MAKALAH MIKRO PROSESOR

Transkripsi

1 MAKALAH MIKRO PROSESOR DISUSUN OLEH: MURDIYANTO I PROGRAM STUDI D-3 MESIN PRODUKSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

2 MIKROPROSESOR A. Pengertian Mikroprosesor merupakan merupakan suatu alat digital yang bekerja : Menerima data dari sejumlah masukan Memproses data menurut ketentuan-ketentuan program yang disimpan dan, Menghasilkan sejumlah sinyal keluaran sebagai akibat dari pemrosesan data tersebut. Mikroprosesor juga dapat dikatakan sebagai suatu chip (IC=integrated circuits) yang di dalamnya terkandung rangkaian ALU (arithmetic-logic unit) rangkaian CU (control unit) dan register-register. Mikroprosesor disebut juga dengan CPU (Cetral Processing Unit). ALU : menyediakan fungsi pengolahan CU : mengontrol fungsi prosesor Register : penyimpan sementara dalam mikroprosesor Mikroprosesor berasal dari microprocessor, yang secara kasar dapat diterjemahkan sebagai pemroses mikro atau mengolah mikro. Secara fisik, mikroprosesor adalah subuah keping (chip) kecil, yang dirancang untuk mengerjakan pekerjaan-pekerjaan yang cukup kompleks. Mikroprosesor adalah sebuah sirkuit terpadu yang dikemas pada sekeping silicon yang tipis. sebuah prosesor berisi ribuan atau bahkan jutaan komponen ekuivalen transistor, yang masing masing saling terhubung oleh jalur aluminium yang sangat halus. semua transistor itu bekerja sama sama untuk menyimpan dan memanipulasi data, dengan

3 demikian mikroprosesor dapat melakukan berbagai fungsi dan tugas yang bermacam macam. MIKROPROSESOR Sedangkan pengertian untuk system mikroprosesor adalah sebagai berikut Sistem Mikroprosesor dapat dipahami dari dua kata pembangunnya yaitu : Sistem adalah gabungan dari beberapa elemen atau komponen yang membangun suatu fungsi tertentu Mikroprosesor adalah sebuah komponen rangkaian terintegrasi (IC) mikroelektronika dalam paduan skala yang sangat besar yang di disain bekerja sebagai pusat pengolah data digital yang lebih dikenal dengan sebutan Central Processing Unit (CPU). Jadi Sistem Mikroprosesor adalah gabungan dari beberapa komponen dalam hal ini Memory Unit, Input, Output Unit, dan CPU yang bekerja sebagai pengolah data elektronik digital. Sebuah mikroprosesor agar dapat berfungsi memerlukan sebuah sistem yang disebut sistem mikroprosesor. Komponen utama sebuah sistem mikroprosesor tersusun dari lima unit pokok : unit mikroprosesor atau Microprocessor Unit ( MPU) atau CPU, unit memori baca atau Read Only Memory (ROM), unit memori baca tulis atau Read Write Memory (RWM), unit

4 masukan keluaran terprogram atau Programmable Input Output(PIO) dan unit detak/clock. MPU adalah sebuah CPU yang tersusun dari tiga bagian pokok yaitu : * Control Unit (CU) * Arithmetic Logic Unit (ALU) * Register Unit (RU) B. FUNGSI Sebagai pengontrol atau pengolah utama dalam suatu rangkaian elektronik. Mikroprosesor biasa disebut juga CPU (Central Processing Unit). Cara kerja sebuah Mikroprosesor diarahkan oleh suatu program dalam kode-kode bahasa mesin yang telah dimasukkan terlebih dahulu ke dalam sebuah memori. Di dalam Mikroprosesor minimal terdiri dari rangkaian digital, register, pengolah logika aritmatika, rangkaiansekuensial. Untuk melakukan fungsi pengalihan data dengan menggunakan perintah MOV, atau LOAD, EXCHANGE, PUSH, dan POP. Untuk menyimpan program dan data yang digunakan pada sistem mikroprosesor harus dilengkapi dengan Memori. Jadi memori mutlak diperlukan dalam sistem mikroprosesor. Tanpa ada memori sistem mikroprosesor tidak dapat bekerja terutama memori program dalam ROM.

