mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar ( market need ) dan teknologi

11

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler,

sebagai

suatu

terobosan

teknologi

mikrokontoler

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 missal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat - alat bantu dan mainan yang lebih canggih serta dalam bidang pendidikan.

Tidak seperti sistem

komputer, yang mampu

menangani berbagai

macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM- nya dan ROM.

Universitas Sumatera Utara

12

Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM- nya besar, artinya program – program pengguna disimpan

dalam

ruang RAM yang relatif

besar, sedangkan rutin -rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM- nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau

Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar,

sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

Mikrokontroler AT89S51 merupakan salah satu keluarga dari MCS-51 Keluaran Atmel.Mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat

digunakan untuk

mengolah data per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan.

Pada prinsipnya program pada mikrokontroler dijalankan bertahap, jadi pada program itu sendiri terdapat beberapa sel instruksi dan tiap instruksi itu dijalankan secara bertahap atau berurutan. Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut : 1. Sebuah Central Processing unit 8 bit 2. Osilate : internal dan rangkaian pewaktu 3. RAM internal 128 byte 4. Flash memori 4 Kbyte 5. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah Interupsi internal)


13

6. Empat buah Programmable port I/O yang masing - masing terdiri dari delapan buah jalur I/O. 7. Sebuah

port

serial

dengan

kontrol

serial full duplex UART.

8. Kemampuan untuk melaksnakan operasi aritmatika dan operasi logika. 9. Kecepatan dalam melaksanakan instruksi persiklus 1 mikrodetik pada frekuensi 12 MHz. 10. Interrupt Recovery dari Power Modes.

2.1.1 Konstruksi AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm dipakai

untuk membentuk

rangkaian reset ini AT89S51

rangkaian

reset.

Dengan

adanya

otomatis direset begitu rangkaian menerima

catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 pikoFarad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscillator pembentuk

clock

yang

menentukan kecepatan kerja suatu mikrokontroler.

Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda.

Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam.


14

Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.

Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat

IC mikrokontroler

dicetak

tertentu mikrokontroler menggunakan

di pabrik IC. Untuk ROM

keperluan

yang dapat diisi ulang atau

Programble – Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian dinilai mahal da ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.

Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program AT89S51 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori

itu lewat

bantuan

alat

yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash

PEROM Programmer Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S51 mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7)


15

2.1.2 Pin – pin pada Mikrokontroler AT89S51

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 : 1. VCC (Pin 40) Suplai tegangan 2. GND (Pin 20) Sebagai ground

3. Port 0 (Pin 39-pin32) Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address data ataupun penerima kode byte pada saat flash programming pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink kedelapan buah TTL input atau dapat diubah

sebagai input

dengan

memberikan

logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex address / data, port ini akan mempunyai Internal pull up. Pada saat flash programming diperlukan

external

pull up ,

terutama

pada saat

verivikasi program.

4.

Port 2 (Pin 21 – pin 28) Port 2 saat

berfungsi sebagai I/O biasa atau

high order address, pada

mengakses memori 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit,

port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini


16

mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.

5.

Port 3 (Pin 10 – pin 17) Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 Juga mempunyai fungsi pin masing – masing, yaitu sebagai berikut :

Tabel 2.1 Fungsi Masing – masing Pin pada Port 3 Mikrokontroler

Nama Pin

6.

Fungsi

P3.0 (Pin 10)

RXD (Port input serial)

P3.1 (Pin 11)

TXD (Port output serial)

P3.2 (Pin 12)

INTO (interrupt 0 eksternal)

P3.3 (Pin 13)

INT 1 (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)

RST (pin 9) Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.


17

7.

ALE/PROG (Pin 30) Address Latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah

dari

alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu sebagai pulsa input program (PROG) selama memprogram Flash.

8.

PSEN (pin 29) Program store enable digunakan untuk

mengakses

memori

progam

eksternal.

9.

EA (Pin 31) Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan

berfungsi

untuk menjalankan

program yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

10. XTAL 1 (Pin 19) Input untuk clock internal.

11. XTAL 2 (Pin 18) Output dari osilator.


18

Gambar 2.1

IC Mikrokontroler AT89S51

2.2 Motor DC Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik Menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri.


