TUGAS AKHIR PENGENDALI PUTARAN ARAH RUMAH PADA PEMODELAN RUMAH PINTAR

(1)

(2)

! "

#

$ $

(3)

(4)

&

(5)

&

!

" #

(6)

(7)

&

()

!" !#$%&

'($)$!

)$*

'+$* $#$ +,# %$!

'+$* &!($)-.

*

'

$

+' %

,' %

*

- ' '- '

'

.

'

/' %

# '

-

' '-

' '

-'

0'

- ' -

'

1'

*

-'

2' 3

4

-

%

5

6

(

'

7' #

-

-8' ,

-

'

9' ,

(

4,

! 6- :.

(8)

&

<'

,

, -

.

5

'

+='

(

4 & - %

- )

- ,

6-'

++' ,

(

:

>

; 4, -

- ?

- . 6

?

' :#

!

"

'

+/'

(

@=/

@=0

'

+0' ,

- % *

- %

- , A- >

-

'

+1'

(

!

,-'

+2'

- B

-

(

C. .

-'

()

- ,

'

5

- /1

/==8

(9)

A

>,3, ,) C

3 '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

>,3, ,) C

3 4#)

!# 6 '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

>,3, ,)

!

C ,)''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

>,3, ,)

)

,>,)'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

&

>,3, ,)

!

%,>,)''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

&

!)5, ,,) . , 3#,) .,!5, ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

&

., ,

) ,) ,! '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

&

,

,! # # ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

A

,

,!

, %,! '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

A

,

,! ,% 3 ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

A

,

,! 3,

#!,) ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

A &

#) # ,!# ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

A&

,%

!,D '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

A&

%,% #'

) ,> 3 ,) '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+

(10)

A

#'9

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

1

%,% ##'

, ,!

!# ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

7

/'+

, 9< 2+'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

7

/'+'+

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

9

/'+'/ !

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

9

/'+'0

#

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

++

/'+'1

#E

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+1

/'+'2

#

$

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+0

/'/

D '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+7

/'0

D '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+8

/'1

FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF'''

+9

/'2 ,

4#

$ 6 DFFFFFFFFFFFFFFFF +<

%,% ###'

!,)D,) ,) '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/+

0'+

.

,

!

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/+

0'/ ,

! /0/''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/0

0'0

$

D '''''''''''''''''''''''''''''

/1

0'1

$

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/2

0'2

$

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/7

0'2'+ !

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/7

0'2'/ !

!

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/8

0'/

$

3

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/9

(11)

A

0'7'/

D''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/<

%,% #B' >, #3

,)

%,>, ,) '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

01

1'+

$

''''''''''''''''''''''''''''''

01

(12)

A

/

/'+ %

,

3 , 9< 2+''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

7

/'/ ,

% !

?''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

9

/'0 !

#

,

3 , 9< 2+''''''''''''''''''''''''

++

/'1 3

D

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

+8

/'2

%

#D 3/<0 ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+8

/'7 %

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+<

/'8 #

,G /0/ ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/=

0'+

.

,

!

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/+

0'/

!

.

D '''''''''''''''

//

0'0 .

,G/0/-

-

D'''''''''''''''''''''''''''

/0

0'1 .

- 3/<0 -

D '''''''''''''''''''

/2

0'2'!

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/2

0'7 !

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/7

0'8 !

!

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

/8

0'9

,

3

''

/9

0'<

D

!

(13)

A

/

/'+

)

()

% .

!

D )'''''''''''''''''''''''''

<

/'+

)

()

% .

!

D ) ''''''''''''''''''''''''

+=

/'/ !

# ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+/

/'0

#

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+0

/'1

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+2

/'2 3

,

3/<0 '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

+9

0'+ ,

,

)

>

'''''''''''''''''''''''''''

0/

0'/ ,

- )

%

-

)

>

''''''''

0/

1'+

'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

02

1'/

D ''''''''''''''''''''''''''''''''

07

(14)

A &

,'

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 3+

%' !

3

!

