BAB II LANDASAN TEORI II.1. PERANGKAT KERAS II.1.1 Mikrokontroller Mikrokontroller, sesuai namanya adalah suatu alat pengontrol / pengendali yang berukuran kecil (mikro). Sebelum mikrokontroller ada, terlebih dahulu muncul yang disebut mikroprosesor. Bila dibandingkan dengan mikroprosesor, mikrokontroller jauh lebih unggul dengan alasan sebagai berikut : Tersedia I/O I/O dalam mikrokontroller sudah tersedia, bahkan untuk AT89S51 ada 32 jalur I/O, sementara pada mikroprosesor dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut (PPI 8255). Memori internal Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak harus ada. mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori eksternal.
Meski memiliki berbagai kelemahan, mikroprosesor tetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroller. Dengan memiliki dasar pengetahuan yang cukup tentang mikroprosesor, maka kita akan lebih cepat dan mudah memahami mikrokontroller dengan sempurna. Inti kerja mikroprosesor dan mikrokontroller adalah sama, yaitu sebagai pengendali atau pengontrol utama suatu rangkaian. Mikrokontroller keluarga MSC-51 merupakan mikrokontroller yang paling banyak digunakan saat ini karena memiliki berbagai kelebihan seperti arsitektur yang sederhana, software pemograman yang mudah, harga terjangkau, literature banyak, dll. Generasi awal MSC-51 adalah mikrokontroller generasi C, yaitu AT89C51 dan AT89C52. Namun pada generasi C ini terdapat beberapa kelemahan : Mikrokontroller hanya dapat diprogram secara parallel, sehingga untuk memogramnya kita membutuhkan pemograman khusus. Tidak praktis karena selalu mencabut pasang IC, sehingga IC mudah rusak dan kemungkinan terjadinya salah posisi dalam pemasangannya. Downloader-nya agak sulit untuk dibuat sendiri, terutama di daerah yang fasilitasnya masih kurang, dan jika dibeli harganya relatif mahal. Menyadari hal ini, ATMEL membuat mikrokontroller generasi baru, yaitu mikrokontroller generasi S (AT89S51, AT89S52, AT89S53) yang sudah dilengkapi system pemograman serial (ISP In System Programing). Sistem ISP memungkinkan mikrokontroller di program dalam papan sistemnya, sehingga tidak ada proses cabut pasang. Kemudian, downloader-nya sangat murah dan mudah dibuat sendiri.
II.1.2 Sistem Mikrokontroller Mikrokontroller merupakan sebuah sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar elemenya dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering disebut single chip microcomputer. Sistem mikrokontroller adalah sebuah sistem yang dibentuk dari beberapa elemen dasar, yaitu CPU (Central Processing Unit), Unit memori, Unit Input/Output, Bus, dan Clock. Central Processing Unit (CPU). merupakan bagian paling penting dalam sistem mikrokontroller,karena CPU-lah yang mengeksekusi, mengolah data, serta melakukan fungsi aritmatika dan logika. Memori Memori merupakan media penyimpanan data atau program. Ada dua jenis memori yang terdapat pada sistem mikrokontroller, yaitu memori volatile (mudah hilang) contohnya RAM (Random Access Memory), dan memori nonvolatile (tetap) contohnya ROM (Read Only Memory). Input/Output Setiap sistem mikrokontroller memerlukan sistem input dan output yang merupakan media keluar - masuknya data dari mikrokontroller. Bus
Bus adalah sebuah jalur semikonduktor yang memiliki fungsi sama. Bus berfungsi menghubungkan antara CPU, memori, dan I/O. Bus dapat dikelompokkan berdasarkan fungsinya, yaitu bus data (data bus), bus alamat (address bus) dan bus kendali (control bus). Clock Clock atau pewaktuan berfungsi memberikan referensi waktu dan sinkronisasi antar elemen. II.1.3 Mikrokontroller AT89S51 AT89S51 adalah mikrokontroller keluaran Atmel dengan 4 Kbyte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory), AT89S51 merupakan memori dangan teknologi nonvolatile memory, artinya isi tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus secara berkali kali. Mikrokontroller AT89S51 memiliki fitur sebagai berikut : Kompatibel dengan produk MSC-51 Memori flash 8 KB yang bisa diprogram ulang sampai 1000 kali pemograman Berkerja pada frekwensi sampai 33 MHz 256 x 8 bit RAM internal 32 saluran input-output tiga tingkatan program memori lock 2 buah timer / counter 16 bit 8 sumber interupsi port serial full-duplex
Jenis mikrokontroller AT89S51 pada perinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit sacara bersamaan. Pada mikrokontroller ini dapat berkerja bila dalam mikrokontroller tersebut terdapat sebuah program yang berisi instruksi-instruksi yang akan digunakan untuk menjalankan sistem mikrokontroller tersebut. Pada prinsipnya bahwa program mikrokontroller dijalankan secara bertahap, jadi program itu sendiri terdapat beberapa set instruksi dan tiap instruksi itu dijalankan secara bertahap ataupun berurutan. Mikrokontroller AT89S51 mempunyai 40 kaki (pin), 32 kaki diantaranya digunakan sebagai port parallel. Satu port parallel terdiri dari 8 kaki, dengan demikian 32 kaki tersebut membentuk 4 buah port parallel, yang masing-masing dikenal sebagai Port 0, Port 1, Port 2, dan Port 3. Nomor dari masing-masing jalur (kaki) dari port parallel dimulai dari Port 0 adalah (P0.0, P0.1 P0.2, P0.3, P0.4, P0.5, P0.6, P0.7), pada Port 1 adalah (P1.0, P1.1, P1.2, P1.3, P1.4, P1.5, P1.6, P1.7), pada Port 2 adalah (P2.0, P2.1, P2.2, P2.3, P2.4, P2.5, P2.6, P2.7), pada Port 3 adalah (P3.0, P3.1, P3.2, P3.3, P3.4, P3.5, P3.6, P3.7).
II.1.4 Arsitektur Mikrokontroller
Gambar 2.1 Arsitektur Mikrokontroller AT89S51 (Sumber : Hendra Keterangan gambar 2.1. arsitektur mikrokontroller AT89S51 : Register Special Function Register (SFR) adalah register-register yang mempunyai fungsi khusus, diantaranya ada yang digunakan untuk mengatur input/output data dari mikrokontroller. Misalnya saja register P0, P1, P2, dan P3 digunakan sebagai register untuk menampung data input/output. Selain itu, ada juga Special Function Register (SFR) yang digunakan untuk mengatur dan memantau kondisi UART, yaitu pada register SCON. Register yang digunakan untuk mengatur kerja timer adalah TCON. Special Function Register (SFR) terdapat pada ruangan memori RAM yang mempunyai alamat 80H sampai FFH. Tidak semua alamat itu dipakai oleh Special Function Register (SFR). Untuk menghindari hal yang tidak diinginkan dalam program, sebaiknya alamat yang tidak dipakai tersebut tidak digunakan. Pada Special Function Register (SFR) terdapat beberapa alamat yang bisa dialamati secara bit dan ada yang tidak bisa dialamati secara bit. Pada Special Function Register yang bisa dialamati secara bit, alamat pada digit keduanya adalah digit 0 atau 8, misalnya 80H, 88H, 90H, 98H, dan F8H. Special Function Register Akumulator adalah salah satunya yang sering dipakai untuk dialamati secara bit dan mempunyai alamat E0H, misalnya A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7. Accumulator
Accumulator merupakan register yang berfungsi untuk menyimpan data sementara. Register Accumulator ini sering digunakan dalam proses operasi aritmatika, logika, pengambilan data dan pengiriman data. Register ini juga dapat dialamati secara bit. Register B Register B dapat digunakan untuk proses aritmatika dan juga dapat difungsikan sebagai sebuah register biasa. Register Port Pada register ini terdapat 4 buah yaitu register Port 0, Port 1, Port 2, dan Port 3. register port ini digunakan sebagai sarana input/output untuk menyimpan data dari atau ke port untuk masing-masing P0, P1, P2, P3. Register Timer Mikrokontroller AT89S51 mempunyai 16 bit timer, yaitu timer 0 dan timer 1. timer 0 dibentuk oleh register TH0 dan TL0. dan timer 1 dibentuk oleh register TH1 dan TL1. Perilaku dari register TH0, TH1, TL0, dan TL1 diatur oleh register TMOD dan register TCON. Register Control Ada beberapa register yang berisi bit-bit control dan status untuk system intrupsi, pecahan atau pewaktu, dan port serial, yaitu register-register IP