19

Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah

membalik phasa tegangan dari gelombang yang

mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalammedan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

Gambar 2.2 Motor DC Sederhana


20

2.3

Komponen- Komponen Pendukung

2.3.1 Resistor

Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik Yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resitor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable Resistor pada umumnya terbuat dari carbon film atau metal Film tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.

Pada dasarnya semua bahan memliki sifat resistif namun beberapa bahan Tembaga perak dan emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang Yang sangat kecil. Bahan bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, Sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan Bahan material seperti karet ,gelas, karbon memilki resistansi yang lebih besar Menahan aliran elektron dan disebut sebagai isolator.

2.3.2

Fixed Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe resistor yang umum berbentuk gelang kodewarna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan ohm meter.


21

Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh ELA (Electronic Industries Association)

Gambar 2.3 Resistor karbon

Tabel 2.2 Gelang Resistor


22

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan kearah gelang toleransi berwarna coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada Pada bahan resistor yang paling pojok atau jugadengan lebar yang lebih menonjol Sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikir ke dalam. Dengan demikian Pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut.kalau Anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya adalah membaca Nilai resistansinya.

Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang Pertama dan seterusnya berturut turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang Terakhir adalah faktor pengalinya.

2.3.3

Variable Resistor

Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkan yang kedua adalah semi -f ixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi- fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll. Ada beberapa model pengaturan nilai Variable resistor, yang sering digunakan adalah dengan cara memutar. Pengubahan nilai dengan cara memutar biasanya terbatas


23

sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali – kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers” .

Gambar 2.4 Potensiometer

Penggunaan alat bantu potensiometer banyak digunakan sebagai kontrol pengguna, dan dapat mengontrol berbagai fungsi yang sangat luas peralatannya. tetapi meluasnya dalam penggunaan potensiometer pada barang elektronik konsumen telah menurun pada 1990-an, dengan adanya kontrol digital yang sekarang lebih umum digunakan.

Namun mereka tetap dalam banyak aplikasi, seperti kontrol volume dan sebagai sensor posisi salah satu aplikasi yang penggunaanya paling umum untuk potensiometer rendah daya modern adalah sebagai alat kontrol audio. Kedua


24

potensiometer linier (juga dikenal sebagai "fader") dan potensiometer putar (biasanya disebut tombol-tombol) secara teratur digunakan untuk mengatur kenyaringan, redaman frekuensi dan karakteristik lain dari sinyal audio dalam audio control. The 'pot log' potensiometer juga digunakan sebagai kontrol volume di amplifier audio, di mana ia juga disebut "lancip pot audio", karena respon amplitudo dari telinga manusia juga logaritma. Memastikan bahwa, pada kontrol volume ditandai 0 hingga 10, misalnya, pengaturan dari 5 suara setengah keras sebagai pengaturan 10. Ada juga sebuah pot anti-log atau lancip audio sebaliknya yang hanya kebalikan dari potensiometer logaritmik. Hal ini hampir selalu digunakan dalam konfigurasi mengeroyok dengan potensiometer logaritmik, misalnya, dalam kontrol keseimbangan audio.

Adapun fungsi potensiometer sebagai kontrol nada atau equalizer dalam penggunaan

kombinasi

dan

jaringan

filter,

sebelumnya

untuk

televisi

dipergunakan untuk mengontrol kecerahan gambar, kontras, dan respon warna. Sebuah potensiometer sering digunakan untuk mengatur "menahan vertikal", yang mempengaruhi sinkronisasi antara menyapu sirkuit internal penerima (kadangkadang multivibrator). Potensiometer juga sangat banyak digunakan sebagai bagian dari transduser perpindahan karena kesederhanaan konstruksi dan karena mereka dapat memberikan sinyal keluaran yang besar. untuk komputasi Dalam komputer analog, potensiometer presisi tinggi digunakan untuk skala hasil antara oleh faktor konstan yang diinginkan, atau untuk mengatur kondisi awal untuk perhitungan. Sebuah potensiometer bermotor dapat digunakan sebagai generator fungsi,


25

menggunakan kartu perlawanan non-linear untuk memasok aproksimasi untuk fungsi trigonometri. Sebagai contoh, putaran poros mungkin mewakili sudut, dan rasio pembagian tegangan dapat dibuat sebanding dengan cosinus sudut.