5 C. KARAKTERISTIK MIKROPROSESOR Berikut adalah karakteristik penting dari mikroprosesor : 1. Ukuran bus data internal (internal data bus size): Jumlah saluran yang terdapat dalam mikroprosesor yang menyatakan jumlah bit yang dapat ditransfer antar komponen di dalam mikroprosesor. 2. Ukuran bus data eksternal (external data bus size): Jumlah saluran yang digunakan untuk transfer data antar komponen antara mikroprosesor dan komponen-komponen di luar mikroprosesor. 3. Ukuran alamat memori (memory address size): Jumlah alamat memori yang dapat dialamati oleh mikroprosesor secara langsung. 4. Kecepatan clock (clock speed): Rate atau kecepatan clock untuk menuntun kerja mikroprosesor. 5. Fitur-fitur spesial (special features): Fitur khusus untuk mendukung aplikasi tertentu seperti fasilitas pemrosesan floating point, multimedia dan sebagainya D. JENIS JENIS MIKROPROSESOR Jenis mikroprosesor dapat dikategorikan sebagai berikut : - Teknologi Bahan - Generasi - Lebar Bus Data - Jenis instruksi - Pabrik Pembuat 1. Beberapa Jenis Mikroprosesor Atas Dasar Teknologi Bahannya Prosesor Teknologi Kon. Daya Sik. intruksi INTEL 8008 PMOS 420mW 10us INTEL 8085 NMOS 400mW 1,3us INTEL HCMOS 2500mW 0,1us RCA 1802C CMOS 400mW 6,4us MOTOROLA MC6800 NMOS 600mW 2,0us MOTOROLA MC68000 HCMOS 1750mW 0,08us MOS Technology 6502 NMOS 250mW 3,0us National HCMOS 1000mW 0,1us Zilog Z80 NMOS 400mW 1,3us

6 2. Jenis Mikroprosesor Atas Dasar Lebar Bus Data dan Pabrik Pembuatnya Prosesor Pabrik Lebar Data Teknologi Tahun 4004 INTEL 4-bit PMOS INTEL 4-bit PMOS 1971 PPS-4 Rockwell 4-bit PMOS INTEL 8-bit PMOS INTEL 8-bit NMOS 1974 F8 Fairchild 8-bit NMOS Motorola 8-bit NMOS 1974 Z80 Zilog 8-bit NMOS Motorola 8-bit NMOS Motorola 8-bit NMOS Texas Inst. 16-bit NMOS Motorola 16-bit NMOS Z8000 Zilog 16-bit NMOS 3. Jenis Mikroprosesor Keluarga INTEL Dari Masa ke Masa INTEL 4004, 1971 Mikroprosesor ini dikeluarkan pada tahun 1971oleh Intel Corporation, merupakan mikroprosesor pertama di dunia. Spesifikasi:» Lebar bus data: 4-bit» Clock: 740 KHz» Memori program: 4 KB» Memori data: 640 bytes» Memori Stack: 3-level» No interrupts» Jumlah pin: 16-pin DIP

7 4. Jenis MikroprosesorMesin Berbasis Instruksi 1-Alamat dan 2-Alamat Mesin Berbasis Instruksi 1-Alamat Salah satu mikroprosesor jenis ini adalah dari keluarga MOTOROLA. Contoh: Untuk mengisi akumulator dengan bilangan 5 heksadesimal, pada mesin MOTOROLA digunakan instruksi: LDAA #$5 Mesin Berbasis Instruksi 2-Alamat Keluarga INTEL termasuk jenis mesin ini. Contoh instruksi: MOV AL,5 Format Instruksi: OPCODE OPERAND LDAA #$5 >>>mesin 1 alamat ADDA #$ MOV AL,5 >>>mesin 2 alamat ADD AL,2 Jenis mikroprosesor berdasarkan pada banyaknya bit yang dikerjakan oleh ALU(Arithmatic Logic Unit), CPU dibedakan menjadi 4 jenis : 1. Bit Slices Prosesor Perancangan cpu dengan menambahkan jumlah irisan bit(slices) untuk aplikasi-aplikasi tertentu. CPU jenis ini dapat dikatakan dengan CPU custom. 2. General Purpose CPUCPU serbaguna atau mikrokomputer dengan semua kemampuan dari kini komputer terdahulu. 3. I/O Prosessor Prosesor khusus yang berfungsi menangani input/output request membantu prosesor utama. 4. Dedicated/Embedded Controller Membuat mesin menjadi smart, seperti : mesin cuci, microwave, oven, mesin jahit, sistem pengapian otomotif. Prosesor jenis ini lebih dikenal dengan mikrokontroler.

