Subyek:
- Inleiding
- Gerbang logika
- Sirkuit kombinatorial dan aplikasi otomotif
Perkenalan:
Pemrosesan informasi pada kendaraan bermotor modern sebagian besar, atau tidak seluruhnya, bersifat digital. Informasi digital tersebut terdiri dari tegangan listrik, dimana jawaban yes/no atau on/off dibentuk berdasarkan level tegangan. Dalam elektronik antarmuka terletak pada konverter A/D (Analog/Digital) dimana tegangan sensor diubah menjadi pesan digital yang terdiri dari satu dan nol.
Dalam elektronik digital kita berbicara tentang logika 1 atau logika 0. Tegangan berada pada level TTL (Transistor Transistor Logic).
- Ya atau aktif: logis 1: 5volt
- Tidak atau tidak aktif: logis 0: 0volt
Rangkaian elektronik dasar pada ECU mengandung banyak IC yang membuat rangkaian logika. Sirkuit logis ini berisi gerbang logika, yang dapat dikontrol oleh CPU baik perangkat keras maupun perangkat lunak.
Gerbang logika:
ALU (Arithmetic Logic Unit) adalah bagian sentral dari mikroprosesor di ECU. ALU melakukan operasi aritmatika dan logika. ALU juga memeriksa di mana di memori letak perintah berikutnya dari program yang akan dieksekusi.
ALU berisi gerbang logika yang sering kali dibuat dari semikonduktor silikon. Gerbang logika dapat melakukan operasi dalam beberapa nanodetik menggunakan kode biner; kombinasi satu dan nol. Ini memberikan perintah yang terdiri dari dua pilihan: hidup atau mati, konduktif atau non-konduktif. Beberapa perintah diproses secara bersamaan di ALU dan bekerja sama membentuk “word” dengan 8, 16 atau 32 bit, sesuai dengan arsitektur komputer. Sebuah kata adalah jumlah data terbesar yang disimpan dalam satu register data. Ini adalah jumlah data yang dapat diproses oleh prosesor sekaligus.
Operasi dasar berikut terjadi di ALU:
- memindahkan satu atau lebih posisi bit ke kiri atau ke kanan (shift)
- melakukan operasi aritmatika pada dua kata, seperti penjumlahan atau penambahan (add);
- melakukan operasi logika pada data (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR).
Gambar di bawah menunjukkan ALU sebagai simbol (kiri) dan dengan simbol IEC yang menerjemahkan operasi dari A dan B (incoming) ke R (outgoing).
Gerbang NOT, OR dan AND yang kita lihat di ALU kanan adalah gerbang yang paling umum digunakan untuk melakukan operasi logika. Terdapat port-port yang merupakan tambahan dari ketiga port dasar tersebut. Kami akan membahasnya lagi nanti di halaman ini. Dengan gerbang NOT, OR dan AND, hasil input dapat diprogram sebelumnya. Melalui rangkaian yang menyalakan jawaban ya/tidak atau benar/salah, misalnya lampu peringatan rem tangan, lampu tersebut dapat diaktifkan berdasarkan dua masukan.
- apakah rem tangan sudah diaktifkan?
- apakah level reservoir minyak rem sudah benar?
Jika salah satu atau kedua jawaban dapat dijawab “ya”, lampu peringatan akan aktif. Contoh lainnya ikuti lebih lanjut di halaman ini.
Tabel di bawah menunjukkan ketiga port dasar ini. Di halaman ini kami terutama menggunakan nama bahasa Inggris (AND, bukan EN) agar tidak menimbulkan kebingungan bagi Anda sebagai pembaca, tetapi keduanya tentu saja benar. Hal yang sama berlaku untuk simbol (IEC dan ANSI). Kami menerapkan simbol IEC, namun dalam literatur Amerika kami terutama melihat simbol ANSI. Hal berikut juga berlaku: jangan mencampuradukkannya dan menggunakan satu jenis simbol.
Di bawah tabel diberikan penjelasan tentang properti masing-masing gerbang dan tabel kebenaran menunjukkan input mana yang memberikan output 0 atau 1.
Di bawah ini adalah penjelasan ketiga gerbang beserta simbol dan tabel kebenarannya, yang menunjukkan keluaran untuk kombinasi masukan yang berbeda.
DAN gerbang:
Gerbang AND (Belanda: Gerbang AND) dapat mempunyai banyak masukan, tetapi selalu hanya mempunyai satu keluaran. Pada gambar kita melihat input a dan b. Dimungkinkan untuk menetapkan 1 atau 0 pada kedua input, secara independen satu sama lain. Keluaran (Q) menjadi 1 jika kedua masukan (a dan b) bernilai 1. Dalam semua kasus lainnya, keluaran Q adalah 0.