2.4

Kapasitor

Kapasitor

adalah

komponen

elektronika

yang

dapat

menyimpan

energi/muatan listrik .Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatanmuatan positif dan negatif di awan.


26

Dielektrik

Elektroda

Elektroda

Gambar 2.5 Skema Kapasitor

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai di dalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC Filter, dan penyimpan energi listrik. Diadalamnya 2 buah pelat elektroda yang Saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang Digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan Tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama Kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti Bila kapasitor telah

penuh. Yang membedakan tiap – tiap kapasitor adalah

Dielektriknya. Berikut ini adalah jenis jenis kapasitor yang digunakan dalam

2.4.1 Electrolytic Capacitor (ELCO)

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya


27

menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda. Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup ke dalam larutan elektrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidasi permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al O ) pada permukaannya. 2

3

Gambar 2.6

Kapasitor Elco


28

2.4.2

Ceramic Capasitor

Kapasitor menggunakan bahan titanium

acid barium untuk dielektriknya.

Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada Rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal Frekuensi tinggi menuju ground. Kapasitor ini

tidak baik digunakan untuk

Rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak Mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat Kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.

Gambar 2.7 Ceramic Capacitor

2.4.3

Nilai Kapasitor

Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka Atau kode

yang tertera pada badan kapsitor tersebut. Untuk kapasitor jenis


29

Elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas Pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain Nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit,dimana 3 digit pertama merupakan Angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 Digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n , nilai n Dapat dilihat pada tabel dibawah :

Tabel 2.3 Nilai Kapasitor

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis

kode 474J, berarti nilai

Kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0,47µF sedangkan toleransinya Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).


30

2.5

Transistor

Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. transistor seakan akan dibentuk Dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling Digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga Menghasilkan transistor NPN. Bahan

mentah

yang digunakan

untuk menghasilkan bahan N dan

Bahan P adalah silicon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan : 1.

Transistor Germanium PNP

2.

Transistor Silikon NPN

3.

Transistor Silikon PNP

4.

Transistor Germanium NPN

Semua komponen didalam

rangkaian transistor dengan simbol. Anak

Panah yang terdapat didalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.

Gambar 2.8 Simbol Tipe Transistor


31

Keterangan : C = Kolektor E = Emitor B = Basis

Didalam pemakaiannya, transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah Penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.

Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emitor Secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emitor terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emitor (VCE) = 0 Volt pada Keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan Menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaaan on

Gambar 2.9 Transistor Sebagai Saklar ON


32

Pada daerah penyumbatan, nilai resistansi persambungan kolektor emitor secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emitor terbuka (open). Keadaan ini menyebabkan tegangan (Vcb) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena Terdapat arus bocor dari kolektor ke emitor. Dengan menganalogikan transistor Sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.10 Transistor Sebagai Saklar OFF


33

2.6

Dioda

Dioda adalah merupakan jenis komponen pasif. Dioda memiliki dua kaki/kutub yaitu kaki anoda dan kaki katoda . Dioda terbuat dari bahan semi konduktor tipe P dan semi konduktor tipe N yang di sambungkan.

Semi konduktor tipe P berfungsi sebagai Anoda dan semi konduktor tipe N berfungsi sebagai katoda. Pada daerah sambungan 2 jenis semi konduktor yang berlawanan ini akan muncul daerah deplesi yang akan membentuk gaya barier.Gaya barier ini dapat ditembus dengan tegangan + sebesar 0.7 volt yang dinamakan sebagai break down voltage, yaitu tegangan minimum dimana dioda akan bersifat sebagai konduktor/penghantar arus listrik.

