Sebagian besar rangkaian dalam dunia elektronika membutuhkan catu daya yang presisi dan stabil seperti catu daya yang dihasilkan oleh batere atau accu. Catu daya yang stabil ini merupakan penunjang dalam kestabilan rangkaian tersebut.
Setiap rangkaian elektronika mempunyai catu daya yang berbeda-beda. Jika kita menginginkan catu daya yang berbeda tetapi hanya mempergunakan satu buah trafo dan satu buah dioda bridge untuk rangkaian tersebut, maka otomatis hanya ada satu saja keluarannya, kecuali kita tambahkan beberapa rangkaian
divider (pembagi tegangan).
Hal seperti itu cukup merepotkan, lagi pula jika kita menggunagan rangkaian
divider maka arus pada keluarannya akan sangat kecil sekali. Untuk itu penulis
menggunakan regulator (penyetabil tegangan) dengan IC tipe 78xx dan 79xx. Tegangan keluaran dari IC ini sangat mendekati presisi, dan keluaran tegangannya pun bermacam-macam.
Berikut ini adalah skema fisik dari IC regulator dengan tipe 78xx dan 79xx :
xxviii LM 78xx
U 1 A T 8 9 C 5 1 9 1 8 1 9 2 9 3 0 3 1 1 2 3 4 5 6 7 8 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 3 9 3 8 3 7 3 6 3 5 3 4 3 3 3 2 R S T X T A L 2 X T A L 1 P S E N A L E / P R O G E A / V P P P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 P 2 . 0 / A 8 P 2 . 1 / A 9 P 2 . 2 / A 1 0 P 2 . 3 / A 1 1 P 2 . 4 / A 1 2 P 2 . 5 / A 1 3 P 2 . 6 / A 1 4 P 2 . 7 / A 1 5 P 3 . 0 / R X D P 3 . 1 / T X D P 3 . 2 / I N T O P 3 . 3 / I N T 1 P 3 . 4 / T O P 3 . 5 / T 1 P 3 . 6 / W R P 3 . 7 / R D P 0 . 0 / A D 0 P 0 . 1 / A D 1 P 0 . 2 / A D 2 P 0 . 3 / A D 3 P 0 . 4 / A D 4 P 0 . 5 / A D 5 P 0 . 6 / A D 6 P 0 . 7 / A D 7 In Gnd Out (a) Gambar 2. 9 gambar IC 78xx Dibawah ini adalah table karakteristik dari IC tipe 78xx
Tabel 2. 3 karakteristik IC tipe 78xx
Type Uout
(V)
Iout
78xxC 78Lxx 78Mxx
Uin min Uin max
7805 5 1 0,1 0,5 7,5 20 7806 6 1 0,1 0,5 8,6 21 7808 8 1 0,1 0,5 10,6 23 7810 10 1 0,1 0,5 12,7 25 7812 12 1 0,1 0,5 14,8 27 7815 15 1 0,1 0,5 18 30 7818 18 1 0,1 0,5 21 33 7824 24 1 0,1 0,5 27,3 38
2.8 Mikrokontroler AT89C51
Dalam rangkaian berskala besar, biasanya dilengkapi dengan sebuah unit pusat pemprosesan. Pusat pemprosesan ini atau lebih dikenal dengan nama Central
Prosesing Unit ( CPU ) banyak mempermudah pengendalian proses kerja
rangkaian.
Dilihat dari komponen pelengkap yang tersusun dalam serpihan prosesor tersebut, ada sebuah prosesor yang dalamnya telah dilengkapi dengan prosesor fungsi metematik ( Math co – prosesor ), ada yang dilengkapi dengan pengubah analog ke digital ataupun sebaliknya, adapun yang dilengkapi dengan fasilitas pemprosesan sinyal – sinyal digital (DSP, Digital Signal Processing) dan juga telah dilengkapi dengan port – port input / output, ROM, RAM seperti yang telah terdapat pada mikrokontroler.
Gambar 2. 10 Susunan Pena Mikrokontroler AT89C51 Tabel 2.4 Deskripsi pin
Nomor Pin Nama Pin Alternatif Keterangan
10 P3.0 RXD Port Serial Input
11 P3.1 TXD Port Serial Output
12 P3.2 INTO Port External Interupt 0
13 P3.3 INT1 Port External Interupt 1
14 P3.4 T0 Port External Timer 0 Input
15 P3.5 T1 Port External Timer 1 Input
16 P3.6 WR External Data Memory Write Strobe
17 P3.7 RD External Data Memory Read Strobe
9 RST Reset akan aktif dengan memberikan
input hight selama 2 cycle
30 ALE PROG Pin ini dapat berfungsi sebagai Address
Latch Enable (ALE) yang me-latch low byte address pada saat mengakses memori external.