'''''''''''''''''''''''''''''''' 3/

(15)

A&

-$

'

(

'

, 9< 2+

D

'

&

'

E

-, 9< 2+

'

-$

$

'

$

3/<0 '

>

-

*

'

0 . '

(16)

-A&

/

#

-

*

$

&

$

*

&

'

$

*

' #

-$

*

'

$

'

*

$

&

- *

$

* *

' ,

$

*

'

A

$

9

1 $

1

$

'

(

$

E

$

-$

4 D6'

$

D

&

# 4

$

#

$ 6'

$

-

$ $

-

$

4 D6

$

* $

' ,

D

*

&

-

$

*

&

D

H

&

$

D

*

$

*

'

,

-

4

6 $

9

$

' ,

A

*

$

0 . '

(17)

-!"#

$ %&

' $() "#

$() "#

(18)

+

'

*

,

'

*

$ %&

$() "#

-,

-!

!

.

#

'

*

'

(19)

/

+

/

' $() "#*

!

#

(

'

*

+

/

0

"

-

01

/1

! "

# #

$

.

#

$() "#

(20)

0

$

%

# #

,

.

#

$

,

+

$

&

' ' ' #

# #

-!

.

#

!

+

,

/

,

!

2

0

!

( )#

#

(21)

"

2

,

! ' #

2

!

$() "#

*

2

!

+

#

,

2

+

- # .

)

(22)

!

"

#$

%

&

(23)

(

)

*

+

!

&

,- . *

&

/ *

& ' &

&

+

&

/

# 01

&

#2

& &

3

& &

&

# 01

&

& &

&

# 01

'

&

'

4

*

&

'

/

&

/

&

0

&

0'

&

50

6 776

0

6

(76

6 776

(24)

& +

&

8

&

& & 9

:

;

&

9

;

!

& &

&

0 0(*

+

&

- )

&

<

0

&

==9

;

0

&

#

*

9

; " &

&

%

0

&

"

0

&

7

*

" &

&

"

& &

*

&

>

0

&

5 9

;

0

&

'

*

" &

&

5

(25)

-

9

;

0

&

9

; &

&

(

&

& &

!"

!#

*

& /

?

& & & /

& & +

0

$

9'

0;

0

&

,

&

' $ 9

<

% ;

' 6 9

<

> ;

'

0

+

%

,

& &

&

1@A

*B'

0

,

0

&

3

&

,

&

C/

* *

%

&

6

'6

$

"6*

&

'

&

$

=6

6

-6

(

0

&

=12 9

(

;

0

&

( *

/

&

<

2

" .

0

&

=12

& &

2

1'

=12 (

$

(26)

2

" .

0

&

=12 9

+

;

& &

2

D7%

=12 %

*

'

=12

(

$ (

'$

=12

+

0

&

4

&

& *

& & /

&

& &

&

0

&

+

9 #;

6

&

%

9 ;

" 6

0

&

=12 9

&

;

0

&

8

&

8

&

)

'

*

&

4

,

* &

+

&

,

0

&

1' 9

&

-0

&

8

&

0

&

=12 9

;

0

&

8

&

(27)

!

" "

"#

&

& *

< %

&

* %

&

?

&

!

&

& /

4

/

&

#

70

#

+

&

4 &

&

& /

D

% >

+

#

#$

!

0

&

#

#$

7

& 8

&

#

% >

#(

&

"

&

9

;* &

&

9

$

;

#,

#

&

/

#-

&

4 &

&

* &

&

#-

&

#>

#

*

(28)

%

#%

#

&

* &

/

&

,

0

&

#

$

%"

#

# (

)

&

& & /

&

# ,

=

#

=

#

# -

"

4 &

&

#

# >

"

4 &

&

.

(

#A

# %

"

4 &

&

,

#

"

4 &

&

.

(

#A

#

"

4 &

&

,

&

* &

&

"

&

/

&

2

+

/

&

= )

/

& /

&

(29)

>

!

&

$

%"

(

=

,

=

-

"

&

>

"

&

A

%

"

&

,

"

&

A

"

&

,

& $

'

C1

&

,

9

&

& /

&

;*

. /

9

&

/

&

/

!