(Interrupt Priority), IE (interrupt Enable), TMOD (Timer Mode), SCON (Serial Control), dan PCON (Power Control). Register IP digunakan untuk mengatur prioritas dari masing-masing intrupsi. Register IE digunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifan sarana intrupsi. IE.0 sampai IE.6 mengatur masing-masing sumber intrupsi, sedangkan IE.7 mengatur intrupsi secara keseluruhan. Jika IE7 bernilai 0 maka sistem intrupsi akan menonaktifkan atau keadaan dari IE.0 sampai IE.6 tidak diperhatikan. Register TMOD digunakan untuk mengatur mode kerja dari timer 0 dan timer 1. Dengan mengatur mode kerja timer, register ini dapat mengatur masing-masing timer untuk diatur menjadi timer 16 bit, timer 13 bit, atau timer 8 bit yang dapat diisi ulang otomatis. Selain itu, register ini juga dapat mengatur agar proses pencacah timer dapat dikendalikan melalui sinyal dari luar mikrokontroller. Register TCON digunakan untuk memulai atau menghentikan proses pencacah timer, mengatur sinyal intrupsi dari INT0 atau INT1, serta memantau apakah ada sinyal yang masuk ke INT0 atau INT1. Register SCON digunakan untuk mengatur prilaku dari UART yang diantaranya memantau proses pengiriman dan penerimaan data seri. Register PCON digunakan untuk mengatur pemakaian daya pada IC. Program Status Word (PSW) Register PSW ini berisi informasi status program yang mana masingmasing bit menunjukan kondisi Central Processing Unit setelah operasi dijalankan.
Data Pointer Register data pointer atau DPTR merupakan register 16 bit yang terdiri dari data pointer low byte (DPL). Serial Data Buffer Serial Data Buffer terletak pada lokasi 99H yang dibagi menjadi dua register yang terpisah, yaitu transmit buffer dan receive buffer. Saat data disalin ke serial data buffer maka data sesungguhnya diterima dan diteruskan ked an dari serial port. Program Counter Merupakan salah satu register khusus yang berfungsi sebagai pencacah atau penghitung eksekusi program mikrokontroller. ALU (Arithmetic and Logic Unit) ALU memiliki kemampuan melakukan proses-proses aritmetika (penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian) dan operasi logika (missal AND, OR, XOR, NOT) terhadap bilangan bulat 8 atau 16 bit.
Clock Circuits Mikrokontroller adalah rangkaian logika sekuensial, dimana proses kerjanya berjalan melalui sikronisasi clock. Karenanya diperlukan clock circuits yang menyediakan clock bagi seluruh bagian rangkaian. Stack Pointer Stack adalah bagian dari RAM yang memiliki metode penyimpanan dan pengambilan data secara khusus. Data yang disimpan dan dibaca tidak dapat dilakukan dengan metode acak. Karena data yang masuk kedalam stack pada urutan yang terakhir adalah data yang pertama kali dibaca kembali. Stack pointer berisi offset dimana posisi data stack yang terakhir masuk (atau yang pertama kali dapat diambil). RAM (Random Acces Memory) RAM merupakan memori yang dapat dibaca dan ditulis. RAM biasanya digunakan untuk menyimpan data atau sering disebut dengan memori data saat program berkerja. Data yang ada pada RAM akan hilang bila catu daya dari RAM dimatikan sehingga RAM hanya dapat digunakan untuk menyimpan data sementara. Teknologi RAM dapat dibagi menjadi dua, yaitu static dan dynamic. RAM tersusun oleh sel-sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor. Ada
tidaknya muatan yang ada pada kapasitor dijadikan acuan oleh RAM dinamik sebagai system bilangan biner 1 atau 0. oleh karena kapasitor memiliki kecenderungan alami untuk mengosongkan muatan, RAM dimanik memerlukan pengisian muatansecara periodic untuk memelihara penyimpanan data. Pada RAM static, nilai biner disimpan menggunakan konfigurasigate logika flip-flop. RAM static akan menyimpan data selama aliran daya diberikan padanya. ROM (Read Only Memory) ROM merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data yang disimpan oleh ROM tidak akan hilang meskipun tegangan supply dimatikan. Dari sifatnya itu maka ROM sering dipakai untuk menyimpan program. Ada beberapa jenis ROM diantaranya ROM, PROM, EPROM, dan EEPROM. ROM merupakan memori yang sudah di program oleh pabrik. PROM dapat deprogram oleh pemakai tapi hanya dapat ditulis sekali saja. UV-EPROM merupakan PROM yang dapat deprogram atau ditulis beberapa kali dan dapat dihapus dengan sinar ultraviolet. Flash PEROM adalah PEROM yang dapat ditulis ulang beberapa kali dan dapat dihapus secara elektrik atau dengan tegangan listrik. UV-EPROM harganya lebih mahal dari pada Flash PEROM, karena itu Flash PEROM lebih popular dan diminati programeer mikrokontroller.
I/O (Input/Output) Port Merupakan sarana yang digunakan mikrokontroller untuk mengakses peralatan-peralatan lain diluar dirinya, berupa pin-pin yang dapat berfungsi untuk mengeluarkan data digital ataupun menginput data. Port 0 Port 0 merupakan Port keluaran/masukan (I/O) bertipe open drain bidirectional. Sebagai Port keluaran, masing-masing kaki dapat menyerap arus delapan masukan TTL (sekitar 3,8 ma). Pada saat I dituliskan ke kaki-kaki Port 0 ini, maka kaki-kaki Port 0 dapat digunakan sebagai masukan-masukan berinpedansi tinggi. Port 0 juga dapat dikonfigurasikan sebagai bus alamat/data bagian rendah (low byte) selama proses pengaksesan memori data dan program eksternal. Jika digunakan dalam metode ini Port 0 memiliki pull-up internal (tapi rendah). Port 0 juga menerima kode-kode yang dikirimkan kepadanya selama proses pengisian program mengeluarkan kode-kode selama proses verifikasi program yang telah disimpan dalam flash. Dalam hal ini dibutuhkan pull-up eksternal selama verifikasi program. Port 1 Port 1 merupakan bit-directional I/O port 8-bit dangan pull-up internal. Setiap buffer output Port 1 dapat menahan/memberikan aruskepada 4 buah TTL input. Saat logika 1 diberikan ke pin Port 1 ini, maka pin tersebut akan diberi
pull-high oleh internal pull-up yang dapat digunakan sebagai pin input. Sebagai input, Port 1 pin yang diberi pull-low secara eksternal akan memberikan arus (IIL) dikarenakan adanya internal pull-up. Port 1 juga menerima low-order address byte selama Flash Programming dan verifikasi program. Port 2 Port 2 merupakan bi-directional I/O port 8-bit dengan pull-up internal. Setiap buffer output port 2 dapat menahan/memberikan arus kepada 4 buah TTL input. Saat logika 1 diberikan kepin port 2 ini, maka pin tersebut akan diberi pull-high oleh internal pull-up yang dapat digunakan sebagai pin input. Sebagai input, Port 2 pin yang diberi pull-low secara eksternal akan memberikan arus (IIL) dikarenakan adanya internal pull-up. Port 2 juga menerima high-order address byte selama terjadi fetch program memori eksternal dan selama mengakses data memori eksternal menggunakan pengalamatan 16 bit (MOVX @DPTR). Pada aplikasai ini Port 2 akan memberikan pull-up internal saat menghasilkan logika 1. Selama terjadi pengaksesan data memori eksternal yang menggunakan pengalamatan 8 bit (MOVX @R1), Port 2 mengeluarkan isi dari Special Fungtion Register (SFR) P2. Port 2 juga menerima high-order address byte dan beberapa sinyal contoh selama Flash Programming dan verifikasi program. Port 3 Port 3 merupakan bi-directional I/O Port 8-bit dengan pull-up internal. Setiap buffer output Port 3 dapat menahan/memberikan arus kepada 4 buah TTL input. Saat logika 1 diberi pada pin Port 3 ini, maka pin tersebut akan diberi pull-high oleh internal pull-up yang dapat digunakan sebagai pin input. Sebagai
input, Port 3 pin yang diberi pull-low secara eksternal akan memberikan arus (IIL) dikarenakan adanya internal pull-up. Port 3 juga menyediakan beberapa fungsi khusus dari kaki pin AT89S51. Interrupt Circuits Adalah rangkaian yang memiliki fungsi untuk mengendalikan sinyalsinyal intrupsi baik internal maupun eksternal. Adanya sinyal intrupsi akan menghentikan eksekusi normal program mikrokontroller untuk selanjutnya menjalankan sub-program untuk melayani intrupsi tersebut. II.1.5 Konfigurasi Pin IC AT89S51 Gambar 2.2 Konfigurasi Pin IC AT89S51 (Sumber : Hendra
II.1.6 Konstruksi AT89S5 Gambar 2.3 Konstruksi At89S51 ( Sumber : Hendra Mikrokontroller AT89S51 memiliki 40 kaki, 32 kaki digunakan untuk keperluan port parallel. Setiap port terdiri dari 8 pin, sehingga terdapat 4 port, yaitu Port 0, Port 1, Port 2, Port 3, masing-masing pin Mikrokontroller AT89S51 mempunyai kegunaan sebagai berikut : VCC Dihubungkan ke sumber tegangan +5V. Gnd
Dihubungkan ke ground. Port 1 Merupakan salah satu port yang berfungsi sebagai general purpose I/O dengan lebar 8 bit. RST Pin ini berfungsi sebagai input untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller, dan jika nilai RST bernilai high selama minimal 2 siklus mesin, maka nilai internal register akan kembali seperti awal mulai bekerja. Port 3 Merupakan port yang terdiri dari 8 bit masukan dan keluaran. Disamping berfungsi sebagai masukan dan keluaran, port 3 juga memiliki fungsi khusus yang lain. Tabel 2.1. Fungsi Pin pada Port 3 Nama pin Fungsi P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12) INT0 (interrupt 0 eksternal) P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal) P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0)
P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1) P3.6 (pin 16) WR (menulis untuk eksternal data memori) P3.7 (pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori) XTAL 1 dan XTAL 2 Merupakan pin masukan untuk Kristal Osilator. Port 2 Merupakan salah satu port yang berfungsi sebagai general purpose I/O dengan lebar 8 bit. Fungsi lainya adalah sebagai high byte address bus (pada penggunaan memori eksternal). PSEN PSEN (Program Store Enable) adalah pulsa pengaktif untuk membaca program memori luar. ALE / PROG Pulsa output ALE akan low byte selama mikrokontroller melakukan pengaksesan ke memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai input pulsa program selama Flash Programing. Pada operasi normal, ALE mengeluarkan nilai konstan 1 frekwensi 16 osilator. Satu pulsa ALE dilewati akses kememori data eksternal. Jika mengoperasikan ALE, dapat disable oleh seting bit 0 dari SFR dengan lokasi BEH. EA / Vpp
External Access Enable atau EA harus dihubungkan ke Vcc untuk mengeksekusi program internal. Port 0 Merupakan salah satu port yang berfungsi sebagai general purpose I/O (dapat digunakan sebagai masukan dan juga keluaran) dengan lebar 8 bit. Fungsi lainya adalah sebagai multiplexed address/data bus (pada saat mengakses memori eksternal). II.2. PERANGKAT LUNAK II.2.1 Bahasa Assembly MCS-51 Bahasa yang digunakan untuk memogram IC mikrokontroller AT89S51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 adalah jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51 instruksi yang sering digunakan untuk mikrokokntroller hanya ada 10 intruksi. Instruksi-intruksi tersebut antara lain : 1. Instruksi MOV Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung. Contoh pengisian nilai secara langsung MOV R0,#20h Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung
MOV 20h,#80h...... MOV R0,20h Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat. 2. Instruksi DJNZ Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh, MOV R0,#80h Loop:...... DJNZ R0,Loop... R0-1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.
3. Instruksi ACALL Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :... ACALL TUNDA... TUNDA:... 4. Instruksi RET Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh, ACALL TUNDA... TUNDA:... RET 5. Instruksi JMP (Jump) Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh,
Loop:...... JMP Loop 6. Instruksi JB (Jump if bit) Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh, Loop: JB P1.0,Loop... 7. Instruksi JNB (Jump if Not bit) Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh, Loop: JNB P1.0,Loop... 8. Instruksi CJNE (Compare Jump If Not Equal)
Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh, Loop:... CJNE R0,#20h,Loop... Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya. 9. Instruksi DEC (Decreament) Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h R0 = 20h... DEC R0 R0 = R0 1... 10. Instruksi INC (Increament)
Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h R0 = 20h... INC R0 R0 = R0 + 1... dll II.2.2 Software 8051 Editor Instruksi instruksi yang merupakan Bahasa Assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 editor, assembler, simulator IDE, MCS 51. tampilannya seperti gambar di bawah ini : Gambar 2.4 Software 8051 editor, assembly, simulator (IDE)
Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-assemble (dicompile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi. Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroller. II.2.3 Software Downloader Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya seperti gambar di bawah ini
Gambar 2.5 ISP-flash Programmer 3.0a Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroller. II.3. LED INFRA MERAH Sinar infra merah adalah termasuk cahaya monokromatis yang tidak tampak oleh mata manusia. Spektrum frekuensi cahaya secara umum dibagi menjadi tiga bagian yaitu (Wilson & Hawkes, 1989:2) : 1. Infra merah, mempunyai panjang gelombang 0,85 mm 0,78 µm. 2. Cahaya tampak, mempunyai panjang gelombang 0,7 µm 0,4 µm. 3. Ultra Violet, mempunyai panjang gelombang 0,4 µm 0,03 µm. Gelombang elektromagnetik merupakan penyusundari cahaya yang berada dalam spektrum elektromagnetik yang mempunyai jangkauan yang sangat lebar. Pada jarak yang sama, seluruh spektrum elektromagnetik tersebut mempunyai kecepatan yang sama tetapi frekuensinya berbeda sesuai dengan panjang gelombangnya (Sears and Zemansky, 1994:704). Dalam hal ini berlaku : e = λ.f... (2.1) keterangan : e = kecepatan cahaya (m/s)
λ = panjang gelombang (m) f = frekuensi (Hz) Suatu spektrum frekuensi cahaya disebut infra merah jika panjang gelombangnya 0,78 µm 0,85 µm. Sedangkan spektrum frekuensi infra merah yang sering dignakan adalah 3,84.10 14 Hz 3,75.10 14 Hz (Skoog and Leary, 1992:253). (a) (b) Gambar 2.6 (a) Simbol LED (Light Emitting Dioda) Infra Merah (b) Wujud LED (Light Emitting Dioda) Infra Merah LED infro merah merupakan jenis semi konduktor p-n junction yang berkerja pada kondisi forward bias, yang dapat memancarkan radiasi dalam daerah ultra violet, sinar tampak, dan infra merah. Radiasi cahaya yang dihasilkan LED infra merah ini sebanding dengan arus forward bias yang diberikan pada LED tersebut. LED infra merah merupkan LED yang jika diberi bias maju akan mengeluarkan gelombang infra merah yang tidak dapat dilihat oleh mata. LED infra merah dibuat dari bahan Galium arsenida (GaAs). Dilihat dari jangkauan frekuensi yang begitu lebar, infra merah sangat fleksibel dalam penggunaanya.
LED ini akan menyerap arus yang lebih besar dari pada LED biasa, semakin besar arus yang mengalir maka semakin besar daya pancarnya. Cahaya infra merah tidak mudah terkontaminasi atau teresonansi dengan cahaya lain sehingga dapat digunakan baik siang ataupun malam. Karakteristik LED infra merah adalah pada saat tegangan forward bias yang diberikan masih dibawah tegangan ambang (0,7 V), maka arus belum dapat mengalir, tetapi setelah tegangan forward yang diberikan pada LED melebihi tegngan ambang (0,7 V) maka pertambahan arus akan meningkat dengan cepat dan tegangan mendekati keadaan konstan. Harga arus yang melewaati LED sebanding dengan intensitas cahaya yang dipancarkan, jika arus semakin besar maka intensitas cahaya akan naik, ini berarti arus yang dihasilkan oleh LED infra merah dipengaruhi oleh tegangan dan tahanan. Semakin besar tegangan maka arus yang dihasilkan akan semakin besar dan sebaliknya semakin besar tahanan yang diberikan maka arus yang dihasilkan akan semakin kecil. Arus forward bias yang mengalir pada p-n junction menyebabkan hole terinjeksi kedalam bahan tipe P, yang biasanya dikenal dengan penginjeksian minority carrier. Pada kondisi tersebut bergabung, maka energinya akan sama dengan energi gabungan band, dari bahan semi konduktor yang dilepaskan, sebagian diubah dalam bentuk cahaya, sedangkan sisanya dilepas dalam bentuk panas. Jika arus listrik mengalir melalui junction arsenida dari LED infra merah, elektron secara terus menerus bertambah hingga melepaskan energi cahaya dan panas.
II.4. PHOTOTRANSISTOR Phototransistor adalah suatu alat semi konduktor cahaya yang lebih peka dari foto dioda P-N. Phototransistor yang sering dijumpai adalah transistor bipolar jenis NPN dengan sambungan kolektor-basis PN yang peka cahaya. Apa bila sambungan tersebut dikenai cahaya melalui lensa yang membuka pada bungkus transistor, maka timbul aliran arus control yang menghidupkan transistror ON. Aksi ini sama dengan yang terjadi pada arus basis-emitor dari transistor PNP biasa. Phototransistor dapat sebagai alat dengan dua kaki atau tiga kaki. Kaki basis dapat dibawa keluar sehingga alat dapat digunakan sebagai transistor bipolar konvesional, dengan atau tanpa tambahan keistimewaan kepekaan cahaya. Apabila cahaya mengenai sambungan PN kolektor-basis, arus basisyang dihasilkan berbanding langsung dengan intensitas cahaya, aksi tersebut menghasilkan arus kolektor yang dikuatkan. Kecuali untuk arus basis dibangkitkan, phototransistor bertindak seperti transistor bipolar konvensional. Kolektor C Basis B E Emitor Gambar 2.7 (a) Simbol Phototransistor (b) Wujud Phototransistor
2.5. MOTOR STEPPER Motor langkah (stepper) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau diperlukan sebagaian dari putaran motor. Suatu contoh dapat dijumpai pada disk drive, untuk proses pembacaan dan/atau penulisan data ke/dari cakram (disk), head baca-tulis ditempatkan pada tempat yang tepat diatas jalur atau track pada cakram, untuk head tersebut dihubungkan dengan sebuah motor langkah. Gambar 2.9 Wujud Motor Langkah (stepper) Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga dijumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat digunakan dalam perancangan suatu alat mekatronik atau robot. Motor langkah berukuran besar digunakan, misalnya, dalam proses pengeboran logam yang menghendaki ketepatan posisi pengeboran, dalam hal ini
dilakukan oleh sebuah robot yang memerlukan ketepatan posisi dalam gerakan lengannya dan lain-lain. (stepper). Pada gambar 2.10 dibawah ditunjukan dasar susunan sebuah motor langkah A B C U D A B S Gambar 2.10 Diagram Motor Langkah (stepper) Magnet permanen U-S berputar kearah medan magnet yang aktif. Apabila kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, maka akan timbul medan magnet dan rotor akan berputar mengikuti medan magnet tersebut. Setiap pengalihan arus ke kumparan berikutnya menyebabkan medan magnet berputar menurut suatu sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan motor langkah yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan sudut perputaran motor. Jika pengalihan arus ditentukan, maka motor akan berhenti pada posisi terakhir. Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, maka slip akan dapat dihindari. Sehingga tidak dipergunakan umpan balik (feedback) pada pengendalian motor langkah.
Motor langkah yang akan digunakan memiliki 4 fasa (pole atau kutub), pengiriman pulsa dari mikrokontroller ke rangkaian motor langkah dilakukan secara bergantian, masing-masing 4 data (sesuai dengan jumlah fasanya), sebagian ditunjukan pada gambar 2.11, dibawah ini : A B C D Gambar 2.11 Pemberian data /pulsa pada motor stepper Pada saat yang sama, untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada dua masukan atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 (high), atau dengan kata lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 sedangkan yang lain bernilai 0.
2.6. BUZZER Buzzer merupakan alat yang mengeluarkan bunyi alarm. Alat ini sering digunakan sebagai alat peraga berupa suara atau bunyi sebagai penanda. Buzzer ini menggunakan transistor jenis PNP dengan catu daya 5 V yang akan on jika diberi tegangan forward dan akan off jika diberi tegangan reverse. Gambar 2.12 Wujud Buzzer