29 PSEN Pin ini berfungsi pada saat mengeksekusi
program yang terletak pada memory external. PSEN akan aktif dua kali setiap cycle
31 EA VP Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi
sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan Program yang ada pada memori external setelah sistem di-reset. Jika berkondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal
19 XTAL 1 Input Oscilator
18 XTAL 2 Output Oscilator
AT89C51 adalah mikrokontroler keluaran Atmel dengan 4K byte Flash. PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory), AT89C51 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory, isi memori tersebut terdapat diisi ulang ataupun dihapus berkali – kali.
Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan intruksi ( perintah ) berstandar MCS- 51 code sehingga memungkinkan mikrokontroler ini untuk bekerja dalam
mode single chip operation ( mode operasi 31eeping tunggal ) yang tidak
memerlukan external memory ( memori luar ) untuk menyimpan source code tersebut.
Mikrokontroler AT89C51 mempunyai karakteristik sebagai berikut: 1. Compatible dengan MCS – 51.
2. 4K byte EEPROM internal 3. frekuensi clock : 0 Hz – 24 Mhz 4. 32 programable I/O line
5. Two 16 bit timer / counter
6. 64K address space for external data memory 7. 64K address space for external program memory 8. 6 interupt sources t
9. Bolean processor
Untuk dapat bekerja mikrokontroler AT89C51 membutuhkan catu daya tunggal sebesar + 5 Volt.
2.8.1 Central Prosessing Unit ( CPU )
Central Prosessing Unit yang terdapat dalam AT89C51 merupakan CPU 8 bit
yang dilengkapi dengan osilator dalam serpihannya dengan frekuensi kerja mulai dari 3,5 MHz sampai dengan 24 MHz. Batas frekuensi kerja minimum ini disebabkan sifat CPU yang tidak static. CPU banyak menggunakan simpul – simpul dinamik berupa sel – sel penyimpanan sementara yang dibentuk oleh kapasitansi simpul – simpul ground. Pemakaian simpul – simpul dinamik ini
menunjukkan untuk menghemat transistor yang diperlukan, yang berarti juga penghematan luas serpihan secara keseluruhan.
Pada frekuensi yang terlalu rendah isi sel penyimpanan sementara akan mengalami perubahan karena ada kebocoran arus, hal ini mengakibatkan level tegangan pada salah satu simpul CPU berubah. Perubahan level tegangan pada salah satu simpul mengakibatkan CPU tidak dapat mengingat operasi yang baru saja dilaksanakan.
Dalam AT89C51, satu siklus mesin terdiri dari 12 periode osilator. Artinya untuk ferkuensi osilator 12 MHz satu siklus mesin akan dilalui waktu 1µS.
Satu siklus =12 T
F
T 1
Satu siklus =
12112
MhzSatu siklus = 1 S...(2,9)
Waktu pelaksanaan intruksi terpendek adalah satu siklus mesin, sedangkan yang terpanjang sampai empat siklus mesin.
2.8.2 Organisasi Memori
Memori program dan memori data dapat dipisahkan secara logika dengan cara membedakan sinyal PSEN untuk pembacaan program atau data, hasilnya CPU akan dapat mengakses 64 Kbyte data. Walaupun kapasitas memori yang digunakan lebih kecil dari 64 Kbyte. Untuk lebar memori alamat internal 8 bit atau 16 bit. Di samping memori data, AT89C51 juga mempunyai RAM berupa register untuk fungsi khusus SFR ( Spesial Funtion Register ) dengan kapasitas 128 byte.
RAM internal sebesar 128 byte ini terdiri dari 32 byte paling bawah dikelompokan menjadi 4 bank, yang masing – masing terdiri dari 8 buah register. Program dapat mengakses register – register tersebut dengan operand R0 sampai R7 pengalamatan register, untuk pemilihan bank dilakukan melalui register
program status word, PSW, 16 byte di atas ke empat bank, register membentuk
satu blok memori yang dialamati. Memori data ini dapat dialamati langsung maupun tidak langsung.
Register dengan fungsi khusus, SFR terletak pada 128 byte bagian atas memori dan berisi Latch Port, timer, PSW dan control peripheral. Register – register ini hanya dapat diakses dengan pengalamatan langsung 16 alamat pada SFR dapat dialamati secara bit atau byte, dan terletak pada alamat yang berakhir 0000B.
