ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai system kerja yang sama. BAB 2 TINJAUAN TEORITIS 2.1. Mikrokontroler AT89S52 2.1.1. Gambaran Umum Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industry dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih.
Ilustrasi yang mungkin bias memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. System tiket ini ditangani dengan mikrokontroler. Karena tidak mungkin menggunakan PC yang harus dipasang disamping (atau dibelakang) mesin permainan yang bersangkutan. Selain system tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan system telemtri. Misalnya pengukuran disuatu tempat yang mebahayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang suatu system pengukuran yang bias mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. System pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu system akusisi data sekaligus system pengiriman data secara serial (melalui pemancar), yang semuanya itu bias diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan. Tidak seperti system computer yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bias digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM nya. Pada system computer perbandingan RAM dan ROMnya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relative besar. Sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan Ram-nya artinya program control disimpan dalam ROM (bias Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya
relative besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan. Mikrokontroler AT89S52 adalah mikrokomputer CMOS 8 bit yang memiliki 8 KB Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Mikrokontroler berteknologi memori non-volatile (tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik). Set instruksi dan kaki keluaran AT89S52 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52. Atmel AT89S52 adalah mikrokontroler yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang relatif murah untuk banyak aplikasi sistem kendali berkerapatan tinggi dari Atmel ini sangat kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51 misalnya mikrokontroler AT80S52 yang terkenal dan banyak digunakan dan telah menjadi standar industri baik dalam jumlah pin IC maupun set instruksinya. Sebagai perbandingan kapasitas memori, tabel 2.1 berikut ini akan menampilkan memori dari mikrokontroler seri AT89XX Tabel 2.1 Kapasitas Memori Mikrokontroler seri AT89XX Type RAM Flash EEPROM Memory AT89C51/ 8 X 128 byte 4 Kbyte Tidak AT89S51 AT89C52/ 8 X 256 byte 8 Kbyte Tidak AT89S52 AT89C55 8 X 256 byte 20 Kbyte Tidak AT89S53 8 X 256 byte 12 Kbyte Tidak AT89S8252 8 X 256 byte 8 Kbyte 2 Kbyte
Mikrokontroler AT89S52 memiliki fasilitas-fasilitas pendukung yang membuatnya menjadi mikrokontroler yang sangat banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Fasilitasfasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S52 adalah : a. Sesuai dengan produk-produk MCS-52. b. Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali c. Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz. d. Tiga tingkat kunci memori program. e. Memiliki 256 x 8 bit RAM internal. f. Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram. g. Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk AT89S52) & dua pewaktu/pencacah 16-bit (untuk AT89S51) h. Memiliki 8 sumber interupsi(untuk AT89S52) & 6 sumber instruksi untuk AT89S51 i. Kanal serial terprogram. j. Mode daya rendah dan mode daya mati.