&

")7

&

+

-

3

*

&

?

0A'*

&

A'

8

&

0

'

&

C

. /

(30)

-%

C

%

*

&

9

;*

9

;*

&

9

;

&

* &

&

0"

&

=12

1

4

>

%

C

>

&

9

;*

*

&

9

;

&

"

&

=12

&

*

&

0"

&

=12

1

C>%

C,- 8

&

-

>

C

>

&

9

;*

9

;*

*

&

9

;

& & &

%

/

4

$

"

1

/

&

!

"

(31)

&

*

&

/

& &

C

&

*

&

C % 8

&

"

1'

&

=12

%

1'E

C>% 8

&

*

+

1'E

C,- 8

&

1

>

/

.

(

1

>

&

<

>%

F

G

.

(

1

=

9> ;

.

8

&

+

8

&

<

;

+

&

H

I

H/

I*

* %*

>

%;

)

+ 9

$

;

&

1

(

"(

)

'

* +

, )

,

>%

;

% ,

9

%

×

−

×

%

×

9

% ,

−

;

×

,

'-& * +

'! * +

!

>%

;

% ,

9

(32)

,

.

'=

&

+

C

&

+

&

'=

!

'=

&

& &

*

<

0

.

C

& &

&

J

& &

*

&

8 K

%

*

&

'=

/

&*

&

& 4

& &

.

&

*

&

+

&

'=

0

' &

/

&

'=

(33)

(

&

/

'=

0

&

'=

9

0

;

0

<>

J

>

'=

&

0

'=

D6> D

&

$

'=

!

.

)

&

'=

&

.

*

= $% >'

.

'= 9

0

;

&

$% >'

&

,

-

@

>, @

,!

.

* &

*

/*

&

$

(34)

= $% >'

4 %

'= =

-9

*

%*

>*

-;* -

9

*

%*

>*

-;*

%

9

*

%;

&

+ & &

<

$

& $% >'

#

%

1

1 %

'=

6

$

'

6

$

6

$

6

$

6

$

6

$

'

$

6

$

'

&

$

&

& &

&

C

& & &

&

"

&

& &

&

(

0 2

(

0

&

9

0

;

&

*

+

&

+

.

+

*

+

& &

&

& &

+

&

(35)

1

&

*

* &

&

8

(

0

*

&

"

(

0

% ,

-

"

(

0

"

/

0

*

9

;

9=1 ; .

&

*

?

*

&

& &

&

/

&8

!

. /

&

'"

6

&

4

$

= 1

)

&

/*3*

.

4

0 %>%

@

@ &

&

/*3*

.

A %>% =

-

.

*

%

.

4

$C= 1

4

0 %>%

.

4

0 %>%

(36)

%

(37)

Diagram kotak dari Pengendali Putaran Arah Rumah pada Pemodelan

Rumah Pintar dapat ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

!

Diagram Kotak Pengendali Putaran Arah Rumah Pada Pemodelan Rumah Pintar

PC dalam hal ini berlaku sebagai

yang berfungsi untuk

memberikan input dari

(

),

memberikan

perintah untuk kemudian diteruskan kepada mikrokontroler untuk kemudian

proses pengendalian dilakukan. Sebaliknya,

juga akan menerima tampilan

berhasil atau gagalnya suatu perintah dari PC.

Seperti dijelaskan pada dasar teori bahwa antarmuka berfungsi sebagai

(38)

22

mengubah level logika antara kedua blok tersebut (PC dan mikrokontroler) dalam

komunikasi serial.

!

"

Gambar Pemodelan Rumah dan Koneksinya ke PC

Sensor posisi disini akan memberikan referensi kepada mikrokontroler

tentang arah rumah pada saat ini. Sehingga mikrokontroler dapat menentukan

kearah mana dan pada posisi mana motor harus berputar untuk mendapatkan

posisi yang diinginkan. Setelah berputar, sensor ini juga akan memberikan

informasi kepada mikrokontroler apakah posisi yang diinginkan tercapai. Gambar

pemodelan rumah pintar dan koneksinya dapat dilihat pada gambar 3.2.