Gambar 2. 11 Memori Data Internal
2.8.3 Port Input / Output
Fasilitas I/O yang pada mikrokontroler AT89C51 adalah 32 jalur Port, yang selanjutnya dibagi menjadi empat port 8 bit. Masing – masing port tersebut bersifat bidirectional, artinya dapat digunakan sebagai output maupun input. Masing – masing port dapat hubungi sebagai sekaligus 8 bit atau pun per – bit.
Port 0, 1, 2 dan 3 masing-masing menempati lokasi 80h, 90h, A0h dan B0h. Port 1, 2, 3 mempunyai pull-up internal sedangkan port 0 bersifat open drain.
Pada penggunaan port 1,2,3 sebagai input, pin – pinnya pada pull tinggi, selanjutnya dapat diset pada pull rendah pada sumber external. Dengan mengisi satu pada latch, maka port tersebut akan berfungsi sebagai output.
Berbeda dengan port 1, 2, 3 Port 0 tidak mempunyai pull-up internal. Jika isi
latch di buat satu maka port ini berfungsi sebagai input dan jika isi latch di buat 0,
maka port ini berfungsi sebagai output.
a. Port 0 merupakan port keluaran / masukan (I/O) bertipe
open drain bidirectional. Port 0 juga dapat dikonfigurasikan sebagai
bus alamat / data bagian rendah (low byte) selama proses pengaktifan memori data dan program eksternal. Jika digunakan dalam mode ini
Port 0 memiliki puul up internal.
b. Port 1 merupakan port I/O dwi arah. Port 1 juga menerima
alamat bagian rendah (low byte) selama pemrograman dan verifikasi flash.
c. Port 2 merupakan port I/O dwi arah. Port 2 akan
memberikan byte alamat bagian tinggi (high byte) selama pengambilan instruksi dari memori eksternal dan selama pengaksesan memori data eksternal. Port 2 juga menerima alamat bagian tinggi selama pemrograman dan verifikasi flash.
d. Port 3 merupakan port I/O dwi arah. Port 3 juga memiliki
fungsi-fungsi alternatif, yaitu:
1) Port 3.0 : Sebagai RXD, yaitu pasak pin
masukan pada saat mikrokontroler menerima data dari luar dengan system komunikasi serial.
2) Port 3.1 : Sebagai TXD, yaitu pin keluaran pada saat mikrokontroler mengirim data keluar dengan system komunikasi serial.
3) Port 3.2 : Sebagai pin Interupt ( INT0 ) dan,
4) Port 3.3 : Sebagai pin interrupt ( INT1 ), pin yang menerima selaan ( interupsi) dari luar.
5) Port 3.4 : Sebagai T0 dan,
6) Port 3.5 : Sebagai T1, yaitu sebagai pin masukan timer atau counter eksternal yang dapat diprogram secara software.
7) Port 3.6 : Sebagai WR, yaitu sinyal yang dikeluarkan pada saat mikrokontroler ingin melakukan pembacaan memori data eksternal.
8) Port 3.7 : Sebagai RD, yaitu sinyal yang di keluarkan pada saat mikrokontroler ingin melakukan penulisan pada memori data
eksternal ( RAM eksternal ).
Pada intruksi pembacaan, maka mikrokontroler AT89C51 mengambil data dari EEPROM dan selanjutnya akan diproses sesuai dengan isntruksi yang diberikan.
2.8.4 System Interupt
AT89C51 mempunyai system interupt yang terdiri dari lima sumber, yaitu : dua dari luar atau sumber eksternal melalui pin INT0 dan INT1, satu dari masing – masing counter internal ( dua buah ) dan satu dari serial port . kelima interrupt tersebut dapat diaktifkan sendiri – sendiri ( individual ).pada penulisan ini ,
interrupt yang digunakan adalah sumber dari luar melalui INT 0 dan INT 1.
Masing-masing sumber intrupsi dapat dinonaktifkan sendiri-sendiri dengan mengatur bit-bit yang terkait dalam register IE (Interupt Enable) di alamat A8h. Pemrosesan interupsi, saat terjadi interupsi kemudian dterima CPU di dalam mikrokontroler, maka program akan menghentikan terlebih dahulu kemudian dikerjakan langkah-lagkah penanganan interupsi sebagai berikut :
1. Instruksi yangsedang dikerjakan diselesaikan terlebih dahulu. 2. Isi PC (program counter) disimpan ke stack.
3. Status interupsi yang bersangkutan disimpan ke stack. 4. Interupsi-interupsi pada tingkat yang sama diblokir.
5. PC kemudian diisi alamat vektor rutin layanan interupsi (RLI) yang bersangkutan
6. RLI dikerjakan.
2.8.5 Pengelompokan Intruksi
Instruksi yang dapat dikelompokan oleh mikrokontroler AT89C51 dibagi menjadi beberapa kelompok ( mode ). Pengelompokan ini dilakukan untuk mempercepat proses pengolahan suatu instruksi.
Instruksi perangkat lunak dibagi menjadi lima kelompok yaitu: 1 Instruksi transfer data.
Instruksi ini untuk memindahkan data, yaitu antar register, dari memori ke memori, dari register ke memori, dari antarmuka ke register, dan dari antarmuka ke memori.
2 Instruksi aritmetika.
Instruksi ini untuk melaksanakan operasi aritmetika yang meliputi penjumblahan, pengurangan, penambahan satu (increment), pengurangan satu (decrement), perkalian, dan pembagian.
3 Instruksi logika dan manipulasi bit.
Instruksi ini untuk melaksanakan operasi logika AND, OR, XOR, perbandingan, dan pergeseran.
4 Instruksi percabangan.
Instruksi ini untuk melaksanakan perubahan urutan normal pelaksanaan suatu program, dengan instruksi-instruksi ini program yang sedang dilaksanakan akan melompat ke suatu alamat tertentu.
5 Instruksi stack, I/O, dan kontrol.
Instruksi ini mengatur penggunaan stack, membaca,/menulis port I/O, serta pengontrolan.
Konfigurasi pin mikrokontroler AT 89C51 :
RST : Berfungsi untuk mereset mikrokontroler AT89C51 atau mengclear control register dan men – set semua port pada mode input.
ALE : Pada saat logika rendah ( posisi ALE ) digunakan untuk menahan alamat ke memori eksternal. Pada saat berlogika tinggi, maka mikrokontroler pada posisi siap untuk diprogram.
PSEN : Berfungsi untuk mengaktifkan memori program eksternal (eprom eksternal) ke bus.
EA/Vpp : Saat pada logika tinggi, AT89C51 melakukan instruksi dari EEPROM internal, sedangkan pada level rendah , AT89C51 mengambil seluruh intruksi dari EEPROM eksternal.
XTAL : Merupakan pin oscillator yang menghasilkan clock yang biasanya berasal dari kristal piezoelektrik atau
resonator keramik.
2.8.6 On – chip Osillator
Mikrokontroler AT89C51 memiliki osilator internal ( on-chip oscillator ) yang digunakan sebagai sumber clock bagi CPU. Untuk menggunakan osilator internal diperlukan sebuah kristal antara pena XTAL1 (X1) dan XTAL2 (X2) dan sebuah kapasitor ke ground seperti terlihat pada gambar berikut ini:
xxxvii VCC U1 AT89C51 9 18 19 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 PSEN ALE/PROG EA/VPP P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTOP3.3/INT1 P3.4/TOP3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 X1 12MHz C1 30pF C2 30pF
V C C U 1 A T 8 9 C 5 1 9 1 8 1 9 2 9 3 0 3 1 1 2 3 4 5 6 7 8 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 3 9 3 8 3 7 3 6 3 5 3 4 3 3 3 2 R S T X T A L 2 X T A L 1 P S E N A L E / P R O G E A / V P P P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 P 2 . 0 / A 8 P 2 . 1 / A 9 P 2 . 2 / A 1 0 P 2 . 3 / A 1 1 P 2 . 4 / A 1 2 P 2 . 5 / A 1 3 P 2 . 6 / A 1 4 P 2 . 7 / A 1 5 P 3 . 0 / R X DP 3 . 1 / T X D P 3 . 2 / I N T OP 3 . 3 / I N T 1 P 3 . 4 / T OP 3 . 5 / T 1 P 3 . 6 / W RP 3 . 7 / R D P 0 . 0 / A D 0 P 0 . 1 / A D 1 P 0 . 2 / A D 2 P 0 . 3 / A D 3 P 0 . 4 / A D 4 P 0 . 5 / A D 5 P 0 . 6 / A D 6 P 0 . 7 / A D 7 N C E x t e r n a l O s i l l a t o r S i g n a l
Gambar 2. 12 Pemakaian kristal pada mikrokontroler AT89C51
Gambar2. 13 Pemakaian jalur exsternal osilator signal pada mikrokontroler
Mikrokontroler AT89C51 menggunakan sumber Clock Eksternal. Nilai kapasitor yang digunakan untuk kristal yaitu 30pF-10pF. Sedangkan untuk resonan keramik yaitu 40pF – 10pF.