamaan
pada jalur yang berbeda) ke format serial (bit-bit data ditransmisikan satu per
satu pada satu jalur) adalah aplikasi penting lainnya dari multiplexer. Ini
sangat berguna dalam komunikasi jarak jauh di mana mengirim banyak jalur secara
paralel tidak praktis atau mahal.
Bagaimana
cara kerjanya:
- Data paralel
(misalnya, 8 bit) dihubungkan ke input multiplexer. Setiap input
multiplexer mewakili satu bit dari kata data paralel.
- Sinyal seleksi
diatur untuk berhitung dari 0 hingga N-1 (di mana N adalah jumlah bit
data).
- Pada setiap
langkah hitungan, multiplexer memilih satu bit dari data paralel dan
meneruskannya ke output tunggal.
- Dengan demikian,
seluruh kata data paralel dikirimkan secara berurutan, bit demi bit,
melalui satu jalur.
Contoh
Aplikasi:
- Komunikasi Serial: UART (Universal
Asynchronous Receiver/Transmitter) dan perangkat komunikasi serial lainnya
banyak menggunakan multiplexer untuk mengkonversi data paralel dari CPU
atau memori menjadi aliran bit serial yang dapat dikirim melalui kabel
serial (misalnya, RS-232, USB).
- Jaringan Komputer: Dalam jaringan,
data sering dikirimkan secara serial melalui kabel Ethernet atau serat
optik untuk efisiensi. Multiplexer digunakan pada sisi pengirim untuk
mengkonversi data paralel dari komputer ke format serial.
- Memori dan
Penyimpanan Data: Saat membaca data dari memori yang menyimpan data secara paralel,
multiplexer dapat digunakan untuk mengkonversi data tersebut menjadi
aliran serial untuk transmisi atau pemrosesan lebih lanjut.
Keuntungan:
- Mengurangi
kompleksitas perkabelan dan konektor.
- Memungkinkan
transmisi data melalui media tunggal (misalnya, kawat tunggal, serat
optik).
- Sangat efisien
untuk komunikasi jarak jauh.
C. Operation
Sequencing (Pengurutan Operasi)
Multiplexer
juga dapat digunakan untuk mengontrol urutan operasi atau untuk memilih fungsi
yang akan dilakukan oleh suatu sistem. Dalam konteks ini, input multiplexer
bukan lagi data, melainkan sinyal kontrol atau perintah yang memilih operasi
tertentu.
Bagaimana
cara kerjanya:
- Setiap input
multiplexer dihubungkan ke sinyal yang memicu operasi atau fungsi yang
berbeda.
- Sinyal seleksi
bertindak sebagai pemilih operasi. Ketika sinyal seleksi berada pada
kombinasi tertentu, operasi yang sesuai akan diaktifkan melalui output
multiplexer.
- Output multiplexer
kemudian dapat digunakan untuk mengaktifkan sirkuit atau perangkat yang
menjalankan operasi yang dipilih.
Contoh
Aplikasi:
- Unit Kontrol dalam
CPU: Dalam
unit kontrol prosesor, multiplexer dapat digunakan untuk memilih operasi
selanjutnya yang akan dilakukan oleh ALU (misalnya, penambahan,
pengurangan, pergeseran). Sinyal seleksi berasal dari instruksi yang
sedang dieksekusi.
- Sistem Otomasi: Dalam sistem
otomasi, multiplexer dapat digunakan untuk memilih antara mode operasi
yang berbeda (misalnya, manual, otomatis, semi-otomatis). Sinyal seleksi
dapat berasal dari saklar fisik atau antarmuka kontrol.
- Pengujian Sirkuit: Selama pengujian
sirkuit terpadu (IC), multiplexer dapat digunakan untuk memilih berbagai
titik uji dalam IC dan mengarahkan sinyal dari titik tersebut ke peralatan
pengujian eksternal.
Keuntungan:
- Memungkinkan
implementasi logika kontrol yang kompleks dengan perangkat keras yang
relatif sederhana.
- Memberikan
fleksibilitas dalam mengubah urutan atau jenis operasi yang dilakukan oleh
sistem.
- Mempermudah
penambahan atau modifikasi fungsi sistem tanpa perlu merancang ulang
seluruh sirkuit.
Kesimpulan
Multiplexer
adalah komponen fundamental dalam dunia elektronika digital. Dari perutean data
yang efisien hingga konversi format data dan pengurutan operasi, kemampuannya
untuk memilih dan mengarahkan sinyal menjadikannya alat yang sangat berharga
dalam berbagai aplikasi. Memahami cara kerja dan aplikasi multiplexer adalah
kunci untuk merancang sistem digital yang efektif, ringkas, dan hemat biaya.
5. Percobaan[kembali]
a) Prosedur[kembali]
- Untuk membuat rangkaian ini, pertama, buka aplikasi proteus 8 profesional
- Kemudian siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
- Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
- Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
- Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
- Lalu coba jalankan rangkaiannya, jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja
b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]
.png)
1. Pengaturan
Input Paralel: Pertama,
atur 8 bit data yang ingin Anda konversi secara paralel dengan mengubah logic
state X0 hingga X7. Misalnya, kita bisa mengatur X7X6X5X4X3X2X1X0 =
10101100.
2. Clock Memicu
Pencacah: Sinyal
clock secara terus-menerus memicu input CLK (CP1) dari IC 74LS93.
3. Pencacah
Menghasilkan Sinyal Seleksi: Setiap kali ada pulsa clock, pencacah 74LS93 akan bertambah satu.
Output Q0, Q1, Q2 dari pencacah ini membentuk kombinasi biner 3-bit (000, 001,
010, ..., 111) secara berurutan.
4. Multiplexer
Memilih Bit Data:
·
Ketika Q2Q1Q0 = 000, 74HC151 memilih input I0 (yang
terhubung ke X0) dan meneruskannya ke output Y.
·
Ketika Q2Q1Q0 = 001, 74HC151 memilih input I1 (yang
terhubung ke X1) dan meneruskannya ke output Y.
·
...dan seterusnya...
·
Ketika Q2Q1Q0 = 111, 74HC151 memilih input I7 (yang
terhubung ke X7) dan meneruskannya ke output Y.
5. Output Data
Serial: Output Y
dari 74HC151 (yang diindikasikan oleh LOGICPROBE Z) akan menampilkan bit-bit
data paralel (X0 hingga X7) secara berurutan, satu per satu, seiring dengan
perubahan sinyal seleksi dari pencacah. Ini menghasilkan aliran data serial.
.png)
1. Pengaturan
Input: Pengguna
(atau sumber sinyal eksternal) mengatur kombinasi nilai logika (0 atau 1) pada
variabel input A, B, dan C.
2. Pembuatan
Kode Seleksi: Kombinasi
A, B, C ini langsung membentuk kode biner 3-bit pada pin seleksi S2S1S0 dari
74HC151.
·
Contoh: Jika A=1, B=0, C=1, maka S2S1S0 akan menjadi
101.
3. Pemilihan
Input Data: Berdasarkan
kode biner pada S2S1S0, multiplexer 74HC151 memilih salah satu dari delapan
input datanya (I0 sampai I7).
·
Mengikuti contoh di atas, S2S1S0 = 101 akan memilih
input data I5.
4. Penerusan
Nilai Logika: Nilai
logika yang telah diatur sebelumnya pada input data yang dipilih (dalam contoh
ini, I5) akan disalurkan langsung ke output Z dari multiplexer.
·
Jika I5 terhubung ke VCC (Logika 1), maka Z akan
menjadi 1.
·
Jika I5 terhubung ke GND (Logika 0), maka Z akan
menjadi 0.
5. Output
Tampil: LOGICPROBE
Z akan menampilkan nilai logika yang dihasilkan oleh multiplexer, yang
merupakan output dari fungsi Boolean yang telah diprogram.
6. Iterasi: Proses ini berulang setiap kali ada perubahan pada nilai input A, B, atau C, dan output Z akan selalu merepresentasikan hasil fungsi logika sesuai dengan tabel kebenaran yang telah di-"program" ke input-input I0-I7 dari multiplexer.
c) Video Simulasi [kembali]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar