5Slamet

10 Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device (PLD)

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI VENDING MACHINE CONTROLLER

BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE (PLD)

Oleh : Slamet, ST

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik - Universitas Budi Luhur

Abstract Vending Machine represent an automatic seller machine, where about buyer enough enter a number of coin to get the product wanted which is there are in the Vending Machine. the Automatization mechanism arranged by electronic system of Vending Machine Controller, commisioned among other things to identify the entered coin type, accomodating coin if happened the transaction, releasing coin if happened the transaction cancellation, and release the product if happened transaction. Implementation use the PLD from PAL type as especial brain at Vending Machine Controller, while for the configuraton of this device use the software PALASM from AMD.

1. Pendahuluan Programmable Logic Device (PLD) merupakan salah satu jenis

komponen logika yang banyak digunakan dalam desain dan implementasi

sistem elektronik. Mengapa menggunakan PLD? Jawabannya, device ini dapat

mengurangi jumlah komponen logika yang dibutuhkan pada suatu rancangan

sistem elektronik. Karena pertimbangan tersebut, maka dalam penelitian ini

akan dicoba untuk merancang dan mengimplementasikan suatu sistem

elektronik berbasis PLD, yaitu membuat prototipe Vending Machine Controller

(VMC) dengan spesifikasi tertentu.

Vending Machine merupakan suatu mesin penjual otomatis, di mana

pembeli cukup memasukkan sejumlah koin untuk mendapatkan produk yang

diinginkan yang terdapat di dalam Vending Machine tersebut. Mekanisme

otomatisasi tersebut diatur oleh suatu sistem elektronik yang disebut dengan

Vending Machine Controller, yang bertugas diantaranya untuk mengidentifikasi

jenis koin yang dimasukkan, menghitung nilai koin yang dimasukkan untuk

Perancangan Dan Implementasi Vending Machine Controller Berbasis Programmable Logic Device 11

mendapatkan produk dengan nilai koin tersebut, menampung koin jika terjadi

transaksi, mengeluarkan koin yang dimasukkan jika terjadi pembatalan

transaksi, mengeluarkan koin kembalian jika terjadi transaksi, dan

mengeluarkan produk jika terjadi transaksi.

2. Vending Machine Aplikasi praktis suatu sistem elektronik pengatur Vending Machine

ditentukan oleh spesifikasi atau perilaku dari Vending Machine itu sendiri.

Sebagai contoh, ditentukan suatu Vending Machine Controller yang dapat

mengeluarkan dua jenis minuman dalam kaleng apabila terjadi transaksi, yaitu

Cola dan Diet Cola, yang mempunyai harga yang sama, yaitu 50 sen. Sistem

hanya menerima koin quarter (koin pada sistem mata uang US Dollar, bernilai

25 sen) untuk transaksi. Juga, setiap saat jika terdapat koin pembeli di dalam

sistem, jika tidak jadi melakukan transaksi, koin tersebut dapat dikeluarkan dari

dalam sistem.

Permasalahan yang timbul dari spesifikasi yang diinginkan seperti di

atas dapat diuraikan sebagai urutan kondisi (state) dari sistem.

- State a: State Awal. Pembeli mungkin (1) menunggu atau (2)

memasukkan sebuah koin quarter. Jika quarter dimasukkan, sistem

akan menuju ke state b. Sepanjang waktu pembeli, sistem tetap berada

pada state yang sama, yaitu state a.

- State b: Terdapat sebuah koin quarter di dalam sistem. Pembeli

mungkin (1) menunggu, (2) menekan tombol kembalian, atau (3)

memasukkan sebuah koin quarter lagi. Jika tombol kembalian ditekan,

sistem akan menuju ke state d, di mana koin quarter dikeluarkan dari

sistem. Jika sebuah koin quarter lagi dimasukkan, sistem akan menuju

ke state c.

- State c: Terdapat dua koin quarter di dalam sistem. Pembeli mungkin

(1) menunggu, (2) menekan tombol kembalian, (3) bertransaksi untuk

mendapatkan minuman Cola, atau (4) bertransaksi untuk mendapatkan


minuman Diet Cola. Jika tombol kembalian ditekan, sistem akan

mengeluarkan sebuah quarter dan menuju ke state d, di mana sebuah

quarter lagi akan dikeluarkan. Jika bertransaksi minuman Cola, sistem

akan mengeluarkan Cola dan kembali ke state a. Jika bertransaksi

minuman Diet Cola, sistem akan mengeluarkan Diet Cola dan kembali

ke state a.

- State d: Mengeluarkan quarter yang tersisa. Sistem mengeluarkan

sebuah quarter dan kembali ke state a.

Berdasarkan contoh spesifikasi Vending Machine di atas, blok diagram

sistem elektronik secara umum melibatkan penggunaan state machine dengan

definisi input dan output seperti gambar di bawah ini.

Gambar 1. Diagram Blok dari State Vending Machine

2.1 Programmable Logic Device Perancangan dan Implementasi Vending Machine Controller

berdasarkan Diagram Blok State Machine seperti diberikan oleh gambar 1

dilakukan dengan menggunakan komponen Programmable Logic Device


(PLD). Beberapa jenis PLD beserta perbandingannya ditunjukkan oleh tabel

berikut:

Tabel 1 Tabel Jenis Divais PLD Beserta Perbandingannya

Device Matriks Input Matriks Output Logika Output

ROM Hardwired Programmable Kombinasional, Sum-Of-Product (SOP) saja

PLA Programmable Programmable Beberapa buffer output tersedia

PAL Programmable Hardwired Beberapa buffer output tersedia

Gambar 2. Komponen PLD kemasan PLCC dan DIP

Komponen PLD memiliki kode tertentu pada kemasannya. Di bawah ini

diberikan arti dari kode tersebut :


Gambar 3. Arti Kode Komponen PLD

Arsitektur umum PLD menyediakan fleksibilitas perancangan dengan

adanya Output Logic Macrocell (OLMC) yang dapat dikonfigurasi.

Gambar 4. Arsitektur Umum PLD


Terlihat pada gambar di atas, OLMC pada I/O PLD bisa dimanfaatkan

untuk perancangan sistem elektronik dengan tipe register (sistem state

machine) karena di dalamnya terdapat register yang diperlukan untuk

penentuan bit-bit yang merepresentasikan state-state yang terdapat pada

sistem state machine.

Gambar 5. Arsitektur Lebih Detail PLD


Gambar 6. Arsitektur Lebih Detail PLD (lanjutan)

Pada perancangan kombinasional menggunakan PLD, register pada

OLMC tidak digunakan sehingga di sini user mempunyai fleksibiltas yang tinggi

dalam penggunaan divais tersebut, baik dirancang dengan orientasi state

machine atau hanya untuk rangkaian kombinasional biasa.

Rangkaian input PLD merupakan rangkaian AND Array yang bisa

diprogram (Programmable AND Array) dan rangkaian output OR yang tidak


bisa diprogram (Hardwired OR Logic), ditunjukkan lebih detail pada gambar

berikut.

2.2 Diagram State

Gambar 7. Diagram State Rancangan Vending Machine Controller

- Diagram state Vending Machine Controller memberikan gambaran

mengenai perilaku dari prototipe Vending Machine yang akan dibuat.

- Sistem mempunyai 17 buah state, di mana secara umum alur kerja suatu

proses di mulai dari state Initial dan kembali ke state Initial tersebut.

- Diagram state tersebut memperlihatkan informasi input, output

(disimbolkan oleh gambar kotak), dan/atau percabangan (disimbolkan oleh

gambar belah ketupat) yang terdapat pada semua state. Input yang


diberikan pada percabangan menentukan alur mana yang akan diambil

oleh sistem.

2.3 Tabel State

Tabel 2. Tabel Jenis Divais PLD Beserta Perbandingannya

- Tabel state seperti halnya diagram state pada bagian sebelumnya, juga

memperlihatkan perilaku dari Vending Machine Controller dalam bentuk

tabular, di mana terdiri atas informasi state sistem saat sekarang (present

state), input yang diberikan pada state tersebut, perubahan state yang


terjadi karena input tersebut (next state), dan output yang timbul pada state

saat sekarang.

- Tabel state ini menjadi acuan dalam pemrograman untuk mengkonfigurasi

divais PLD yang digunakan sebagai pusat pemrosesan Vending Machine

Controller.

3. Perancangan Sistem VMC (Vending Machine Controller ) Menggunakan PLD

Gambar 8. Diagram Blok Utama Rangkaian Vending Machine Controller

Berdasarkan gambar di atas, beberapa modul pembentuk blok utama

rangkaian Vending Machine Controller adalah sebagai berikut:

1. Dual PLD


2. D Flip-Flop

3. Sensor Deteksi Koin

4. Antarmuka Sensor Pengidentifikasi Koin

5. Antarmuka Sensor Pendeteksi Koin dalam Sistem

6. Penggerak Solenoide (Solenoide Driver)

7. Rangkaian Tombol

4. Pemrograman PLD PLD merupakan “otak” atau pusat pemrosesan Vending Machine

Controller. PLD yang digunakan adalah jenis Programmable Array Logic (PAL)

produksi Advanced Micro Devices (AMD) dari keluarga PALCE20V8.

Menggunakan dua chip (dual PAL) karena pemakaian resource satu PAL tidak

mencukupi untuk rancangan Vending Machine Controller yang dibuat.

Distribusi input dan output pada kedua PAL ini bisa dilihat pada gambar

sebelumnya. Konfigurasi atau pemrograman pada PAL ini dilakukan dengan

menggunakan software PALASM dari Advanced Micro Devices.

Gambar 9. IDE Software PALASM untuk Pemrograman divais PAL


Beberapa aspek yang harus diperhatikan dalam memprogram rancangan

ke divais PLD, yaitu:

• Keperluan jumlah pin input

• Keperluan jumlah pin output

• Rancangan rangkaian apakah merupakan jenis kombinasional

atau sekuensial.

5. Kesimpulan Dari keseluruhan pembahasan yang telah dilakukan maka dapat diambil

beberapa kesimpulan antara lain sebagai berikut :

1. Perancangan Vending Machine Controller yang dilakukan telah

menempuh prosedur yang benar, dimulai dari tahap spesifikasi

Vending Machine yang diinginkan, dilanjutkan dengan pendeskripsian

yang lebih detail mengenai karakteristik atau perilaku sistem

menggunakan Diagram State dan Tabel State.

2. Implementasi merupakan kelanjutan dari tahap perancangan dengan

menerjemahkan diagram state atau tabel state ke level blok diagram

rangkaian utama sistem.

3. Implementasi menggunakan PLD dari jenis PAL sebagai pemroses

utama pada Vending Machine Controller, di mana untuk

mengkonfigurasi divais ini, dilakukan melalui pemrograman

menggunakan software PALASM dari AMD.

4. Pemrograman PAL dilakukan dengan mengacu pada karakteristik

atau perilaku sistem yang dideskripsikan secara lebih detail pada

Diagram State atau Tabel State.

6. DAFTAR PUSTAKA

[1]. Carter, John W., 1997, Digital Designing with Programmable Logic Devices, Prentice Hall, Ohio - USA.


[2]. Padley, Andrew, 1995, The PAL Trainer - User Manual Type:

MPLDT-10 PLD Training Kit, Second Edition, A Flight Electrinics International Ltd. Publication, United Kindom.

[3]. MACHXL Software User's Guide, 1993, Advanced Micro Devices,

Inc. Sunnyvale, CA 94088.

Documents

5Slamet