- Dengan dua masukan pada gerbang AND (dalam hal ini masukan A dan B), terdapat empat kemungkinan rangkaian untuk menghasilkan suatu keluaran. Hal ini ditunjukkan pada tabel kebenaran, di sebelah kanan gambar gerbang AND.
- Dengan empat masukan ada 16 kemungkinan;
- Dengan delapan masukan bahkan ada 256 kemungkinan.
ATAU gerbang:
Gerbang OR (bahasa Belanda: OF gate) juga dapat mempunyai banyak masukan, dengan satu keluaran. Dengan gerbang OR, keluarannya adalah 1 jika salah satu dari dua masukannya bernilai 1, atau jika kedua masukannya bernilai 1.
BUKAN gerbang:
Gerbang NOT (bahasa Belanda: gerbang NOT) berfungsi sebagai inverter dan hanya mempunyai satu input dan output. Sinyal input dibalik: ketika sinyal input 1, sinyal output menjadi 0 dan sebaliknya.
Selain rangkaian yang telah disebutkan (AND, OR dan NOT), kita juga mengenal beberapa rangkaian logika turunan. Dengan rangkaian tersebut kita dapat menggabungkan dua rangkaian yang telah dibahas sebelumnya menjadi satu rangkaian.
Gerbang NAND:
Gerbang Not-AND merupakan gerbang AND yang diikuti oleh gerbang NOT. Outputnya adalah 1 jika beberapa input memiliki 1. Hanya jika semua masukan bernilai 1, maka keluarannya bernilai 0. Ini merupakan kebalikan dari gerbang AND yang telah dibahas sebelumnya.
Gerbang NOR:
Gerbang Not-OR (Gerbang Non-OR) merupakan gerbang OR yang diikuti oleh gerbang NOT. Ia dapat memiliki banyak masukan dan hanya memiliki satu keluaran. Pada rangkaian ini keluarannya hanya akan bernilai 1 jika kedua masukannya bernilai 0.
Gerbang XOR:
Gerbang eXclusive-OR adalah gerbang yang keluarannya 1 ketika hanya satu masukan yang bernilai 1. Ketika kedua masukan memiliki keadaan logika yang sama, keluarannya menjadi 0. Gerbang XOR tidak pernah memiliki lebih dari dua masukan.
Pelabuhan XNOR:
Gerbang eXclusive-OR dilengkapi dengan gerbang NOT yang menjadikannya gerbang eXclusive-NOT-OR. Outputnya dibalik di gerbang XOR.
Untuk setiap IC, penting agar catu daya dan ground terhubung untuk mencapai sirkuit tertutup. Kedua port juga harus menerima tegangan untuk mencegah pengukuran mengambang. Resistor pull-up dan pull-down diperlukan untuk mengalihkan input dan output dengan benar. Tanpa resistor ini, port dapat tetap “aktif” meskipun tidak dikontrol. Port-port tersebut kemudian tidak dapat diandalkan.
Sirkuit kombinatorial dan aplikasi otomotif:
IC digital dapat dihubungkan bersama dengan menghubungkan output dari satu IC ke input IC lainnya. Dengan kombinasi ini, dapat dibuat rangkaian yang menghasilkan kombinasi keluaran yang diinginkan untuk setiap kombinasi masukan yang diinginkan. Ketika beberapa IC dihubungkan bersama, kita berbicara tentang rangkaian kombinasional. Untuk memahami sirkuit kombinasional, contoh teknis otomotif diberikan di bawah ini.
Sirkuit peringatan cahaya:
Contoh praktis dari rangkaian kombinasional adalah peringatan cahaya. Jika kunci kontak dimatikan dan pintu dibuka dengan lampu luar menyala, pengemudi harus diperingatkan melalui bel. Gerbang AND digunakan untuk tiga sinyal masukan. Seperti yang telah dijelaskan pada bagian sebelumnya, semua masukan ke gerbang AND harus bernilai 1 untuk mendapatkan nilai 1 pada keluaran dan mengaktifkan buzzer. Jika salah satu dari tiga masukan ke gerbang AND adalah 0, keluarannya tetap 0 dan bel tetap dimatikan.
- Sakelar lampu: saat sakelar dimatikan, masukan a akan menampilkan 0. Saat lampu parkir atau lampu sorot rendah dinyalakan, ini menjadi 1;
- Kunci pengapian: ketika kunci kontak dihidupkan, angka 1 muncul pada input b. Saat kunci kontak dimatikan, a 0. Dalam hal ini, gerbang NOT membalikkan 0 menjadi 1 untuk mendapatkan sinyal yang benar untuk gerbang AND.
- Sakelar pintu: ketika pintu terbuka, sinyal dialihkan ke ground. Sama seperti kunci kontak, angka 0 harus dibalik menjadi angka 1 agar gerbang AND dapat berfungsi dengan baik.