8 E. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN Kelebihan dibanding sistem diskrit atau dengan digital IC sebagai berikut; Reprogrammable, artinya dapat diprogram ulang untuk mendapatkan fungsi yang berbeda Rangkaian lebih terintegrasi, lebih kompak, sederhana dan tidak rumit, memudahkan membuat PCB. Fleksibel dalam pengembangannya Sedangkan kekurangannya sebagai berikut; Banyak jenis mikroprosesor dengan bahasa yang berbeda, yang mana satu sama lain kadang tidak kompatibel, sehingga menyulitkan pemakai dalam pengembangannya. Kerusakan software berakibat sistem macet dan tidak dapat diperbaiki jika tidak diketahui kode-kodenya. Ketergantungan pada pembuat software Sistem mikroprosesor lebih sensitif terhadap ganguan derau dari luar. Kecepatan relatif rendah. Cepat usang (obsolete) F. APLIKASI Penggunaan prosesor MSP430F413buatan Texas Instrumen untuk mengendalikan alat ukur jarak yang menggunakan gelombang ultrasonik 40 khz. Mikroprosesor pada alat ini berperan sebagai pengendali yang mengaktifkan pengirim sinyal, mengukur waktu propagasi sinyal dengan menunggu aktifnya penerima sinyal atau menunggu kedatangan sinyal pantulan, kemudian menghitung jarak antara alat ini dengan benda yang memantulkan sinyal ultrasonik serta menampilkan hasil perhitungannya dalam bilangan desimal pada display 7-segmen Secara umum, alat ini terdiri dari 4 komponen utama, yaitu Sistem mikroprosesor single chip. Atau Chip tunggal yang mengandung prosesor, memory dan I/O meskipun dengan kapasitas yang sangat kecil Rangkaian elektronika penghasil dan penerima gelombang ultrasonik Display 7-segment

9 Program dalam bahasa asembli yang terdiri dari beberapa modul, yaitu inisialisasi, pembaca tombol aktif, pengendali pengirim dan penerima, pengukur durasi propagasi gelombang, penghitung jarak dan penampil ke 7-segment. SENSOR ULTRASONIK Yaitu suatu alat yang berfungsi mengukur besaran jarak dan kecepatan dan sensor ini tidak langsung dapat masuk ke mikrokontroller karena perlu pentesuaian besaran tegangan dan lain-lainnya maka dikondisikan dulu sinyalnya dibagian pengkondisi sinyal (signal conditioner), sehingga levelnya sesuai atau dapat dimengerti oleh bagian input mikrokontroller atau prosseor lainnya. - Tampilan Kristal Cair (Liquid Crystal Display) LCD adalah : suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. - Pemuat atau KAPASITOR merupakan alat elektrik atau elektronik yang mampu menyimpan tenaga di medan elektrik antara sepasang pengalir (plat). - RESISTOR atau tahanan atau penghambat, adalah suatu komponen elektronik yang memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif). - KRISTAL ADALAH suatu padatan yang atom, molekul, atau ion penyusunnya terkemas secara teratur dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi. - Op-amp adalah rangkaian elektronik serbaguna yang dirancang dan dikemas khusus, sehingga dengan menambahkan komponen luar sedikit saja, sudah dapat dipakai untuk berbagai keperluan. Pengukur Jarak dengan Ultra Sonic Meminjam teknik echo sounder yang dipakai untuk mengukur kedalaman laut, bisa dibuat alat pengukur jarak dengan ultra sonic. Pengukur jarak ini memakai rangkaian yang sama dengan Jam Digital dalam artikel yang lalu, ditambah dengan rangkaian pemancar dan penerima Ultra Sonic. Prinsip kerja echo sounder untuk pengukuran jarak digambarkan dalam Gambar 1. Pulsa Ultrasonic, yang merupakan sinyal ultrasonic dengan frekwensi lebih kurang 41 KHz sebanyak 12 periode, dikirimkan dari pemancar Ultrasonic. Ketika pulsa mengenai benda

10 penghalang, pulsa ini dipantulkan, dan diterima kembali oleh penerima Ultrasonic. Dengan mengukur selang waktu antara saat pulsa dikirim dan pulsa pantul diterima, jarak antara alat pengukur dan benda penghalang bisa dihitung. Gambar 1 Prinsip Echo Sounder Gambar 2 merupakan Rangkaian Jam Digital dalam artikel lalu yang direvisi untuk keperluan ini. Titik desimal pada tampilan satuan dinyalakan dengan tahanan R8. Setiap kali tombol Start ditekan, AT89C2051 membangkitkan pulsa ultrasonic pada Pin P3.4 yang dipancarkan dengan rangkaian Gambar 3, selanjutnya lewat pin P3.5 yang terhubung ke rangkaian penerima ultrasonic di Gambar 4, sambil mengukur selang waktu AT89C2051 memantau datangnya pulsa pantul. Hasil pengukuran waktu itu, dengan sedikit perhitungan matematis ditampilkan di sistem penampil 7 ruas sebagai besaran jarak, dengan satuan centimeter dan 1 angka dibelakang titik desimal. Gambar 2 Rangkaian Kontrol & Tampilan Pemancar pulsa Ultrasonic

11 Penerima pulsa Ultrasonic Rangkaian Penerima Ultrasonic pada Gambar 4, merupakan rangkaian yang umum dipakai untuk penerima ultrasonic, rangkaian ini bisa diganti dengan rangkaian yang lain, asalkan saat tidak ada sinyal ultrasonic keluarannya (ECHO_IN) bernilai 1 dan menjadi 0 begitu menerima sinyal ultrasonic, sesuai dengan kondisi yang dipantau AT89C2051 lewat Potongan Program 2. Gambar 4 Rangkaian Penerima Ultra Sonic Pengukuran selang waktu Pengukuran selang waktu dilakukan dengan bantuan Timer 1 yang ada di dalam IC AT89C2051 seperti terlihat pada Gambar 5. TL1 dan TH1 merupakan bagian dari Timer 1, masing-masing berupa pencacah 8 bit yang diuntai menjadi pencacah 16 bit (Mode 1). TR1 berfungsi untuk mengatur masuknya sinyal 1 MHz ke untaian pencacah, saat TR1 bernilai 0 tidak ada sinyal yang masuk, saat bernilai 1 maka untaian pencacah akan mencacah dari 0 sampai $FFFF (heksadesimal) dan kembali lagi ke 0, dan diikuti TF1 menjadi 1. Gambar 5 Pengukur Waktu

12 Pengukuran selang waktu antara saat pulsa ultrasonic dikirim dan pulsa pantul diterima dilakukan dengan Potongan Program 2 sebagai berikut : TR1 diberi nilai 1 agar untaian pencacah bekerja (baris 1) dan ditunggu sampai isi pencacah menjadi 0 dengan cara menunggu TF1 sampai bernilai 1 (baris 2 dan 3). Segera setelah itu dibangkitkan pulsa ultrasonic dengan memanggil sub-rutin di Potongan Program 1 (baris 4), disusul menunggu pantulan pulsa dengan cara memantau P3.5 sampai bernilai 0 (baris 5 dan 7, abaikan dulu baris 6), setelah itu TR1 diberi nilai 0 (baris 7). Dengan demikian posisi untaian pencacah TL1/TH1 yang terakhir merupakan lamanya selang waktu dalam satuan mikro detik. Kalau jarak yang diukur terlalu jauh, pulsa ultrasonic yang dikirimkan tidak terpantulkan, akibatnya AT89C2051 akan menunggu terus di baris 5 dan 7, agar hal ini tidak terjadi ditambahkan baris 6, yakni sambil menunggu pulsa pantulan dipantau pula apakah untaian pencacah sudah melimpah, kalau sampai melimpah maka tidak perlu menunggu pulsa pantulan lagi, aliran program dialihkan ke Selesai, dan untaian pencacah dihentikan. Perhitungan jarak Seperti diketahui, kecepatan rambat suara di udara adalah cm/detik, berarti untuk merambat sejauh 1 cm suara membutuhkan waktu 29 mikro detik. Selang waktu yang sudah tercatat di untaian pencacah TL1/TH1 (Potongan Program 3, baris 2 sampai dengan 4) setara dengan dua kali jarak pemancar ultrasonic dengan penghalang. Selang waktu tersebut dalam satuan mikro detik, untuk mengubah menjadi jarak (cm) harus membaginya dengan bilangan 58 (Potongan Program 3, baris 10 sampai dengan 13). Untuk mendapatkan angka pecahan di belakang desimal, karena rutin arithmatik yang dipakai adalah rutin perhitungan bilangan bulat (integer), maka sebelum pembagian di atas nilai TL1/TH1 dikalikan dulu dengan 10 (Potongan Program 3, baris 10 sampai dengan 13).

13