Dioda bersifat menghantarkan arus listrik hanya pada satu arah saja, yaitu jika kutub anoda kita hubungkan pada tegangan + dan kutub katoda kita hubungkan dengan tegangan – (kita beri bias maju dengan tegangan yang lebih besar dari 0.7 volt) maka akan mengalir arus listrik dari anoda ke katoda (bersifat konduktor). Jika polaritasnya kita balik (kita beri bias mundur) maka arus yang mengalir hampir nol atau dioda akan bersifat sebagai isulator.

Karena sifat dioda yang bekerja sebagai konduktor jika kita beri bias maju dan bekerja sebagai isulator pada bias mundur, maka dioda sering digunakan sebagai penyearah (rectifier) arus bolak-balik. Contoh penggunaannya adalah pada rangkaian adaptor, DC power supply (Catu Daya DC) dsb.


34

2.6.1 Karakteristik Dioda

Sifat umum diode adalah hanya dapat menghantarkan arus listrik ke satu arah saja. Oleh karena itu bila pemasangan dioda terbalik maka dioda tidak akan dapat Menghantarkan arus listrik. Prinsip ini biasanya digunakan sebagai pengaman alat Untuk menunjukkan benar atau salah penyambungan catu daya.

Dioda memiliki dua elektroda (kaki), yaitu anoda dan katoda.Kaki – kaki Ini tidak boleh terbalik pemasangannya. Kaki katoda biasanya dekat dengan tanda Cincin sedangkan kaki yang jauh dari tanda cincin berarti kaki anoda. Jika P (anoda) diberi tegangan positif dan N ( katoda) diberi tegangan negatif maka Pemberian tegangan ini disebut bias maju (biased forward), seperti yang Diperlihatkan pada gambar 2.11 a. sebaliknya, bila diberi tegangan yang terbalik Yaitu P (anoda) diberi tegangan ini disebut bias mundur (biased reverse). Pada keadaan ini,arus yang mengalir dalam dioda sangat kecil sehingga dapat diabaikan (gambar 2.11 b). P A

+

a.

N K

-

Bias Maju (Biased Forward)


35

P

N

A

K

= 0 -

b. Bias

+

Mundur (Biased Forward)

Gambar 2.11 Sifat Dioda Bias Maju dan Bias Mundur

Pada Saat diberi bias forward, dioda dapat dialiri arus dengan resistansi yang cukup kecil,yang dikenal dengan nama resistansi maju (forward).sebaliknya Jika dioda diberi bias reverse, maka arus listrik akan mengalami resistansi yang Amat sangat besar dan disebut resistansi reverse.

Dioda dapat dianggap suatu voltage sensitive electronic switch, dimana dioda Akan menutup atau dalam kondisi ON jika anoda lebih positif dari katoda dan Akan terbuka jika kondisi sebaliknya.Macam – macam dioda yang harus diketahui Adalah : 1.

Dioda Penyearah (Rectifier)

2.

Dioda Zener

3.

Dioda Cahaya (LED-Light Emiting Diode)


36

2.6.2 Dioda Penyearah (Rectifier)

Dioda ini biasanya digunakan pada power supply, namun digunakan juga pada Rangkaian radio sebagai detector, dan lain lain. Prinsip kerja dari dioda penyearah Adalah sebagai berikut :

Gmabr 2.12

Dioda Penyearah Yang Diberi Arus Bolak Balik (AC)

Arus AC yang mendorong electron keatas melalui resistor, saat melewati dioda Hanya ½ periode positif dari tegangan input yang akan memberikan biased Forward pada dioda, sehingga dioda akan mengantarkan selama ½ periode positf. Tetapi untuk ½ periode negatif , dioda dibias reverse dan terjadilah penyumbatan Karena kecil sekali arus yang dapat mengalir. dengan demikian arus AC telah Disearahkan oleh dioda ini menjadi arus yang searah (DC).


37

2.6.3 Dioda Zener Dioda zener merupakan dioda yang banyak sekali digunakan setelah dioda penyearah. Lambing dari dioda zener dapat dilihat pada gambar 2.13.