2.1.2. Karakteristik mikrokontroler AT89S52 AT89S52 mempunyai memori yang terdiri dari RAM internal dan Special Function Register. RAM internal pada mikrokontroler AT89S52 memiliki ukuran 256 byte dan beralamatkan 00H-7FH serta dapat di akses menggunakan RAM address register. RAM internal terdiri dari delapan buah register (R0-R7) yang membentuk register banks. Special Function Register yang berjumlah 21 buah berada di alamat 80H-FFH. RAM ini berbeda pada lokasi dengan Flash PEROM dengan alamat 000H-7FFH. IC AT89S52 mempunyai pin sebanyak 40 buah yang sesuai dengan mikrokontroler 8052 dan memiliki susunan pin seperti gambar di berikut ini ini : Gambar 2.1 Konfigurasi pin (kaki) pada mikrokontroler AT89S52 Fungsi Pin-Pin pada mikrokontroler AT89S52
1. Pin 1 sampai pin 8 Pin 1 8 adalah port 1 yang merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti mengendalikan empat input TTL. Port ini juga digunakan sebagai saluran alamat saat pemrograman dan verifikasi 2. Pin 9 Merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroler ini. 3. Pin 10 sampai pin 17 Pin 10 pin 17 merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai maka dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu, sebagian port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol saat proses pemrograman dan verifikasi. 4. Pin 18 dan pin 19 Pin-pin ini merupakan jalur masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada chip, kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. Oleh karena itu, pin 18 dan 19 ini sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1 juga dapat digunakan sebagai input untuk inverting osilator amplifier dan input rangkaian internal clock, sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting oscillator amplifier. 5. Pin 20 Pin 20 merupakan ground sumber tegangan dan diberi simbol gnd. 6. Pin 21 sampai pin 28 Pin-pin ini adalah port 2 yang merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups. Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama pengaksesan
data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit (MOVX@DPTR), port 2 berfungsi sebagai saluran /bus alamat tinggi (A8-A15). Akan tetapi, saat mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit (MOVX@DPTR), port 2 mengeluarkan isi P2 pada special function register. 7. Pin 29 Pin 29 merupakan program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal agar masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching). 8. Pin 30 Pin 30 sebagai Adress Lacth Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori. Pin ini juga berfungsi sebagai pulsa/sinyal input pemograman (PROG) selama proses pemograman. 9. Pin 31 Pin 31 adalah External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan jika diset tinggi (H) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program internal ketika isi program counter kurang dari 4096. Port ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman (Vpp=+12V) selama proses pemograman. 10. Pin 32 sampai pin 39 Pin 32-pin 39 adalah port 0 yang merupakan saluran bus I/O 8 bit open collector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Saat proses pemograman dan verifikasi, port 0 digunakan sebagai saluran/bus data. Pull-up eksternal diperlukan selama proses verifikasi. 11. Pin 40
Pin 40 merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol Vcc. Register pada Mikrokontroler AT89S52 Register adalah penampung data sementara yang terletak dalam CPU. Pada mikrokontroler AT89S52, register-registernya adalah sebagai berikut : a..register A ( Accumulator) Accumulator ialah sebuah register 8 bit yang merupakan pusat dari semua operasi accumulator, termasuk dalam operasi aritmatika dan operasi logika. b. Register B Register ini memiliki fungsi yang sama dengan register A. c. Program counter (PC) Program counter (Pencacah program) merupakan sebuah register 16 bit yang selalu menunjukkan lokasi memori instruksi yang akan diakses. d. Data pointer Data pointer atau DPATR merupakan register 16 bit yang terletak di alamat 82H untuk DPL dan 83H untuk DPH. Biasanya Data pointer digunakan untuk mengakses data atau source kode yang terletak di memori eksternal. e. Stack Pointer (SP) Stack Pointer adalah register 8 bit yang mempunyai fungsi khusus sebagai penu njuk alamat atau data paling atas pada operasi penumpukan di RAM. Stack Pointer terletak di alamat 81H. Penunjuk penumpukan selalu berkurang dua tiap kali data didorong masuk kedalam lokasi penumpukan dan selalu bertambah dua tiap kali data ditarik keluar dari lokasi penumpukan.
