DIKTAT KULIAH SISTEM MIKROPROSESOR
Disusun Oleh : Susanto Sambasri, ST.,MT / Rizal Suryana, ST
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI CIMAHI 2008
BAB I SEJARAH MIKROPROSESSOR DAN PERKEMBANGAN MIKROPROSESSOR
1. Perkembangan Jenis Teknologi Mikroprosessor Berbagai jenis teknologi telah dipergunakan dalam pengembangan komponen mikroelektronika, khususnya mikroprosessor. Teknologi Rangkaian Terintegrasi yang telah dipergunakan sampai waktu ini adalah ●
Teknologi Bipolar
●
Teknologi MOS (Metal Oxide Semiconductor)
●
CTD (Change transfer Devis)
●
Magnetic Bubbles
Dalam pembuatan mikroprosessor dikenal beberapa macam teknologi yang masing-masing mempunyai karakteristik teknik tertentu. Pada tabel 1-1 diperlihatkan pembagian teknologi mikroprosessor beserta beberapa contohnya. Tabel 1-1 Pembagian teknologi mikroprosessor JENSI TEKNOLOGI
CONTOH MIRKOPROSESSOR
TEKNOLOGI MOS PMOS
INTEL 4004,4040,8008
NMOS
INTEL 8080,8085,8086,8048,8748 MOTOROLA
MC6800,MC6802,
MC5801,
MC6805, ZILOG Z80, Z8000 CMOS
MOTOROLA MC146805, MC14500
TEKNOLOGI BIPOLAR BIPOLAR
TAK-JENUH
(UN-
SATURATED) ECL
MOTOROLA MC10800
SCHOTTKY
INTEL 3001, AMD Am2901, Am2903
BIPOLAR JENUH (SATURATED) I2L
TEXAS INTRUMENTS SBP0400, SBP900
Tabel 1-2 Perbandingan Karakteristik Mikroprosessor SPEED
DAYA
DENSITY
KETERANGAN
TEKNOLOGI MOS PMOS
Rendah
Sedang
Tinggi
Pemakaian menurun
NMOS
Rendah-
Sedang
Tinggi
Standard
Sangat Kecil
Sedang
Sedang CMOS
Sedang
– Daya Terkecil
Tinggi CMOS-SOS
Sedang
– Kecil
Tinggi
– Sedang
Sedang
Rendah
Tinggi TEKNOLOGI BIPOLAR TTL
Sedang Tinggi
ECL
Sangat Tinggi
– Tinggi
Tinggi Tinggi
Sedang
Pemakaian Meningkat
I2L
Sedang Tinggi
– Rendah, Dapat Sangat Tinggi diatur
Baru,
Pemakaian
meningkat
Teknologi PMOS adalah teknologi yang paling murah dan merupakan teknologi yang dipergunakan pada mikroprosessor pertama yaitu Intel 4004 pada tahun 1971, namun demikian banyak hal telah digantikan oleh teknologi NMOS. Pada waktu ini teknologi MOS kanal N adalah yang paling banyak dipergunakan dalam pembuatan mikroprosessor. Dalam hal faktor kecepatan operasi dan atau kebutuhan daya memegang peranan penting maka perlu diperhatikan jenis teknologi lainnya. Mikroprosessor dengan teknologi bipolar jenis ECL atau Schottky mempunyai kecepatan paling tinggi. Untuk keperluan daya paling rendah dapat kita pilih mikroprosessor dengan teknologi CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor). Mirkoprosessor dengan teknologi bipolar jenis I2L dapat bekerja dengan tegangan sumber paling rendah dibandingkan dengan mikroprosessor jenis yang lain. Mikroprosessor jenis I2L ini dapat bekerja dengan daya rendah bila kecepatan operasi bukan merupakan faktor menentukan. Mikroprosessor dengan teknologi CMOS yang mempergunakan sub-strat bahan isolator saphir (yaitu jenis CMOS – SOS) dapat bekerja dengan kecepatan operasi tinggi dan
keperluan daya rendah, tetapi harnya sangat mahal. Disamping harga, tiga macam karakteristik teknik yang paling penting adalah Kecepatan operasi (Speed), Daya yang diperlukan (Power Consumption) Kepadatan komponen perbandingan karakteristik beberapa jenis mikroprosessor dengan teknologi yang berbeda. 2. Perkembangan Jenis Mikroprosessor Mikroprosessor dapat dikelompokkan menurut teknologi yang dipergunakan, menurut jumlah bit data, menurut struktur atau menurut kemampuan/karakteristik mikroprosessor dan menurut fungsi dari mikroprosessor itu sendiri. Berdasarkan jumlah bit data (Word Size) pada waktu ini telah terdapat banyak macam mirkoprosessor, mulai dari mikroprosessor 1 bit, 4bit, 8 bit. 16 bit, 32 bit dan 64 bit. Selain itu mirkoprosessor dapat pula dikelompokan menurut fungsi dan integrasisnya adalah sebagai berikut : ●
Mikroprosessor Monolotik (Chip Tunggal)
●
Mikrokomputer chip tunggal (One – chip Mircocomputer)
●
Mikroprosessor (atau Prosessor) Bit – Slice
2.1 Mikroprosessor 4 bit Mikroprosessor intel 4004 merupakan mirkroprosessor pertama yang diperkenalkan pada tahun 1971. Mikroprosessor tersebut memperguanakan teknologi PMOS. Selain itu telah dikembangkan pula beberapa buah mirkoprosessor 4 dengan teknologi yang sama dan dengan teknologi yang lain. Alasan disebut mikroprosessor 4 bit adalah karena mikroprosessor ini hanya mampuh mengolah data 4 bit. 2.2 Mikroprosessor 8 bit Mikroprosessor 8 bit merupaka mikroprosessor standard yang memperguanakan teknologi
PMOS
atau
NMOS
dan
umumnya
berupa
mikroprosessor
monolitik.
Mikroprosessor ini diperkenalkan pada tahun 1975. sifat khusus mirkoprosessor ini adalah : Harga Murah, dengan kepadatan komponen sangat tinggi, daya yang cukup rendah tetapi dengan kecepatan yang relatif rendah pula. Beberapa contoh diantaranya adalah : Motorola 6800, 6809, Intel 8080, 8085 dan Zilog Z-80 yang semuanya mempergunakan Teknologi NMOS.
2.3 Prosessor Bipolar Jenis Bit – Slice Dengan menpergunakan teknologi bipolar *Schottky TTL, ECL atau I2L) prosessor jenis ini mempunyai kecepatan tinggi meskipun dengan kepadatan yang agak kurang. Dengan menghubungkan paralel m buah prosessor bit slice dari n bit. Maka dapat diperoleh suatu mikroprosessor dengan bit data (word length) = m x n bits. Contoh AMD 2903, Motorola 10800. keuntungan mikroprosessor ini adalah bersifat microprogrammable, mikroprogram dapat dibuat oleh user. 2.4 Mikroprosessor CMOS Dengan teknologi CMOS, maka mikroprosessor ini memerlukan daya paling kecil dibandingkan dengan mikroprosessor yang mempergunakan teknologi lain. Kelemahan mikroprosessor CMOS dibandingkan dengan jenis bipolar adalah dalam ini kecepatan. Untuk mengatasi kekurangan ini telah dikembangkan mikroprosessor jenis CMOS-SOS dan HSCMOS yang mempunyai kecepatan kira-kira sama dengan jenis TTL Schottku tetapi dengan kebutuhan daya jauh lebih rendah. Contoh MC 14500, 1802 dan 8085. MC14500B merupakan suatu mikroprosessor 1 bit yang dikenal dengan nama Industial Control Unit (ICU). 2.5 Mikroprosessor Plus Komponen ini merupakan jembatan antara mikroprosessor monolitik dan one – chip microcomputer, suatu mikroprosessor plus umumnya mengandung sebuah MPU + RAM atau Komponen lain, Misalnya MC6802 (Terdiri atas MPU + RAM + Clock) dan Intel 8035. 2.6 Single-Chip Microcomputer Unit mirkokomputer (MCU = Mircocomputer Unit) ini telah mengandung unit mirkoprosessor (MPU = Microprocessing Unit), Memori dan unit input output. Dengan mempergunakan MCU ini, maka jumlah komponen yang diperlukan untuk membuat suatu sistem
menjadi
makin
kecil.
Beberapa
contoh
one-chip
microcomputer
yang
mempergunakan teknologi NMOS adalah Motorola 6801 dan 6805, Intel 8041 dan 8049, sedangkan yang mempergunakan teknologi CMOS yaitu : 87C41 dan 87C48 (Intersil) dan Motorola 1468056.
2.7 Mikroprosessor 16 Pada mikroprosesor 16 bit, bagian ALU (Arithmetic Logic Unit), register dalam dan sebagian besar intruksinya dirancang untuk dapat berkeja dengan binary words sebesar 16. mikroprosessor ini makin populer dan terlihat mulai menggeser mikroprosessor 8 bit dalam kedudukannya sebagai mikroprosessor standard. Beberapa jenis mikroprosessor 16 bit yang cukup dikenal adalah : 8086, 8088, 80186, 80188, 80286, 80288 (intel), Motorola MC68000, Zilog Z8000 dan Texas Instruments 9900. Mikroprosessor 8086 mempunyai bus data 16 bit, sehingga dapat menulis atau membaca data ke/dari memori atau port input/output sebesar 16 bit atau 8 bit setiap saat, mikroprosessor ini mempunyai bus alamat 20 bit, sehingga dapat mengalamati sebanyak 220 = 1,048,57626 lokasi memori. 2.8 Mikroprosessor 32 bit Dengan Perkembangan yang pesat dalam teknologi rangkaian terintegrasi jenis VLSI, maka teknologi mikroprosessor berkembang pula dalam arah jumlah bit data yang makin meningkat disamping peningkatan dalam segi kemampuan lainya. Pada sekitar tahun 1984/1985 telah diperkenalkan mikroprosessor 32 bit, yang dapar bekerja dengan memori dalam orde Mega byte. Contohnya NS32032, Motorola 68020, Western Electric WE32000. 2.9 Mikroprosessor 64 bit Mikroprosessor ini diperkenalkan pada tahun 2002 pertamakali Oleh AMD. Dengan menggunakan mikroprosessor 64 bit dapat bekerja dengan memori dalam orde giga byte bahkan sampai tera byte. Mikroprosessor ini dikenal dengan sebutan prosessor64. Kemampuan mikroprosessor 64 bit dapat mengolah gambar dalam bentuk tiga dimensi.
BAB II PENGERTIAN UMUM
1. Mikroprosessor Mikroprosessor adalah Central Processing Unit dari sebuah computer, tanpa memori, I/O unit, dan peripheral yang dibutuhkan oleh suatu system lengkap. Sebagai contoh 8088 dan 80x86 adalah suatu mikroprosessor yang membutuhkan perangkat pendukung berupa RAM, ROM dan I/O unit. Bila sebuah mikroprosessor dikombinasikan (CPU) dengan memori dan I/O unit dapat juga dilakukan dalam level chip yang menghasilkan single chip mikrokomputer (SCM) untuk membedakannya dengan mikrokomputer. Untuk selanjutnya karena fungsinya SCM dapat disebut mikrokontroller. 2. CPU (Central Prossesing Unit) Unit Pengelola pusat (CPU) terdiri atas dua bagian, yaitu unit pengendali (Control Unit) serta aritmatika dan logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali adalah mengambil, mengkode, dan melaksanakan urutan intruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori. Unit pengendali mengatur urutan operasi seluruh system. Unit juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang diperlukan untuk menyerempakkan operasi, juga aliran dan intruksi program. Unit Pengontrol mengendalikan aliran informasi pada bus data dan bus alamat, dilanjutkan dengan menafsirkan dan mengatur sinyal yang terdapat pada bus pengendali. Unit aritmatika dan logika melaksanakan pengelohan data secara aritmatika (aljabar) dan secara logika (fungsi OR, NOT, AND, dan XOR). 3. Bus Alamat Apabila suatu alat dihubungkan dengan mikrokontroller tersebut, maka harus ditetapkan terlebih dahulu alamat (address) dari alat tersebut. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya dua lata yang berkerja bersamaan yang mungkin dapat menyebabkan kesalahan/keruskan. Alat penyimpan data (memori), baik RAM maupun ROM, juga mempunyai alamat
tersendiri, RAM 8 Kbyte memiliki 8 x 1024 alamat, dimana setiap alamat dapat di isi data 1byte. 4. Bus Data CPU mikrokontroller AT89S51 adalah prosesor 8 bit, lebar Bus data AT89S51 adalah 8 bit sehingga memerlukan 8 pin (D0…D7). Akan tetapi, karena jumlah pin mikrokontroller terbatas, pin data ini tidak dapat dikeluarkan, hanya didalam chip. Bus data internal terhubung ke alat (dunia luar) melalui port I/O. Pin untuk bus data dimultipleks dengan alamat A0…A7 pada port 0. karena itu port 0 seringkali ditulis sebagai AD0…AD7. setiap bit data memiliki bobot masingmasing, tergantung pada letaknya. Sebagai contoh untuk data 8 bit adalah : Data Bobot Hexa
D7 80
D6 40
D5 20
D4 10
D3 08
D2 04
D1 02
D0 01
Karena menggunakan bus data yang lebarnya 8 bit, lebar bus data 8 bit juga digunakan oleh alat-alat lain seperti EPROM, RAM, ADC, PIO dan lain-lain. 5. Bus Kontrol Selain bus alamat dan bus data, mikroprossesor/mikrontroller dilengkapi juga dengan bus pengendali (bus control). Guna pengendali ini adalah untuk menyerempakkan
operasi
mikroprossesor/mikrokontroller
dengan
operasi
rangkain luar. Pada mikrokontroller MCS`51 terdapat beberapa pin yang berguna untuk mengendalikan system, diantaranya adalah ALE, PSEN, WR, RD, Interupt dan lain-lain. Setelah mikrokontroller mengirim alamat (A0…A7) ke penahan alamat (latch 74LS373), penahan pengendali ALE akan dibuat tinggi agar alamat tersebut ditahan. Setelah itu pin PSEN akan rendah untuk dapat membaca EPROM, karena alamat (A0…A7) sudah ditahan oleh latch, port 0 sekarang dapat digunakan untuk memasukan data dari EPROM ke mirkokontroller
6. Memori Suatu sistem mikroprossesor/mikrokontroller maupun komputer memerlukan memori
untuk
tempat
menyimpan
program/data.
Pada
mikroprossesor/mikrokontroller, tempat menyimpan program/data adalah pada ROM/EPROM. Sedangkan pada PC (computer) program disimpan dalam disket atau hardisk. Ada beberapa tingkatan memori, diantaranya adalah register internal, memori utama, dan memori massal, register internal adalah memori di dalam ALU. Waktu akses register sangat cepat umumnya kurang dari 100ns. Memori utama adalah memori suatu system. Ukurannya berkisar antara 4 Kbyte sampai 64Kbyte. Waktu akses lebih lambat dibandingkan register internal, yaitu antara 200 sampai 1000ns. Memori massal dipakai untuk menyimpan berkapasitas tinggi, biasanya berbentuk disket, pita magnetic, atauk kaset. 7. RAM RAM (Random Acces Memory) adalah memori yang dapat dibaca atau ditulis. Data dalam RAM akan terhapus (bersifat Volatile) bila catu daya dimatikan. Oleh karena sifat RAM yang volalite ini, maka program mikroprossesor/mikrokontroller tidak tersimpan dalam RAM. RAM hanya digunakan untuk menyimpan data sementara, yaitu data yang tidak begitu vital bila hilang akibat aliran daya terputus. Ada dua teknologi yang dipakai untuk membuat RAM, yaitu RAM static dan RAM dinamik. Dalam RAM static, satu bit infromasi disimpan dalam sebuah flip-flop. RAM static tidak memerlukan penyegar dan penangannanya tidak terlalu rumit. Isi dari RAM tetap tersimpan selama daya diberikan. Dua contoh RAM static adalah 6116 dan 6264 yang masing-masing berkapasitas 2 kb dan 8 kb. RAM dinamik menyimpan bit informasi sebagai muatan. Sel memori elemeter dibuat dari kapasitansi gerbang substrat transistor MOS. Keuntungan RAM dinamik adalah sel-sel memori lebih kecil sehingga memerlukan tempat yang lebih sempit, sehingga RAM dinamik menjadi lebih kecil dibandingkan dengan
RAM static. Contoh RAM dinamik adalah 4116 yang berkapasitas 16384 x 1 bit. Kerugian menggunakan RAM dinamik adalah bertambahnya kerumitan pada papan memori, karena diperlukan rangkaian untuk proses penyegaran (refresh). Proses penyegaran untuk kapasitor ini dilakukan setiap 1 atau 2 mili detik. 8. ROM ROM (Read Only Memory) merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data dalam ROM tidak akan terhapus meskipun catu daya diputuskan (bersifat nonvolalite) karena sifatnya yang demikian, ROM digunakan untuk menyimpan program. Ada beberapa tipe ROM, diantaranya adalah ROM, PROM, EPROM, dan EEPROM, ROM adalah memori yang sudah deprogram oleh pabrik, PROM (Programable Read Only Memori) dapat diprogram oleh pemakai, tetapi hanya sekali program saja atau yang disebut OTP (One Time Programmable), alternative lain adalah menggunakan EPROM (Eraseable Programmable Read Only Memory), yaitu PROM yang dapat diprogram ulang. Isi EPROM dihapus dengan menggunakan sinar Ultra Violer. Isi EPROM setelah dihapus akan berlogika 1. pemograman EPROM adalah mengubah logika 1 menjadi 0. EEPROM (Electrical Eraseable Programmable Read Only Memory) yaitu PROM yang dapat diprogram ulang. Isi program dihapus menggunakan suatu tegangan listrik. 9. Input/Output Untuk melakukan hubungan dengan peranti diluar sistem, dibutuhkan alat I/O (input/output). Sesuai dengan namanya, alat I/O dapat menerima data dari mikroprosessor/mikrokontroller. Ada dua macam perantara I/O yang dipakai, yaitu peranti untuk hubungan serial (UART) dan piranti untuk hubungan parallel (PIO). Pada mikrokontroller MCS`51 kedua macam I/O tersebut sudah tersedia didalamnya. UART adalah perantara serial universal. UART (Universal Asynchronous receiver transmitter) yang merupakan pengirim penerima tak serempak universal. Kerja
UART adalah mengubah masukan parallel menjadi keluaran serial. UART adalah mengubah masukan serial menjadi keluaran parallel dan mengubah masukan parallel menjadi serial. PIO (Paralel Input Output) merupakan perantara untuk hubungan data dalam format parallel. PIO adalah alat yang dapat deprogram dan menyediakan perantara masukan dan keluaran dasar untuk data parallel 8 bit.
BAB III SISTEM BILANGAN Sistem bilangan desimal atau denary, yaitu sistem bilangan dengan basis 10, yang mempunyai 10 buah simbol yaitu 0,1,2,...,9. tetapi sistem ini tidak selalu merupakan pilihan terbaik untuk setiap aplikasi. Sistem biner yang lebih sederhana pilihan lebih cocok digunakan pada elektronika digital. Sistem biner merupakan sistem bilangan berbasis 2 dan hanya mempunyai dua simbol yaitu 1 dan 0. sistem lain yang sering digunakan adalah sistem bilangan dengan basis 8 atau oktal dan sistem bilangan dengan basis 16 atau heksadesimal. 1.
SISTEM BILANGAN DESIMAL DAN BINER Dalam sistem denary, yang lebih dikenal dengan sistem bilangan desimal, nilai yang
terdapat pada kolom ketiga pada tabel dibawah yaitu A disebut satuan, kolom kedua yaitu B disebut puluhan, C disebut ratusan dan seterusnya. Kolom A,B,C menunjukkan kenaikan pada eksponen dengan basis 10 yaitu 100 = 1, 101 = 10, 102 = 100. Tabel 3.1 Tabel Eksponensial Bilangan Desimal C
B
A
102
101
100
Ratusan
Puluhan
Satuan
Setiap kolom pada sistem bilangan biner, yaitu sistem bilangan dengan basis 2, menunjukkan eksponen dengan basis 2 yaitu 20 = 1, 21 = 2, 22 = 4 dan seterusnya. Setiap digit biner disebut bit, bit paling kanan disebut Least Significant Bit (LSB) dan bit paling kiri disebut Most Significant Bit (MSB)
Tabel 3.2 Tabel Bilangan Biner Desimal 0 1 2 3 4 5 6 7
Biner C (4) 0 0 0 0 1 1 1 1
B (2) 0 0 1 1 0 0 1 1
A (1) 0 1 0 1 0 1 0 1
a.
Konversi Desimal ke biner Konversi bilangan desimal ke biner dapat dilakukan dengan kombinasi intuis dan
metode coba-coba (trial and error). Bilangan desimal yang diketahui dipisah-pisahkan kedalam sejumlah bilangan pangkat dengan basis 2.
Tabel 3.3 Konversi bilangan desima ke biner Bilangan Desimal
Kolom Biner 25
24
23
22
21
20
Bilangan Biner
15
0
0
1
1
1
1
001111
22
0
1
0
1
1
0
010110
45
1
0
1
1
0
1
101101
52
1
1
0
1
0
0
110100
Sebagai Contoh 2210 nilainya lebih kecil dari 25(=32), maka bit 0 akan ditempatkan pada kolom tersebut. Tetapi 22 lebih besar dari 24 (=16), sehingga bit 1 ditempatkan pada kolom tersebut. Sisanya adalah 22 – 16 = 6 yang lebih besar dari 2 2 (= 4) sehingga bit 1 ditempatkan pada kolom tersebut, sehingga sisanya 6 – 4 = 2 sisa ini akan menghasilkan bit 1 yang harus dipasang pada kolom 21 (= 2) dan bit 0 ditempatkan pada kolom 20 (= 1) sehingga bilangan 2210 = 0101102. Cara lain adalah dengan pembagian. Bilangan desimal yang akan diubah secara berturut-turut dibagi 2, dengan memperhatikan sisa pembagiannya. Sisa pembagian akan bernilai 0 atau 1 yang akan membentuk bilangan biner dengan sisa yang terakhir menunjukkan MSBnya, sebagai Contoh untuk mengubah 5210 menjadi bilangan biner, diperlukan langkah-langkah berikut :
52/2 = 26 sisa 0, LSB 26/2 = 13 sisa 0 13/2 = 6 sisa 1 6/2 = 3 sisa 0 3/2 = 1 sisa 1 1/2 = 0 sisa 1, MSB
b.
Konversi Bilangan Biner ke Bilangan Desimal Untuk mengubah bilangan biner ke dalam bilangan desimal yaitu dengan
menggunakan subskrip contoh mengubah bilangan biner 11102 ke dalam bilangan desimal.
11102 = 1 x 23 + 1 x 22 + 1 x 21 + 0 x 2 1 = 8 + 4 + 2 + 0 = 1410 2.
BILANGAN OKTAL Bilangan oktal adalah sistem bilangan yang berbasis 8 dan mempunyai delapan
simbol bilangan yang berbeda yaitu 0, 1, 2, ..., 7. kolom oktal pada suatu bilangan menunjukkan eksponen dengan basis 8 yaitu :
Tabel 3.4 Tabel Eksponensial Bilangan Oktal Kolom D 3
a.
Kolom C
Kolom B
Kolom A
8
8
2
8
1
80
512
64
8
1
Konversi Bilangan Desimal ke Oktal Teknik pembagian yang berurutan dapat digunakan untuk mengubah bilangan
desimal menjadi bilangan oktal. Bilangan desimal yang akan diubah secara berturut-turut dibagi dengan 8 dan sisa pembagiannya harus selalu dicatat. Sebagai contoh untuk mengubah bilangan 581910 ke oktal, langkah-langkahnya adalah : 5819/8 = 727 sisa 3, LSB 727/8 = 90 sisa 7 90/8 = 11 sisa 2 11/8 = 1 sisa 3 1/8 = 0 sisa 1, MSB b.
Konversi Bilangan Oktal ke Biner Untuk konversi bilangan oktal ke biner dapat dilakukan dengan cara memisahkan
setiap digit bilangan oktal dan setiap digit bilangan oktal dapat disajikan dengan 3 digit bilangan biner.
Tabel 3.5 Tabel Bilangan Oktal ke Biner Oktal
Biner
0
000
1
001
2
010
3
011
4
100
5
101
6
110
7
111
Sebagia Contoh 35278 .... 2 38 = 0112, MSB 58 = 1012 28 = 0102 78 = 1112, LSB Sehingga bilangan oktal 3527 sama dengan bilangan biner 011 101 010 111. c.
Konversi Bilangan Biner ke Bilangan Oktal Sebaliknya pengubahan dari bilangan biner ke bilangan oktal dilakukan dengan
mengelompokkan setiap tiga digit biner dimulai dari digit paling kanan (LSB). Kemudian setiap kelompok diubah secara terpisah ke dalam bilangan oktal. Sebagai contoh, bilangan 111100110012 akan dikelompokkan menjadi 11 110 011 001, sehingga 112 = 38 MSB 1102 = 68 0112 = 38 0012 = 18, LSB Jadi bilangan biner 11110011001 apabila diubah menjadi bilangan oktal akan diperoleh 36318.
3.
BILANGAN HEKSADESIMAL Bilangan heksadesimal, sering disingkat dengan hex adalah bilangan dengan basis
16 dan mempunyai 16 simbol yang berbeda Tabel 3.6 Tabel Bilangan Heksadesimal ke Desimal
Heksadesimal
Desimal
0
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
9
A
10
B
11
C
12
D
13
E
14
F
15
Bilangan yang lebih besar dari 1510 memerlukan lebih dari satu digit hex. Kolom heksadesimal menunjukkan eksponen dengan basis 16, yaitu 160 = 1, 161 = 16, 162 = 256 dan seterusnya. Sebagai contoh 152B16 = ..........10 152B16 = (1 x 163) + (5 x 162) + (2 x 161) + (11 x 160) = 1 x 4096 + 5 x 256 + 2 x 16 + 11 x 1 = 4096 + 1280 + 32 + 11 = 541910 Sebaliknya untuk mengubah bilangan desimal menjadi bilangan heksadesimal, dapat dilakukan dengan cara membagi bilangan desimal tersebut dengan 16. sebagai contoh untuk mengubah bilangan 340910 menjadi bilangan heksadesimal, dilakukan dengan langkahlangkah sebagai berikut :
3409/16 = 213 sisa 110 = 116 LSB 213/16 = 13 sisa 510 = 516 13/6 = 0 sisa 1310 = D16, MSB sehingga 340910 = D5116 a.
Konversi Heksadesimal ke biner Setiap digit pada bilangan heksadesimal dapat disajikan dengan empat buah bit
seperti terlihat pada tabel dibawah ini Tabel 3.7 Tabel Konversi Heksadesimal ke Biner Heksadesimal
Biner
0
0000
1
0001
2
0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
8
1000
9
1001
A
1010
B
1011
C
1100
D
1101
E
1110
F
1111
untuk mengubah bilangan heksadesimal menjadi bilangan biner, setiap digit dari bilangan heksadesimal diubah secara terpisah ke dalam empat bit bilangan biner. Sebagai contoh 2A5C16 dapat diubah ke bilangan biner sebagai berikut : 216 = 0010, MSB A16 = 1010 516 = 0101
C16 = 1100, LSB sehingga bilangan heksadesimal 2A5C akan diubah menjadi bilangan biner 0010 1010 0101 1100. Sebaliknya bilangan biner dapat diubah menjadi bilangan heksadesimal dengan cara mengelompokkan setiap empat digit dari bilangan biner tersebut dimulai dari digit paling kanan. Sebagai contoh 01001111010111002 dapat dikelompokan menjadi 0100 1111 0101 1110 sehingga 01002 = 416 MSB 11112 = F16 01012 = 516 11102 = E16 LSB dengan demikian bilangan 01001111010111002 = 4F5E16 4.
GERBANG LOGIKA Gerbang Logika adalah piranti yang mempunyai dua kondisi yaitu kondisi dengan
tegangan 0 volt menyatakan logika 0 (low) dan kondisi dengan tegangan 5 volt menyatakan logika 1 (High). Gerbang logika dapat mempunyai beberapa masukan yang masing-masing mempunyai salah satu dari dua kondisi logika yaitu 0 atau 1. gerbang logika dapat digunakan untuk melakukan fungsi-fungsi khusus, misalnya AND, OR, NAND, NOR, NOT dan EXOR a.
Gerbang NOT
Gerbang NOT merupakan gerbang satu masukan dan satu keluaran yang berfungsi sebagai pembalik (inverting). Jika masukannya High maka keluarannya Low dan sebaliknya. A
A
Gambar 3.1 Gerbang Logika NOT Tabel 3.8 Tabel Kebenaran Gerbang NOT A
A
0
1
1
0
b.
Gerbang AND Gerbang AND digunakan untuk menghasilkan logika 1 jika semua masukan
mempunyai logika 1, jika tidak maka akan menghasilkan logika 0 A B
A.B
Gambar 3.2 Gerbang Logika AND
Tabel 3.9 Tabel Kebenaran Gerbang AND
c.
A
B
A.B
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
Gerbang OR Gerbang OR akan memberikan keluaran 1 jika salah satu dari masukkanya pada
kondisi 1. jika di inginkan keluaran bernilai 0 maka semua masukan harus dalam kondisi 0. A B
A+B
Gambar 3.3 Gerbang Logika OR
Tabel 3.10 Tabel Kebenaran Gerbang OR
d.
A
B
A+B
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
Gerbang NAND Gerbang NAND akan mempunyai keluaran 0 jika semua masukan pada logika 1.
sebaliknya jika ada sebuah logika 0 pada sembarang masukan gerbang NAND, maka keluarannya akan bernilai 1.
A
A*B
B
Gambar 3.3 Gerbang Logika NAND
Tabel 3.11 Tabel Kebenaran Gerbang NAND
e.
A
B
A∗B
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Gerbang NOR Gerbang NOR akan memberikan keluaran 0 jika salah satu dari masukkannya pada
kondisi 1. Jika diinginkan keluaran bernilai 1, maka semua masukkan harus dalam kondisi 0.
A B
A+B
Gambar 3.4 Gerbang Logika NOR
Tabel 3.12 Tabel Kebenaran Gerbang NOR
f.
A
B
AB
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
Gerbang XOR Gerbang XOR akan memberikan keluaran 1 jika masukkannya mempunyai keadaan
yang berbeda.
A B
A + B
Gambar 3.4 Gerbang Logika XOR
Tabel 3.13 Tabel Kebenaran Gerbang XOR A
B
AB
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
BAB IV MIKROKONTROLLER Mikrokontroller secara teknologi dibedan menjadi 2 yaitu teknologi RISC (Reduced Instruction set Computing) yaitu teknologi yang memiliki sedikit instruksi set namun memiliki kelebihan dalam hal memori, peripheral dan fungsinya, sedangkan teknologi CISC (Complex Instruction Set Computing) yaitu teknologi yang memiliki banyak instruksi set namun tidak memiliki kelebihan dalam hal memori, peripheral dan fungsinya dibandingkan dengan yang menggunakan teknologi RISC. Mikrokontroller yang termasuk dalam kelompok RISC dan CISC adalah sebagai berikut : a.
Mikrokontroller yang menggunakan Teknologi RISC ●
AVR (ATMega8535)
●
AT89S8253, AT89LP213, AT89LP214
●
PIC12C508, PIC12C509, PIC12C518, PIC12C519
●
Basic Stamp (BS2PX, BS2P24,BS2Pe)
●
Motorolla (MC68HC11, MC68HC12)
b.
Mikrokontroller yang menggunakan Teknologi CISC : ●
AT89C51, AT89C52, AT89C55
●
AT89C205, AT89C4051
●
AT89S51, AT89S52
●
8051, 8052
1.
Arsitektur dan Peripheral Mikrokontroller
a.
Arsitektur dan Perihperal AT89S51 ●
Kompatibel dengan Mcs`51
●
4Kbyte Flash Memory (ISP) In-System Programmable 1000 kali ditulis dan dihapus
●
Tegangan Operasional 4.0 Volt – 5.5 Volt
●
Range Frekuensi 0Hz – 33 Mhz
●
128 x 8 bit Internal RAM
●
32 Jalur I/O
●
Dua Timer/Counter 16 Bit
●
6 sumber Interupt
●
Full Duplex Serial UART
●
Watchdog Timer
●
2 Data Pointer
Gambar 4.1 Konfigurasi Pin AT89S51
Gambar 4.2 Diagram Blok AT89S51 b
Arsitektur AT89C51 Mikrokontroller AT89C51 memiliki beberapa fasilitas sebagai berikut :
• Sebuah CPU (Central Prosesing Unit) 8 bit yang termasuk keluarga MCS-51TM • Osilator Internal dan rangkain timer • Flash memori 4 Kbyte • RAM internal 128 byte • Empat buah programmable port I/O, masing-masing terdiri dari atas 8 buah jalur I/O • Lima buah Jalur interupsi (2 buah interupsi eksternal dan 3 buah internal) • Sebuah Port serial dengan control serial full duplex UART
• Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian, penjumlahan dan operasi Boolean (bit) • Kecepatan pelaksanaan intruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi clock 12 Mhz.
Gambar 4.3 Konfigurasi pin AT89C51
Gambar 4.4 Diagram AT89C51 c.
Arsitektur Mikrokontroller AT89S8253 ●
Kompatibel dengan Mcs`51
●
12Kbyte Flash Memory (ISP) In-System Programmable 1000 kali di tulis dan di hapus
●
2Kbyte EEPROM Data Memory 1000 Kali di tulis dan di hapus
●
Tegangan Operasional 2.7 Volt – 5.5 Volt
●
Range Frekuensi 0Hz – 24 Mhz
●
64 Byte User Signature Array
●
256 x 8 bit Internal RAM
●
32 Jalur I/O
●
Tiga Timer/Counter 16 Bit
●
9 sumber Interupt
●
Full Duplex Serial UART
●
Watchdog Timer
●
2 Data Pointer
Gambar 4.5 Konfigurasi Pin AT89S8253
Gambar 4.6 Diagram Blok AT89S8253 d.
Arsitektur dan Peripheral PIC12C5XX ●
Memiliki hanya 33 intruksi
●
Intuksi dikerjakan dalam satu siklus (1uS)
●
Clock External 4 Mhz
●
Lebar Instruksi 12 Bit
●
Lebar data 8 bit
●
7 Spesial Fungsi Register Hardware
●
Memiliki Direct, Indirect Relative pengalamatan Mode untuk data dan intruksi
●
In-Circuit Serial Programming
●
8 bit Realtime Timer/Counter
●
Device Reset Timer
●
1Kbyte ROM dan bisa di hapus dan di tulis 1000 kali
●
Data yang di simpan di ROM(EEPROM) bisa bertahan lebih dari 40 tahun
Gambar 4.7 Konfigurasi Pin PIC12C5XX
Gambar 4.8 Blok Diagram PIC12C5XX
e.
Arsitektur dan Peripheral Basic Stamp
Gambar 4.9 Konfigurasi Pin Basic Stamp
BAB V ARSITEKTUR AT89S51
Mikrokontroler jika di terjemahkan secara harfiah berarti pengendali yang berukuran mikro. Sekilas mikrokontroler hampir sama degan mikroprosesor. Namun mikrokontroler memiliki banyak komponen yang terintegrasi didalamnya, misalnya timer/counter. Sedangkan pada mikroprosesor, komponen tersebut tidak terintegrasi. Mikroprosesor umumnya kita jumpai pada komputer dimana tugas dari mikroprosesor adalah untuk memproses berbagai macam data input maupun output dari berbagai sumber. Mikrokontroler lebih sesuai untuk tugas-tugas yang lebih spesifik. MCS-51 pertama kali dikembangkan oleh intel Corporation pada tahun 70-an sehingga dapat dibilang usia MCS-51 sudah lebih dari 30 tahun. MCS-51 salah satu keluarga mikrokontroler yang sampai sekarang masih banyak dikembangkan oleh berbagai produsen semacam Atmel Corp, Philips Semiconductors, Cygnal Integrated Product Inc, dan Winbond Electronics Corp. berbagai kemapuan yang dimiliki MCS-51 Masih terus di tingkatkan. Pada awalnya MCS-51 dibuat dalam dua bersi NMOS dan CMOS. Namun akhirnya hanya versi CMOS yang tersedia dipasaran saat ini. 1.
BEBERAPA VARIAN IC MCS-51 DAN FITURNYA Keluraga MCS-51 telah berkembang pesat dan memiliki berbagai macam varian.
Perbedaan antar varian keluarga MCS-51 dapat dikelompokan dalam 8 bagian yaitu : 1. Tegangan Kerja Tegangan kerja AT89LV55 buatan Atmel mampu beroperasi dengan tegangan kerja 2,7 – 6 Volt. Seri P89LPC9xx buatan Philips memiliki tegangan kerja 2,4 – 3,6 Volt. 2. Memori dan Pemrograman Internal program memory yang dimiliki AT89C51 sebesar 4KB sedangkan internal data memory yang dimilikinya sebesar 256 byte. Tipe C8051F12X buatan Cygnal memiliki internal program memory 128 KB sedangkan internal data memory yang dimilikinya sebesar 8448 byte. Tidak hanya kapasitas memori, tipe memory yang digunakan pun bervariasi yaitu :
OTP (One Time Programmable) atau Mask ROM (Read Only Memory)
MTP
(Multiple
Time
programmable ROM)
Programmable
UVEPROM
(Ultra
Violet
Erasable
MTP Flash/EEPROM
Cara penulisan internal program memory pun bervariasi antara lain : In Circuit Programming (ICP), In Application Programming (IAP), In System Programming (ISP) dan Parallel Programming (PP). 3. Kecepatan Dalam hal kecepatan ada dua satuan yang digunakan. Beberapa produsen menggunakan satuan MHz (MegaHertz), sedangkan yang lain menggunakan satuan MIPS (Million Instructions Per Second). AT83C5111 memiliki frekuensi maksimum 66 MHz sedangkan C8051F120 buatan Cygnal mampu memproses 100 MIPS. Clock rate umunya bernilai 12, yang berarti internal clock beroperasi 1/12 dari frekuensi sumber clock atau 1 cycle membutuhkan 12 pulsa clock. IC buatan Cygnal memiliki clock rate 1 diman 1 cycle membutuhkan 1 pulsa clock. 4. Timer/Counter Timer/Counter yang dimiliki varian MCS-51 dapat berjumlah hingga 5 buah, contohnya P89LPC932 buatan Philips. Beberapa varian bahkan memiliki fasilitas Pulse Width Mudulation (PWM), Programmable Counter Array (PCA) dan WatchDog Timer. 5. Interrupt Tipe P89LPC932 buatan Philips memiliki interrupt source : External interrupt 0 dan 1 timer 0 dan 1, serial port Tx, serial port Rx, combined serial port Rx/Tx, brownout detect, watchdog/Real-Timer clock, keyboard, comparator 1 dan 2, SPI (Serial Pheriperal Interface), CCU (Capture Compare Unit), dan data EEPROM write completion. Tipe tersebut memiliki interrupt level/p[riority hingga 4 tingkat. 6. Serial Interface Serial interface yang banyak didukung MCS-51 adalah Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART). Namun varian yang lebih baru juga memiliki interface I2C (Inter Integrated Circuit) atau Two Wire Interface, SPI, CAN (Control Area Network) bahkan USB (Universal Serial Bus). 7. I/O Jumlah pin yang berfungsi sebagai digital input/output pada IC buatan Cygnal dapat berjumlah mulai 8, 16, 32 dan 64 pin. 8. Special Function
Selain berbeda kapasistas memori, kecepatan, jumlah timer, interface dan jalur input/output, varian MCS-51 juga memiliki kemampuan yang spesifik. Beberapa kemampuan yang terdapat pada varian MCS-51 antara lain :
ADC hinga 12 bit 32 channel pada C8051F20 buatan Cygnal
8 Keyboard interrupt, Power-On Reset pada P87LPC768 buatan Philips.
W925E/C240 dan W925E/C625 buatan Winbond memiliki DTMF generator/receiver dan FSK generator receiver yang terintegrasi. Mikrokontroller AT89S51 termasuk dalam keluarga MCS-51TM dari intel. Sebuah
mikrokontroller tidak dapat bekerja bila tidak diberi program kepadanya. Program tersebut memberitahu mikrokontroller apa yang harus dilakukan. Salah satu keunggulan dari AT89S51 adalah dapat diisi ulang dengan program lain sebanyak 1000 kali pengisian. Intruksi-intruksi perangkat lunak berbeda untuk masing-masing jenis mikrokontroller. Intruksi-intruksi hanya dapat dipahami oleh jenis mikrokontroller yang bersangkutan. Intruksi-intruksi tersebut dikenal sebagai bahasa pemograman system mikrokontroller. Sebuah mikrokontroller tidak dapat memahimi intruksi-intruksi yang berlaku pada mirkrokontroller lain. Sebagai contoh, mikrokontroller buatan intel dengan mikrokontroller buatan Motorola memiliki perangkat intruksi yang berbeda. 2.
Karakteristik mikrokontroller AT89C51
Mikrokontroller AT89C51 memiliki beberapa fasilitas sebagai berikut : • Sebuah CPU (Central Prosesing Unit) 8 bit yang termasuk keluarga MCS-51TM • Osilator Internal dan rangkain timer • Flash memori 4 Kbyte • RAM internal 128 byte • Empat buah programmable port I/O, masing-masing terdiri dari atas 8 buah jalur I/O • Enam buah Jalur interupsi (3 buah interupsi eksternal dan 3 buah internal) • Sebuah Port serial dengan control serial full duplex UART • Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian, penjumlahan dan operasi Boolean (bit) • Kecepatan pelaksanaan intruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi clock 12 Mhz.
• ISP Programming • Memiliki 2 DPTR • WatchDog Timer • Low Power Idnle dan Power-Down Mode Ü
Diskripsi Kaki (Pin) AT89S51 Susunan pin-pin mikrokontroler AT89S51 diperlihatkanan pada gambar dibawah ini.
Penjelasan dari masing-masing pin adalah sebagai berikut :
Gambar 5.1 Konfigurasi Pin AT89S51 a.
Pin 1 sampai 8 (port 1) merupakan prot paralel 8 bit dua arah (input-output) yang
digunakan sebagai keperluan general purpose. P1.5, P1.6 dan P1.7 selain digunakan sebagai I/O. Juga digunakan sebagai masukkan untuk pengisian program ke dalam IC AT89S51.
b. Pin 9 (Reset) adalah intrupsi reset (aktif high) perpindahan kondisi rendah ke tinggi akan mereset AT89S51. Pin ini dihubungkan dengan rangkaian power on reset
c. Pin 10 sampai 17 (port 3) adalah port paralel 8 bit dua arah (input-output) yang memiliki fungsi pengganti. Fungsi pengganti meliputi :
d. Pin 18 dan 19 (XTAL1 dan XTAL2) adalah pin input osilator kristal, yang merupakan input clock bagi rangkaian osilator internal
e. Pin 20 (ground) dihubungkan ke Vss atau Ground f. Pin 21 sampai 28 (port 2) adalah port paralel 8 bit dua arah (input-output). Port 2 ini mengirim byte alamat bila dilakukan pengaksesan memori ekternal g. Pin 29 adalah pin PSEN (Program Strobe Enable) merupakan jalur control untuk mengakses external program memory. PSEN akan bernilai low pada saat pembacaan program dari external memory. PSEN akan bernilai high pada saat pembacaan program dari internal memory. h. Pin 30 adalah pin ALE (Address Latch Enable) berfungsi sebagai demultiplexer pada saat port 0 bekerja sebagai multiplexed address/data bus. i. Pin 31 EA merupakan pin yang berfungsi sebagai input control. Jika EA bernilai low (dihubungkan ke ground), maka program hanya akan dijalankan dari external program
memory. Jika EA bernilai high (dihubungkan ke + 5 V), maka program akan dijalankan dari internal program memory terlebih dahulu. j. Pin 32 sampai 39 (port 0) merupakan port paralel 8 bit open drain dua arah. Bila digunakan untuk mengakses memori luar, port ini akan memultipleks alamat memori dengan data k. Pin 40 (Vcc) dihubungkan ke Vcc (+5 Volt)
Gambar 5.2 Blok Diagram AT89S51 3.
Organisasi Memori
Semua mikrokontroler dalam keluarga MCS-51 memiliki pembagian ruang alamat (address space) untuk program dan data. Pemisahan memori program dan memori data
membolehkan memori data untuk diakses oleh alamat 8 bit. Meskipun demikian, alamat data 16 bit dapat dihasilkan melalui register DPTR (Data Pointer Register). Ø
Memori Program Memori program hanya dapat dibaca tidak bisa ditulisi (karena disimpan dalam Flash
Memori) berfungsi untuk menyimpan kode program user yang akan dijalankan. Memori program dapat ditingkatkan sebesar 64 Kbyte dengan menambahkan memori eksternal. Sinyal yang membolehkan pembacaan dari memori program eksternal adalah dari PSEN. Selain berisi instruksi user juga memiliki beberapa alamat khusus yang ditujukan untuk reset address (alamat yang dituju pada saat pertama kali mikrokontroler berkerja) dan interrupt vector address. Alamat-alamat tersebut terdapat pada gambar dibawah ini.
0023H
Serial Interrupt
001BH
Timer 1 Interrupt
0013H
Program Memory
External Interrupt 1
000BH
Timer 0 Interrupt
0003H
External Interrupt 0
0000H
Reset
Gambar 5.3 Memori Program
60 Kbyte External Program Memory 4 Kbyte Internal Program Memory
64 Kbyte External Program Memory
Gambar 5.4 Konfigurasi Internal dan External Program Memory
Memori Data Memori data internal dipetakan seperti pada gambar dibawah ruangan memorinya
dibagi dua bagian yaitu RAM 128 Byte serta SFR (Special Fungsi Register). Yang meliputi : Register Banks, Bit-addressable, Scratch Pad Area dan SFR (Special Function Register). FFH
Special Function Registers
80H 7FH
Scratch Pad Area
30H 2FH
Bit-addressabel
20H 1FH
Register Banks
00H
Gambar 5.5 Memori Data
Scratch Pad Area Sering disebut juga sebagai General Purpose RAM adalah ruang data memory yang bebas digunakan oleh user sebagai tempat penyimpanan variable atau sebagai alamat inisialisasi Stack Pointer. Scratch Pad Area hanya dapat diakses per byte. Bit-addressable Bit-addressable memiliki fungsi yang sama dengan Scratch Pad Area. User juga dapat menggunakan ruang ini untuk menyimpan variable atau alamat inisialisasi Stack Pointer. Bit-addressable tidak hanya bisa di akses per byte tetapi bisa juga diakses per bit. Register Banks Internal data memory memuat 4 register banks : Register bank 0, Register bank 1, Register bank 2 dan Register bank 3. Register banks ini digunakan sebagai alamat untuk menampung delapan register yaitu R0 – R7. Alokasi alamat Register Bank dapat dilihat pada gambar dibawah ini : 1FH 18H 17H 10H 0FH 08H 07H
Register Bank 3 Register Bank 2 Register Bank 1 Register Bank 0
00H
Gambar 5.6 Pembagian Register Banks
Special Function Registers Sesuai namanya Special Function Register (SFR) merupakan sejumlah register khusus yang mencakup : alamat port, Accumulator, Register B, Timer dan sejumlah
register control. Ada beberapa dari SFR hanya dapat diakses/dialamati per byte namun beberapa SFR juga dapat diakses per bit (bit-addressable) Gambar dibawah menunjukan pembagian ruang SFR (Special Function Register). FFH F8H F0H E0H D0H B8H B0H A8H 86H A2H A0H 90H 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 87H 85H 84H 83H 82H 81H 80H
Bit-addressable Bit-addressable Bit-addressable Bit-addressable Bit-addressable Bit-addressable Bit-addressable Bit-addressable Bit-addressable Bit-addressable Bit-addressable Non Bit-addressable Non Bit-addressable Non Bit-addressable Non Bit-addressable Non Bit-addressable Bit-addressable Non Bit-addressable Non Bit-addressable Non Bit-addressable Non Bit-addressable Non Bit-addressable Non Bit-addressable Bit-addressable
B ACC PSW IP P3 IE WDTRST AUXR1 P2 P1 AUXR TH1 TH0 TL1 TL0 TMOD TCON PCON DP1H DP1L DP0H DP0L SP P0
Gambar 5.7 Pembagian Special Fungsi Register
Tabel 5.1 Special Fungsi Register
Gambar 5 Special Function Register
5.4
Osilator Mikrokontroller AT89S51 memiliki osilator internal yang dapat diguakan sebagai
sumber clock bagai CPU. Untuk menggunakan osilator internal diperlukan sebuah kristal atau resonator keramik antara pin XTAL1 dan XTAL2 dan sebuah kapasitor ke ground. Untuk kristalnya dapat digunakan frekuensi dari 6 sampai 24 Mhz. sedangkan untuk kapasitor dapat bernilai antara 27 pF sampai 33pF. C 1 33p F
X TAL1 12 M h z
X TAL2 C 2 33p F
Gambar 5.8 Konfigurasi Pemberian Clock 5
Interupt
Apabila CPU pada mikrokontroler AT89S51 sedang melaksanakan tugas suatu program, kita dapat menghentikan pelaksanaan program tersebut secara sementara dengan meminta interrupt. Apabila mendapat permintaan interrupt, program counter (PC) akan diisi alamat vector interrupt, setelah interrupt selesai dilaksanakan maka CPU kembali ke program
utama yang ditingalkan. Pada mikrokontroler AT89S51 terdapat beberapa saluran interrupt. Interrupt pada AT89S51 dibedakan dalam dua jenis : a. Interrupt yang tak dapat dihalangi oleh perangkat lunak (non maskable interrupt), misalnya reset b. Interrupt yang dapat dihalangi perangkat lunak (maskable interrupt). Contoh interrupt jenis ini adalah INT0, INT1, Timer/Counter 1 serta interrupt serial. Intruksi RETI harus digunakan untuk kembali dari layanan rutin interrupt. Intruksi ini dipakai agar saluran interrupt kembali dapat dipakai. Alamat layanan rutin interrupt dari setiap sumber diperlihatkan pada table dibawah Tabel 5.2 Alamat Layanan Rutin Interrupt
Nama Lokasi Alat Interupt Reset 00H Power on Reset INT 0 03H INT 0 Timer 0 0BH Timer 0 INT 1 13H INT 1 Timer 1 1BH Timer 1 Serial 23H Port I/O serial Mikorokontroler AT89S51 menyediakan 6 sumber interrupt, 3 interrupt eksternal, 2 interrupt timer dan satu interrupt port serial. Interrupt eksternal INT 0, INT 1 dan Reset masing-masing dapat diaktifkan berdasarkan level atau transisi. Interupt Enable Sumber Interupt dapat diaktifkan dan dimatikan secara individual atau dengan mengatur satu bit di SFR yang bernama IE (Interupt Enable). Bit-bit IE didefinisikan sebagai berikut :
Jika akan mengaktifkan interrupt 0 (INT0), nilai yang harus diberikan ke IE adalah 81H (yaitu memberikan logika 1 ke EA dan EX0). Prioritas Interupt Setiap Sumber interrupt dapat interrupt secara individual menjadi satu atau dua tingkat prioritas dengan mengatur bit SFR yang bernama IP, Interupt dengan prioritas rendah dapat diinterupt oleh interrupt yang memiliki prioritas lebih tinggi, tetapi tidak bisa di interrupt oleh interrupt dengan prioritas lebih rendah. Interrupt prioritas tertinggi tidak dapat diinterupt oleh sumber interrupt lain. Bila permintaan interrupt dengan tingkat prioritas berbeda diterima pada saat yang sama, interrupt dengan prioritas lebih tinggi yang dilayani. Sedangkan bila prioritasnya sama, maka akan dilakukan poling untuk menentukan mana yang dilayani. Bit-bit pada IP adalah sebagai berikut :
5.6
Program Status Word Program status word berisi beberapa bit status yang mencerminkan keadaan
mikrokontroller. Definisi daribit-bit dalam PSW dijelaskan dibawah ini
RS0 dan RS1 RS0 dan RS1 digunakan untuk memilih bank register. Delapan buah register ini merupakan register serbaguna yang memiliki alamat dari 00H sampai 1FH. Register ini dapat diakses melalui symbol assembler (R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7). Pemilihan bank register diperlihatkan pada tabel dibawah ini : Tabel 5.3 Pemilihan Bank Register
Register R0 dan R1 dapat digunakan untuk pengalamatan tak langsung pada RAM internal. Sisa register lainya tidak dapat digunakan untuk pengalamatan tak langsung. CY (Carry Flag) Carry Flag bernilai ‘1’ jika sebuah penjumlah menghasilkan nilai lebih dari 255 (FFH) dan Carry Flag juga akan menghasilkan nilai ‘1’ jika operasi aritmatika pengurangan menghasilkan nilai kurang dari ‘0’ AC (Auxiliary Carry) Auxiliary Carry Flag bernilai ‘1’ jika penjumlahan Binary Coded Decimal (BCD) menghasilkan nilai lebih dari 9 F0 Flag 0 merupakan general purpose flag yang dapat digunakan oleh user OV (Overflow Flag) Overflow flag bernilai ‘1’ jika ada penambahan atau pengurangan signed number yang
menghasilkan nilai lebih dari +127 atau kurang dari -128. Jika proses penambahan atau pengurangan tidak menggunakan signed number maka perubhana OV dapat diabaikan P (Parity Flag) Parity Flag digunakan untuk mengetahui jumlah ganjil bit yang bernilai ‘1’ pada accumulator. Jika pada accumulator jumlah bit yang bernilai ‘1’ sama dengan ganjil maka Parity Flag akan bernilai ‘1’, sedangkan jika jumlah bit yang nilai ‘1’ sama dengan genap maka Parity Flag akan bernilai ‘0’ 5.7
Accumulator Register Accumulator (ACC) sebuah register yang digunakan untuk general purpose atau juga digunakan untuk dalam proses pertambahan, perkalian dan pembagian. ACC akan menyimpan hasil perkalian 8 bit terbawah dan hasil pertambahan dan pembagian.
5.8
Stack Pointer (SP) Stack Pointer (SP) merupakan register 8 bit yang berisi lokasi dimana data alamat stack teratas disimpan. Intruksi PUSH, LCALL, proses interrupt dan sejenisnya akan menambah nilai pada SP. Sedangkan instruksi POP, RET, RETI adan sejnisnya akan mengurangi nilai pada SP.
5.9
Data Pointer (DPTR) Data Pointer (DPTR) merupakan register 16 bit yang terdiri dari 8 bit data pointer High (DPH) dan 8 bit data pointer low (DPL). DPTR umumnya digunakan untuk mengakses alamat pada memori eksternal.
BAB 6 SET INTRUKSI DAN PEMOGRAMAN ASSEMBLY MSC51 1.
Operand dan Set Intruksi MCS51 Operan dalam pemrograman mikrokontroller adalah data yang tersimpan dalam
memori, register dan input/output (I/O). intruksi yang dikenal secara umum dikelompokan menjadi beberapa kelompok yaitu intruksi untuk pemindahan data, aritmetika, operasi logika, pengaturan aliran program dan beberapa hal khusus, kombinasi dari instruksi dan operan itulah yang membentuk intruksi pengaturan kerja mikrokontroller. 2
Mode Pengalamatan dalam MCS51 Data ataupun operan bisa berada ditempat yang berbeda sehingga dikenal beberapa
cara untuk mengakses data operan tersebut yang dinamakan sebagai mode pengalamatan (Addressing Mode) antara lain yaitu : Pengalamatan Langsung (Direct Addressing) Pada mode ini operand ditentukan dari sebuah alamat 8 bit. Hanya berlaku untuk RAM internal dan SFR. Contoh: MOV A,7FH (isi accumulator dengan isi alamat 7Fh) Pengalamatan Tidak Langsung (Indirect Addressing) Mode ini menggunakan Register tertentu berisi Data yang menunjukan Alamat. Bisa berlaku untuk internal dan external RAM. Register untuk menunjukkan alamat tersebut adalah R0 atau R1, maupun Stack Pointer untuk operasi 8 bit. Untuk mengakses 16 bit alamat digunakan data pointer DPTR. Contoh: MOV A,@R0 (isi accumulator dengan alamat yang ditunjukkan oleh isi R0) Pengalamatan Register Pengalamatan mode ini lebih effisien dan mengeleminasi satu byte alamat Contoh: MOV A,R7 Immediate Constant Sebuah nilai konstanta dapat mengikuti opcode dalam Program memori Contoh: MOV A,#20h (Mengisi accumulator dengan data 20h)
Pengalamatan Bit Pengalamatan bit adalah penunjukan alamat lokasi bit baik dalam RAM internal (byte 32 sampai 47) atau bit perangkat keras. Untuk melakukan pengalamatan bit digunakan symbol titik (.), misalnya FLAGS.3, 40.5, 21H.1 dan ACC.7. Tabel dibawah menunjukan pengalamatan bit pada mikrokontroller AT89C51 Tabel 6.1 Spesial function register (SFR)
Simbol CY AC F0 RS1 RS0 OV P TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 PS PT1 PX1 PT0 PX0 3
Posisi Bit PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW0 TCON.7 TCON.6 TCON.5 TCON.4 TCON.3 TCON.2 TCON.1 TCON.0 SCON.7 SCON.6 SCON.5 SCON.4 SCON.3 SCON.2 SCON.1 SCON.0 IE.7 IE.4 IE.3 IE.2 IE.1 IE.0 IP.4 IP.3 IP.2 IP.1 IP.0
Alamat Bit D7H D6H D5H D4H D3H D2H D0H 8Fh 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H AFH ACH ABH AAH A9H A8H BCH BBH BAH B9H B8H
Nama Carry Flag Auxilliary carry falg Flag 0 Reg. Bank Select Bit 1 Reg Bank Select Bit 0 Overflow Flag Parity Flag Timer 1 overflow flag Timer run control bit Timer 0 overflow flag Timer 0 run control bit Interupt 1 edge flag Interupt 1 type control Interupt 0 edge flag Interupt 0 type control Serial Mode control bit 0 Serial mode control bit 1 Serial mode control bit 2 Reciever enable Transmit bit 8 Receiver bit 8 Transmit interrupt flag Receive Interupt flag Enable all interupr Enable serial port interrupt Enable Timer 1 Interupt Enable external Interupt 1 Enable Timer 0 interupt Enable external interrupt 0 Serial port interrupt priority Timer 1 interupt priority External interrupt priority Timer 0 interupt priority External interrupt 0 priority
Perangkat Intruksi Mikrokontroller AT89C51 memiliki 256 perangkat intruksi. Seluruh intruksi dapat
dikelompokan dalam 4 bagian yang meliputi intruksi 1 byte sampai 4 byte. Apabila frekuensi clock mikrokontroller yang digunakan adalah 12 Mhz, kecepatan pelaksanaan intruksi akan bervarias dari 1 hingga mikrodetik. Perangkat intruksi mikrokontroller AT89C51 dapat dibagi menjadi lima kelompok sebagai berikut : Intruksi Transfer data Intruksi ini memindahkan data antara register-register, memori-memori, registermemori, antar muka register dan antar muka memori. Tabel 6.2 Intruksi Transfer Data
Instruksi Aritmatika Intruksi
ini
melaksanakan
operasi
aritmatika
yang
meluputi
penjumlahan,
pengurangan, penambahan satu (inkremen), pengurangan satu (dekremen), perkalian dan pembagian. Tabel 6.3 Intruksi Aritmatika
Instruksi Logika dan Manupulasi Bit Instruksi ini melaksanakan operasi Boolean (AND, OR, XOR), perbandingan, pergeseran dan komplemen data.
Tabel 6.4 Intruksi Logika dan manupulasi Bit
Instruksi Percabangan Instruksi ini mengubah urutan normal pelaksanaan suatu program. Dengan instruksi ini program yang sedang dilaksanakan akan mencabang ke suatu alamat tertentu. Intruksi percabangan dibedakan atas 2 yaitu : percabangan bersyarat dan percabangan tanpa syarat. Tabel 6.5 Intruksi Percabangan
6.4
Aturan Pembuatan Program Assebler AT89C51 Program bahasa assembly berisikan : ●
Intruksi-intruksi mesin
●
Pengarah-pengarah assembler
●
Kontrol-kontrol assembler
●
Komentar-komentar Intruksi-intruksi mesin merupakan mnemonic yang menyatakan suatu instruksi yang
bisa dijalankan (misalnya MOV). Pengarah assembler (assembler directive) merupakan intruksi ke program assembler yang mendefinisikan struktur program, symbol-simbol, data, konstanta dan lain-lain (misalnya ORG). Kontrol-kontrol assembler mengatur (menentukan) mode-mode assembler dan aliran assembly langsung (misalnya $TITLE). Komentar perlu ditulis agar program mudah dibaca. Baris-baris program yang mengandung instruksi mesin atau pengarah assembler harus mengikuti aturan program assembler ASM51. masing-masing baris atas beberapa field yang dipisahkan dengan spasi atau tabulasi. Format umumnya : [label :] mnemonic [operand] [,operand] [……]
[; komentar]
contoh pembuatan program assembler ORG 0000H LJMP START
; INISIALISASI ALAMAT AWAL ; LOMPAT KE LABEL START
ORG 0100H ; AWAL PROGRAM YANG AKAN DIJALANKAN START : ISI PROGRAM ASSEMBLER . . . END Catatan : Setiap pembuatan program tidak boleh di mulai dari alamat 0000H. jika pembuatan program di mulai dari alamat 0000H maka program dipastikan tidak akan berjalan sebab 0000 di isi oleh intrupt reset. Sebaiknya pembuatan program di mulai dari alamat memori 0100h agar tidak terjadi cras dengan interrupt yang lain.