Gambar 2.13 Simbol Dioda Zener

2.6.4

Dioda Cahaya (LED = Light Emiting Diode)

LED merupakan salah satu jenis dioda yang mengubah energi perpindahan Elektron elektron yang jatuh dari pita konduksi ke pita valensi menjadi cahaya Berwarna warninya cahaya yang dipancarkan ini, dikarenakan jenis bahan yang digunakan berbeda beda. Bahan bahannya anatara lain gallium, arsen, dan fosfor. Penggunaan LED biasanya berhubungan dengan segala hal yang dilihat oleh Manusia, seperti untuk mesin hitung,jam digital, dan lain lain.

Gambar 2.14 Simbol Dioda Cahaya (LED)


38

2.7 IC Regulator 7805

Sebuah rangkaian elektronik tidak dapat bekerja tanpa Power Supply (sumber tegangan). Power Supply tersebut dapat berupa sumber tegangan AC atau sumber tegangan DC. Tegangan AC adalah tegangan bolak - balik (Alternate Current) seperti tegangan listrik yang berasal dari PLN atau tegangan output dari sebuah Transformator. Tegangan DC adalah tegangan searah (Direct Current) seperti tegangan yang berasal dari sebuah Accu, Battery, atau Adaptor.

Sumber tegangan untuk sebuah rangkaian elektronika harus stabil dengan daya yang harus disesuaikan kebutuhan. Contoh, sebuah IC TTL (Transitor Transistor Logic) membutuhkan

tegangan

DC

stabil 5 Volt, IC CMOS

membutuhkan tegangan DC stabil 12 Volt, Z80 membutuhkan tegangan DC stabil 5 Volt, dan sebagainya. Sumber tegangan AC dapat diperoleh di antaranya dari:

1. Listrik PLN yang telah diturunkan dengan Trafo Step-down 2. Motor Generator 3. Turbin Angin

Sumber tegangan DC dapat diperoleh di antaranya dari:

1. Battery (Accu) 2. Adaptor atau Power Supply dengan sumber awal dari PLN yang telah diturunkan oleh Trafo dan disearahkan oleh Dioda 3. Solar Cell (tenaga surya)


39

Salah satu metode agar dapat menghasilkan tegangan output DC stabil adalah dengan menggunakan IC 78XX untuk tegangan positif dan IC 79XX untuk tegangan negatif dalam sistem Regulator Tegangan.Di bawah ini adalah besarnya tegangan output yang dapat dihasilkan IC regulator 78XX dan 79XX dimana XX adalah angka yang menunjukan besar tegangan output stabil.

1. IC 7805 untuk menstabilkan tegangan DC

+5 Volt


+9 Volt

3. IC 7812 untuk menstabilkan tegangan DC +12 Volt 4. IC 7824 untuk menstabilkan tegangan DC +24 Volt 5. IC 7905 untuk menstabilkan tegangan DC

-5 Volt


-9 Volt


-12 Volt


-24 Volt

Berikut adalah skema elektronik Regulator Tegangan menggunakan IC 78XX dan IC 79XX.

Gambar 2.15 Skema Elektronik Rangkaian Catu daya IC 78XX


40

2.8

IC Jembatan H l293D

L293D adalah sebuah Integrated

Circuit (IC) merupakan IC yang

Berdasarkan jembatan- H. L293D terdiri dari 4 channel (kanal) yang dirancang untuk menerima DTL (Diode Transistor Logic) standar atau tingkat logika TTL (Transistor Transistor Logic) dan pengendali beban induktif pada solenoides, relai, motor DC, motor stepper dan lain-lain.

Gambar 2.16 Konfigurasi Pin L293D

L293D mampu melayani 4 buah beban dengan arus nominal 600 mA hingga maksimum 1,2 A. Vs pada pin 8 merupakan masukan sumber tegangan untuk beban, sedangkan Vss pada pin 16 merupakan sumber masukan tegangan untuk L293D. L293D terdiri

dari dua pasang jembatan-H yang masing - masing

dikendalikan oleh pin enable 1 dan enable 2. Pin enable berfungsi untuk mengontrol keluaran.


41

2.9.

Bahasa Assembly MCS - 51

Secara fisik, kerja dari sebuah mikrokontroler dapat dijelaskan sebagai siklus pembacaan instruksi yang tersimpan di menentukan

dalam

memori. Mikrokontroler

alamat dari memori program yang akan dibaca, dan melakukan

proses baca data di memori. Data yang dibaca diinterprestasikan sebagai instruksi. Alamat instruksi disimpan oleh mikrokontroler di register, yang dikenal sebagai program counter. Instruksi ini misalnya program aritmatika yang melibatkan 2 register. Sarana yang ada dalam program assembly sangat minim, tidak seperti dalam bahasa pemrograman tingkat atas (high level language programming) semuanya sudah siap pakai. Penulis program assembly harus menentukan segalanya, menentukan letak program yang ditulisnya dalam memoriprogram, membuat data konstan dan tablel konstan dalam memori-program, membuat variabel yang dipakai kerja dalam memori – data dan lain sebagainya.

Program sumber assembly

Program – sumber assembly (assembly source program) merupakan kumpulan dari baris-baris perintah yang ditulis dengan program penyunting-teks (text editor) sederhana, misalnya program EDIT.COM dalam DOS, atau program NOTEPAD dalam Windows atau MIDE-51. Kumpulan baris-perintah tersebut biasanya disimpan ke dalam file dengan nama ekstensi *.ASM dan lain


42

sebagainya, tergantung pada program Assembler yang akan dipakai untuk mengolah program-sumber assembly tersebut. Setiap baris-perintah merupakan sebuah perintah yang utuh, artinya sebuah perintah tidak mungkin dipecah menjadi lebih dari satu baris. Satu baris perintah bisa terdiri atas 4 bagian, bagian pertama dikenali sebagai label atau sering juga disebut sebagai simbol, bagian kedua dikenali sebagai kode operasi, bagian ketiga adalah operand dan bagian terakhir adalah komentar. Antara bagian-bagian tersebut dipisahkan dengan sebuah spasi atau tabulator.

Bagian label

Label dipakai untuk memberi nama pada sebuah baris-perintah, agar bisa mudah menyebitnya dalam penulisan program. Label bisa ditulis apa saja asalkan diawali dengan huruf, biasa panjangnya tidak lebih dari 16 huruf. Huruf-huruf berikutnya boleh merupakan angka atau tanda titik dan tanda garis bawah. Kalau sebuah baris-perintah tidak memiliki bagian label, maka bagian ini boleh tidak ditulis namun spasi atau tabulator sebagai pemisah antara label dan bagian berikutnya mutlak tetap harus ditulis.

Dalam sebuah program sumber bisa terdapat banyak sekali label, tapi tidak boleh ada label yang kembar.sering sebuah baris-perintah hanya terdiri dari bagian label saja, baris demikian itu memang tidak bisa dikatakan sebagai baris-perintah yang sesungguhnya, tapi hanya sekedar member nama pada baris bersangkutan.


43

Bagian label sering disebut juga sebagai bagian symbol, hal ini terjadi kalau label tersebut tidak dipakai untuk menandai bagian program, melainkan dipakai untuk menandai bagian data.

Bagian kode operasi

Kode operasi (operation code atau sering disingkat sebagai OpCode) merupakan bagian perintah yang harus dikerjakan. Dalam hal ini dikenal dua macam kode operasi, yang pertama adalah kode-operasi untuk mengatur kerja mikroprosesor / mikrokontroler. Jenis kedua dipakai untuk mengatur kerja program assembler, sering dinamakan sebagai assembler directive.

Kode-operasi ditulis dalam bentuk mnemonic, yakni bentuk singkatansingkatan yang relatip mudah diingat, misalnya adalah MOV, ACALL, RET dan lain sebagainya. Kode

- operasi

ini

ditentukan

oleh

pabrik

pembuat

mikroprosesor / mikrokontroler, dengan demikian setiap prosesor mempunyai kode-operasi yang berlainan.