f. Program Status Word Program Status Word merupakan register yang berisi beberapa bit status yang mencerminkan keadaaan mikrokontroler. g. Bit Carry Flag (CY) Bit carry merupakan bit ke 8 yang memiliki dua fungsi : 1. Carry akan menunjukkan apakah operasi penjumlahan mengandung carry (sisa) atau apakah operasi pengurangan mengandung borrow (kurang). Apabila operasi ini mengandung carry, bit ini akan diset agar bernilai satu, sedangkan jika mengandung borrow, bit ini akan di set agar bernilai nol (0). 2. Carry dimanfaatkan sebagai bit ke-8 untuk operasi pergeseran (shift) atau perputaran. h. Bit Auxiliary Carry (AC) Bit ini menunjukkan adanya carry (bawaan) dari bit ketiga menuju bit keempat atau dari empat bit rendah ke empat bit tinggi pada operasi aritmatika. Bit ini jarang digunakan dalam program, tetapi digunakan oleh mikrokontroler secara implisit pada operasi aritmatika bilangan BCD. i. Bit Flag 0 (F0) Bit ini menunjukkan apakah hasil operasi bernilai nol atau tidak. Apabila hasil operasi adalah nol (0), bit ini akan diset agar bernilai 1, sedangkan apabila hasil operasinya bukan nol (0) maka bit ini akan di-reset. Bit ini juga digunakan pada perbandingan dua buah data. Jika kedua data bernilai sama maka bit ini akan diset agar bernilai satu, sedangkan jika kedua data itu berbeda maka bit ini akan direset agar bernilai nol (0). j. Bit Register Select (RS) RS0 dan RS1 digunakan untuk memilih bank register. Delapan buah register ini merupakan register serbaguna. Lokasinya pada awal 32 byte RAM internal yang memiliki
alamat dari 00H sampai 1FH. Register ini dapat diakses melalui simbol assembler (R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6 dan R7). 2.2 LCD (Liquid Crystal Display) Penggunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu system dengan menggunakan mikrokontroller. LCD dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8 bit ( pertama dikirim 4 bitlsb dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Berikut adalah contoh LCD (2x16)yang umum digunakan Gambar 2.2 LCD 2x16 jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset ENke kondisi high (1) dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W)atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harusdiset ke 0 dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set ENkembali ke high (1). Ketika jalur RS berada dalam kondisi low (0), data yangdikirimkan ke LCD dianggap sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkanlayar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau 1, data yang dikirimkan adalah data ACII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan
huruf pada layar maka RS harus diset ke 1. jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisilow (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W beradadalam kondisi high (1), maka program akan melakukan query (pembacaan) data darilcd. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD) lainnya merupakan intruksi penulisan, jadi hampir setiap aplikasi menggunakan LCD, R/W selalu diset ke 0, jalur data terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), mereka dinamakan DB0, DB1, DB2, DB3,DB4, DB5, DB6 dan DB7. mengirim data secara parallel baik 4 atau 8 bit merupakan2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukanmode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8 bit sangat baik digunakanketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimaltersedia 11 pin I/O (3 pin utama kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bitminimal hanya membutuhkan 7 bit (3 pin untuk kontrol, 4 bit untuk data). Aplikasi dengan LCD dapat dibuat dengan mudah dan waktu yang singkat, mengingat koneksi parallel yang cukup mudah antara kontroler dan LCD. terdapat banyak aplikasi siap pakai untuk berkomunikasi dengan LCD melalui parallel port PC, seperti: LCD Center & LCDSmartie. LCD berfungsi menampilkan suatu hasi lsensor, menampilkan teks, ataumenampilkan menu pada aplikasi mikrokontroller. LCD yang digunakan adalah jenios LCD M1632. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah. 2.3. Software MIDE-51
Saat membuat program dalam bahasa assembler kita akan membutuhkan program untuk mengetik dan mengkompilasi. Banyak pilihan tentang program ini, salah satunya program M-IDE51. Menggunakan program tersebut. Daftar perangkat / alat yang digunakan : Tahap pertama Software M-IDE51, unduh dan instal seperti biasa. Gambar 2.3 Selanjtunta, lakukan: - klik File - New - klik File - Save As. - Beri nama, dalam contoh kali ini beri nama tes.asm
Gambar 2.4 Langkah selanjutnya, pilih jenis IC yang akan kita gunakan. Caranya klik Device - Select Gambar 2.5 Dalam contoh kali ini kita coba jenis IC 89S51 yang cukup populer
Gambar 2.6 Mulai ketik program dalam bahasa assembler. Contoh dibawah hanya sekedar contoh, penekanan disini hanya menunjukkan cara menggunakan program MIDE. Jangan lupa untuk mengakhiri listing programnya dengan kata end. Gambar 2.7 Tinggal proses mengkompilasi ke dalam bentuk HEX file. Klik Build - Build atau cukup menekan F9
Gambar 2.8 BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM