Jambura Journal of Electrical and Electronics Engineering (JJEEE)

## Rancangan Catu Daya Cadangan SRAM  Pada Z80 Trainer
Hidayat Tahir
Prodi Teknik Elektro
Universitas Negeri Gorontalo Gorontalo, Indonesia hidayat_s1elektro2013@mahasiswa.un g.ac.id Syahrir Abdussamad Prodi Teknik Elektro Universitas Negeri Gorontalo Gorontalo, Indonesia syahrirabdussamad@ung.ac.id Iskandar Zulkarnain Nasibu Prodi Teknik Elektro Universitas Negeri Gorontalo Gorontalo, Indonesia zul.nasibu@ung.ac.id Diterima : Desember 2020 Disetujui : Desember 2020 Dipublikasi : Januari 2021
Abstrak — Z80  Trainer banyak  digunakan  dalam  praktikum maupun alat bantu peraga terkait pembelajaran mikroprosesor. Dalam penggunaannya,
Z80 Trainer menggunakan  keypad  untuk  menulis  kode  sumber  secara manual  dan  selanjutnya  disimpan  dalam  memori  secara volatile .  Masalah yang sering terjadi adalah putusnya pasokan daya ke Z80 Trainer sehingga program yang telah ditulis tidak tersimpan  dan  harus  ditulis  kembali.  Penelitian  ini  ditujukan untuk  merancang  dan  mengontrol  catu  daya  cadangan  untuk SRAM di Z80  Trainer menggunakan  baterai,  yang  mampu mendeteksi terputusnya suplai daya dari tegangan listrik PLN untuk memastikan bahwa data dan program yang telah ditulis dan  tersimpan  di  memori  tidak  terhapus.  Metode  yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen dan perancangan alat yang dilaksanakan dilaboratorium. Penelitian  ini  telah  menghasilkan  alat  yang  dapat  mengontrol catu  daya  cadangan  berasal  dari  baterai  melalui  rangkaian switching  control unit  untuk SRAM di Z80  Trainer .  Hasil pengujian  unjuk  kerja  mendapati  bahwa  alat  yang  telah dibuat  dapat  mengontrol  atau  mengatur  catu  daya  di SRAM disaat  catu  daya  utama  PLN  terputus  selama  kurang  lebih  26 hari  dengan  memakai  baterai Li-Ion tipe  18650  berkapasitas 3000 mAh .  Pengujian  lama  waktu  penggunaan  alat  d  kondisi normal  menggunakan catu  daya cadangan  mendapatkan hasil sekitar ±20 jam.
Kata Kunci — Z80 Trainer, SRAM, Catu Daya Cadangan.
Abstract — Z80  Trainer  is  widely  used  in  practicum  and teaching  aids  related  to  microprocessor  learning.  In  use,  the Z80 Trainer uses a keypad to write source code manually and then stored in volatile memory. The problem that often occurs is that the power supply to the Z80 Trainer is cut off so that the written  program  is  not  saved  and  has  to  be  rewritten.  This research  is  designed  to  build  and  control  a  backup  power supply  for  SRAM  on  the  Z80  Trainer  using  a  battery,  which can meet the power supply cut off from the PLN mains voltage to  ensure  that  data  and  programs  that  have  been  written  and stored  in  memory  are  not  deleted.  The  method  used  in  this research is the experimental method and the design of the tools carried  out  in  the  laboratory.  This  research  has  produced  a tool that can control the backup power supply coming from the battery via a circuit of the switching control unit for the SRAM
on the Z80 Trainer. The test results prove that the tool that has been  made  can  control  or  build  power  in  SRAM  when  the main  power  supply  is  cut  off  for  less  than  26  days  using  a  Li- Ion  battery  type  18650  with  a  capacity  of  3000  mAh.  Testing the length of time to use the tool under normal conditions using a backup power supply to get the result of about ± 20 hours. Keywords — Z80 Trainer, SRAM, Backup Power Supply.

## I. P ENDAHULUAN
Dalam  sistem  mikroprosesor  perangkat  lunak  dan perangkat  keras  keduanya  sangat  penting,  yang  satu  tidak akan  bekerja  tanpa  ada  yang  lainnya.  Mikroprosesor merupakan  sebuah chip yang  digunakan  sebagai  otak  atau pengolah utama dalam sistem komputer.
Salah satu mikroprosesor yang terkenal adalah Z80 atau Microprocessor Evaluator Z-80 Trainer sering disebut juga Z80  Trainer ,  dan  selanjutnya  akan  ditulis  sebagai Z80 Trainer .  Mikroprosesor  ini  diproduksi  dan  dipasarkan  oleh Zilog mulai  Juli  1976,  dan  digunakan  secara  luas  pada komputer desktop maupun komputer embedded . Z80  Trainer merupakan  salah  satu  alat  bantu  yang mendasar  dalam  mempelajari  suatu  sistem  mikroprosesor, digunakan  sebagai  modul  sekaligus  media  pembelajaran mikrokomputer khususnya 8-bit , yang menggunakan central prosessing  unit ( CPU ) Z80 sebagai  pemroses  utamanya, dilengkapi  dengan  memori SRAM ( Static  Random  Access Memory )  dan read  only  memory ( ROM ),  modul I/O ( Input/Output ),  serta  beberapa  unit  penyusun  komputer lainnya.
Z80  Trainer lebih  banyak  digunakan  dalam  instansi pendidikan  khususnya  terkait  dengan  praktikum  maupun sebagai  alat  bantu  peraga  dalam  proses  belajar  mengajar terkait  mikroprosesor. Z80  Trainer memiliki  sekumpulan fungsi  atau  modul  yang  dapat  digunakan  atau  diprogram dengan  cara  menekan  tombol  keypad  yang  mewakili fungsi/modul dimaksud, dan menggunakan media penyimpanan data/program pada SRAM . Dalam  penggunaan Z80  Trainer untuk  pengisian  data maupun  penulisan  program  semuanya  dilakukan  secara
manual  melalui  36  tombol  keypad  yang  tersedia,  sehingga proses  penulisan  program  dalam  jumlah  banyak  atau panjang akan sangat  melelahkan dan  memakan  waktu  yang cukup  lama.  Program  yang  telah  ditulis  selanjutnya    akan disimpan  pada  memori SRAM secara volatile ,  yang  artinya selama memori dimaksud mendapatkan pasokan daya maka program  yang  tersimpan  akan  tetap  ada,  sebaliknya  jika pasokan daya terputus maka semua program yang tersimpan akan terhapus.
Masalah  yang  sering  terjadi  selama  ini  adalah  ketika pada saat penulisan program yang panjang dan membutuhkan  waktu  yang  lama,  tiba-tiba  pasokan  daya terputus.  Akibatnya program akan terhapus, sehingga harus ditulis  ulang  dari  awal.    Hal  ini  selain  menyebabkan  waktu dan tenaga terbuang percuma, juga seringkali menimbulkan keengganan bagi yang ingin mempelajari mikroprosesor.
Tujuan  dari  penelitian  ini  yaitu  merancang  dan mengontrol catu daya cadangan untuk SRAM di Z80 Trainer menggunakan baterai, yang mampu mendeteksi terputusnya suplai  daya  dari  tegangan  listrik  PLN  untuk  memastikan bahwa data dan program yang telah ditulis dan tersimpan di memori tidak terhapus.
Penelitian  tentang Z80  Trainer ini  sebelumnya  sudah ada,  akan  tetapi  hanya  memfokuskan  penyusunan  modul praktikum  sistem  mikroprosesor Z80 menggunakan  alat bantu  program  aplikasi Z80  simulator dengan  tujuan penelitiannya  adalah  menguji  kelayakan  modul  praktikum mikroprosesor Z80 dengan alat bantu Z80 Simulator sebagai media  pendukung  alternatif  pada  Mata  Kuliah  Praktik Sistem  Mikroprosesor,  khususnya  tentang  mikroprosesor Z80 [1].  Penelitian  lain  rancangan  sistem  transduser  suhu mengunaka mikroprosesor Z80 [2] . Perbedaan Artikel yang dibuat dengan penelitian sebelumnya adalah pemberian catu daya tambahan sebagai backup catu daya pada trainer Z80.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Pada  penelitian  ini,  dilakukan  pembuatan  perancangan sistem  yang  dapat  mengontrol  dan  memberikan  catu  daya cadangan  untuk  memori SRAM pada Z80  Trainer dengan menggunakan  baterai.  Adapun  metode  yang  dilakukan adalah eksperimen [3] dan perancangan sistem [4], [5] yang mencakup  tahapan  penelitian,  blok  diagram  dan  flowchart rangkaian.

## A. Tahapan Penelitian
Tahapan  penelitian  digambarkan  dan  diuraikan  pada gambar 1.

## B. Blok Diagram
Blok diagram rangkaian alat dapat dilihat pada gambar 2.

## Gambar 2. Blok diagram rangkaian alat
Pada  gambar  2,    menjelaskan  suatu  rangkaian  yang saling  berhubungan  antara  satu  dan  lainnya  dan Switching Control Unit sabagai pengendali catu daya Z80 Trainer atau pengendali  catu  daya  cadangan SRAM .  Catu  daya  utama ( PLN )  dapat  memasok  daya  listrik  melalui adaptor konverter  220v  to  9v  yang  melalui regulator untuk menurunkan  tegangan  dari  9v  to  5v  yang  memasok rangkaian Switching  Control  Unit.  Z80  Trainer akan mendapatkan  suplai  daya  listrik  jika  catu  daya  PLN  ada yang  masuk  dirangkaian Switching  Control  Unit dan dibandingkan  dengan  catu  daya  baterai 4,6v yang  melalui step-up / booster untuk dinaikkan dari 3,7v ke 5v dc , otomatis akan  memasok  rangkaian Switching  Control  Unit jika  catu daya  utama  ( PLN )  tiba-tiba  terputus.  Catu  daya  baterai hanya  akan  menggantikan  atau  menjaga  daya  listrik  di SRAM , dan jika ingin menggunakan catu daya baterai untuk menghidupkan Z80  Trainer ,  terdapat  saklar single  on-off untuk  dapat  diaktifkan  secara  manual,  akan  tetapi penggunaan arus baterai sangat besar sehingga mengakibatkan  atau  berkurangnya  durasi  baterai  dalam menjaga memori.

## C. Flowchart Rangkaian
Flowchart rangkaian digambarkan pada gambar 3.
Gambar 3. Flowchart rangkaian
Pada gambar 3 merupakan flowchart diagram alur kerja rangkaian, diantaranya : Pada saat catu daya tegangan utama ada  ( )  kondisi  akan  menanyakan  apakah bernilai  1,
jika YA Z80  Trainer akan  hidup  ( ON ),  maka  catu  daya baterai  ( )  tidak  akan  memasok SRAM ;    Selanjutnya apabila  daya  listrik  utama tidak  ada  (bernilai 0 )  maka catu  daya  baterai  ( )  yang  akan  mengambil  alih
sumber  tegangan;  Pada  saat  catu  daya  baterai mengambil alih sumber listrik, kondisi menanyakan apakah saklar (S) bernilai 0 atau 1; Jika saklar bernilai 1 maka Z80 Trainer akan  langsung  hidup  (ON),  dan  Apabila  bernilai  0 maka catu daya baterai
akan memasok dan menjaga
daya  listrik  di SRAM saja  agar  tetap  konstan  sehingga  data terjaga.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Hasil  yang  diperoleh  pada  penelitian  ini  mencakup bagaimana  unjuk  kerja  alat  dapat  mengontrol  catu  daya berasal  dari  baterai  melalui  rangkaian  catu  daya  cadangan dan switching  control  unit serta  pengujian  alat  keseluruhan Z80  Trainer .  Pada perancangan  catu  daya  cadangan  baterai ini,  terdiri  dari  beberapa  bagian  modul  yang  digabungkan menjadi  suatu  skema  rangkaian,  sehingga  membentuk  satu rangkaian  alat  utuh  dan  berfungsi  sebagai  pemasok  daya listrik  cadangan  untuk SRAM .  Adapun  skema  rangkaian yang dimaksud dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4. Skema catu daya cadangan baterai

## A. Switching Control Unit
Rancangan switching  control  unit ini  juga,  terdiri  dari beberapa  modul  dan  komponen-komponen  kecil  seperti resistor,  transistor,  kapasitor  dan  dioda  serta  komponen lainnya,  yang  digabungkan  menjadi  suatu  skema  rangkaian sehingga  membentuk  satu  rangkaian  alat  dan  berfungsi sebagai  saklar  atau  penggantian  catu  daya  cadangan  jika pemasok  catu  daya  PLN  tiba-tiba  padam.  Adapun  skema rangkaian yang dimaksud dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 5. Skema switching control unit

## B. Pengujian Alat Keseluruhan
Pengujian  dilakukan  dengan  menguji  satu  persatu  blok rangkaian  penyusun  alat,  dimulai  dari  pengujian  catu  daya cadangan  baterai  dan  pengujian  rangkaian  kontrol pensaklaran  ( switching  control  unit ).  Setelah  semua  blok rangkaian diuji, selanjutnya dilakukan pengujian alat secara keseluruhan  dengan  menghubungkan  semua  blok  dimaksud menjadi satu kesatuan utuh. Adapun skema alat keseluruhan dan  bentuk  fisik  alat  dapat  dilihat  pada  gambar  6  dan gambar 7.
Gambar 7. Bentuk fisik alat trainer z80 dan alat back up catu daya

## C. Analisis Daya
Pengujian  catu  daya  dan battery  backup ini  bertujuan untuk  mengetahui  kehandalan  catu  daya  terhadap  memori SRAM [6].  Kapasitas  baterai  yang  digunakan  pada penelitian  untuk  pemasok  catu  daya  cadangan  3000 mAh dan pemakaian arus pada SRAM sendiri sebesar 100 mA .
Berdasarkan  pemakaian  daya  yang  berasal  dari  baterai maka  analisis  pengujian  dan  penggunaan  daya  baterai merupakan perhitungan berapa lama kapasitas baterai untuk memasok daya listrik pada SRAM . Rata-rata pemakaian arus pada 5 Volt adalah 100 mV jadi total daya adalah 500mW, yakni bisa dituliskan 100mA x 5 V = 500mW.
Pada bagian  DC  to  DC  memiliki  efisiensi  ±90%  dan  untuk 500mW akan menarik daya sebesar mW.
Bila  sumber  menggunakan  baterai lithium dengan kapasitas  muatannya  3000  mAh  dan  tegangan  rata-ratanya sebesar  3,7  volt  maka  baterai  ini  memiliki  kapasitas  daya sebesar :
3,7 V x 3000 mAh = 11100 mWh Jadi lama waktu pemakaian lebih kurang adalah:
Pemakaian  arus  untuk  menjaga  muatan  SRAM  kurang lebih  3,2  mA  (sudah  termasuk  lampu  indikator  LED  pada DC to DC pada modul).
Pemakaian daya menjadi 3,2 mA x 5 V = 16 mW Bila  efisiensi  modul  adalah  90%  atau  0,9  maka  daya sebenarnya menjadi;
mW
Jadi  kapasitas  baterai  adalah  11100  mWh,  maka  akan habis dalam waktu:
atau
Pada  prinsipnya  perancangan  alat  catu  daya  cadangan untuk  SRAM  yang  digunakan  dalam  praktikum  dapat berfungsi  dengan  baik  dengan  analisis  penggunaan baterainya.

## IV. K ESIMPULAN
Penelitian ini telah menghasilkan sebuah alat yang dapat mengontrol catu daya cadangan berasal dari baterai melalui rangkaian switching  control  unit untuk SRAM di Z80 Trainer ,  dan  selanjutnya  mampu  mendeteksi  terputusnya suplai  daya  dari  tegangan  listrik  PLN  untuk  memastikan bahwa data dan program yang telah ditulis dan tersimpan di memori tidak terhapus.
Hasil  pengujian  unjuk  kerja  alat  didapatkan  bahwa  alat yang telah dibuat dapat mengontrol atau mengatur catu daya di SRAM jika  tiba-tiba  catu  daya  utama  PLN  terputus, sehingga  data  atau  program  yang  ditulis  akan  terjaga  dan tersimpan  dengan  aman  di  memori  selama  kurang  lebih  26 hari,  dengan  memakai  baterai Li-Ion tipe  18650  yang berkapasitas sebesar 3000 mAh dan waktu penggunaan atau pengoperasian alat pada kondisi normal dengan menggunakan catu daya cadangan adalah ±20 jam.

## Saran
Pada  penelitian  yang  telah  dilakukan  masih  terdapat banyak  kekurangan,  sehingga  pengembangan  lebih  lanjut dapat diupayakan untuk mengkoneksikan Z80 Trainer ini ke system  PC (Personal  Komputer)  ataupun  Laptop,  sehingga proses  penulisan  program  dapat  berlangsung  dengan  lebih mudah dan lebih cepat serta menyenangkan.

## R EFFERENSI
[1] J.  T.  Elek  o   F.  Tekn k    nd  U.  N.  Sem   ng   “Z
SIMULATOR SEBAGAI ALAT BANTU PEMBELAJARAN SISTEM MIKROPROSESOR Z   ” 2016.
[2] D.  Is    “R nc ng n  s s em     nd se   s     be b s s m k op oseso  z   ” pp.   –22, 2006.
[3] S.  Abd ss m d   “R nc ng  B ng n  Inve  e   M n    . Vdc  o     V c Un  k L mp  D       ” J. Tek. , vol. 18, no. 1, pp. 7–16, Jun. 2020.
[4] M.  R.  Wirajaya,  S.  Abdussamad,  and  I.  Z.  Nasibu, “R nc ng  B ng n  Mes n  Pene  s  Tel    O om   s Mengg n k n  M k okon  ole   A d  no  Uno ” Jambura J.  Electr.  Electron.  Eng. ,  vol.  2,  no.  1,  pp.  24–29,  Feb. 2020.
[5] A.  W.  A.  Antu,  S.  Abdussamad,  and  I.  Z.  Nasibu, “R nc ng  B ng n  R nn ng  Tex   p d   Do   M    x 16X160  Berbasis  Arduino  Uno  Dengan  Update  Data System Menggunakan Perangkat Android Via Bl e oo   ” Jambura  J.  Electr.  Electron.  Eng. ,  vol.  2, no. 1, pp. 8–13, Jan. 2020.
[6] Y.  H.  Kanoi,  S.  Abdussamad,  and  S.  W.  Dali, “Pe  nc ng n  J m  D g   l  W k    S ol    Mengg n k n A d  no Uno ” Jambura J. Electr. Electron. Eng. , vol. 1, no. 2, pp. 32–39, Oct. 2019.