Kode - operasi berbentuk mnemonic tidak

dikenal mikroprosesor

mikrokontroler, agar program yang ditulis denga kode mnemonic bisa dipakai untuk mengendalikan prosesor, progra semacam itu diterjemahkan

menjadi


44

program yang dibentuk dari kode - operasi kode - biner, yang dikenali oleh mikroprosesor/mikrokontroler.

Tugas penerjemahan tersebut dilakukan oleh program yang dinamakan sebagai Program Assembler. Di luar kode - operasi yang ditentukan pabrik pembuat mikroprosesor / mikrokontroler, ada pula kode-operasi untuk mengatur kerja dari program assembler, misalnya dipakai untuk menentukan letak program dalam memori (ORG), dipakai untuk membentuk variabel (DS), membentuk tabel dan data konstan (DB, DW) dan lain sebagainya.

Bagian operand

Operand merupakan pelengkap bagian kode operasi, namun tidak semua kode operasi memerlukan operand, dengan demikian bisa terjadi sebuah baris perintah hanya terdiri dari kode operasi tanpa operand. Sebaliknya ada pula kode operasi yang perlu lebih dari satu operand, dalam hal ini antara operand satu dengan yang lain dipisahkan dengan tanda koma.

Bentuk operand sangat bervariasi, bisa berupa kode-kode yang dipakai untuk menyatakan Register dalam prosesor, bisa berupa nomor-memori (alamat memori) yang dinyatakan dengan bilangan atau pun nama label, bisa berupa data yang siap di- operasi- kan. Semuanya disesuaikan dengan keperluan dari kode-


45

operasi. Untuk membedakan operand yang berupa nomor-memori atau operand yang berupa data yang siap di-operasi-kan, dipakai tanda-tanda khusus atau cara penulisan yang berlainan.

Di samping itu operand bisa berupa persamaan matematis sederhana atau persamaan Boolean, dalam hal semacam ini program Assembler akan menghitung nilai dari persamaan – persamaan dalam operand, selanjutnya merubah hasil perhitungan tersebut ke kode biner yang dimengerti oleh prosessor. Jadi perhitungan di dalam operand dilakukan oleh program assembler bukan oleh prosesor.

Bagian komentar

Bagian

komentar merupakan catatan - catatan penulis program, bagian ini

meskipun tidak mutlak diperlukan tapi sangat membantu masalah dokumentasi. Membaca komentar - komentar pada setiap baris - perintah, dengan mudah bisa dimengerti maksud tujuan baris bersangkutan, hal ini sangat membantu orang lain yang membaca program. Pemisah bagian komentar dengan bagian sebelumnya adalah tanda spasi atau tabulator, meskipun demikian huruf pertama dari komentar sering-sering berupa tanda titik-koma, merupakan tanda pemisah khusus untuk komentar. Untuk keperluan dokumentasi yang intensip, sering sering sebuah baris yang merupakan komentar saja,

dalam hal

ini huruf pertama dari

baris bersangkutan adalah tanda titik-koma.


46

Assembly Listing

Program - sumber assembly di atas, setelah selesai ditulis diserahkan ke program Assembler untuk diterjemahkan. Setiap prosesor mempunyai program assembler tersendiri, bahkan satu macam prosesor bisa memiliki beberapa macam program Assembler buatan pabrik

perangkat

lunak yang berlainan. Hasil utama

pengolahan program Assembler adalah program-obyek. Program-obyek ini bisa berupa sebuah file tersendiri, berisikan kode-kode yang siap dikirimkan ke memori-program mikroprosesor/mikrokontroler, tapi ada juga program- obyek yang disisipkan pada program - sumber assembly dalam Assembly Listing. Membaca Assembly Listing bisa memberikan gambaran yang lebih jelas bagi program yang ditulis, bagi pemula Assembly Listing memberi pengertian yang lebih mendalam tentang isi memori-program, sehingga bisa lebih dibayangkan bagaimana kerja dari sebuah program.


mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar ( market need ) dan teknologi

Recommend Documents