Setelah mendapatkan perintah, mikrokontroler akan mengendalikan ke

arah mana semestinya motor DC berputar melalui driver motor DC, dalam hal ini

driver yang digunakan adalah L293D. Motor DC secara tidak langsung akan

memberikan umpan balik kepada sensor. Motor DC akan berputar dan

menyebabkan sensor posisi

mendeteksi perputaran dari motor DC yang

kemudian akan memberi referensi kepada mikrokontroler.

Posisi rumah pada awal pengendalian sudah terlebih dahulu diatur

(39)

23

dengan menggunakan kompas analog. Kompas ini juga digunakan untuk

mendapatkan arah mata angin yang presisi untuk arah rumah yang lain. Untuk

program, pengaturan posisi

dilakukan oleh PC.

"

#" "

Untuk berhubungan dengan

pada

, tegangan pada

mikrokontroler harus diubah dahulu dari standar TTL ke standar RS232.

Sebaliknya,

pada P

juga harus mengubah level tegangannya dari

standar 232 ke standar TTL.

Untuk itu digunakan IC MAX232 yang memiliki 2 buah pengubah

tegangan dari standar TTL ke standar RS232 dan 2 buah pengubah tegangan dari

standar RS232 ke standar TTL. Pada IC MAX232 ini perlu ditambahkan

beberapa kapasitor untuk menunjang fungsinya sebagai pengubah level tegangan.

Koneksi dan besarnya kapasitor disesuaikan sesuai dengan

.

Koneksi antara MAX232, mikrokontroler, dan PC ditunjukkan pada

gambar 3.3.

!"

!" !"

!"

# $

(40)

24

$

Arus yang dihasilkan oleh mikrokontroler melalui keluaran dari pin,pin

port 0 sebesar maksimal 15 mA, belum mencukupi untuk menggerakkan motor

DC yang membutuhkan arus rata,rata sebesar 185mA. Untuk itu diperlukan suatu

komponen penggerak motor DC yang mampu memenuhi kebutuhan besar arus

yang semestinya dapat menggerakkan motor DC tersebut. Untuk itu digunakan

suatu

motor DC

motor DC yang digunakan disini adalah IC L293D. IC ini

mampu menggerakkan suatu motor DC dengan arus keluaran mencapai level

maksimum 1,2 A. dan hanya dengan masukan arus input minimum 0,1 mA untuk

masukan nilai tinggi (

). Arus ini masih dibawah nilai arus keluaran dari

mikrokontroler. Semua nilai,nilai tersebut terdapat pada

masing,

masing komponen.

Motor DC akan berputar searah jarum jam apabila sebelumnya masukan

1 (

) pada

mendapat logika tinggi (H) dan masukan 2 (

) mendapat

masukan berupa logika rendah (L) dari mikrokontroler. Sedangkan untuk putaran

berlawanan jarum jam, terjadi hal yang sebaliknya.

mendapat masukan

rendah dan

mendapat masukan tinggi. Dari kedua kondisi tersebut,

pada driver harus terlebih mendapat masukan tinggi dari mikrokontroler.

Koneksi antara mikrokontroler,

motor DC, dan motor DC

(41)

25

%

& & &

#& #&

! ! ! ! &

'

!

%

Koneksi Mikrokontroler, L293D, dan Motor DC

%

$

&

& &

Sensor posisi di sini yang digunakan adalah

. Dengan posisi

awal (default) dari model rumah pintar tersebut menghadap utara. Sensor

mempunyai arus maksimal sampai 1 A. Namun pada perancangan ini

menggunakan arus sebesar 10mA agar arus yang mengalir tidak melebihi batas

arus maksimal dan mampu mampu mengalir pada mikrokontroler.

!

'

Rangkaian

Cara kerja dari rangkaian pengaman jendela adalah

yang

bersifat seperti saklar saat didekatkan pada medan magnet maka

dalam kondisi ON sedangkan saat jauh dari efek medan magnet, maka

dalam kondisi OFF. Dari kondisi ini maka pada pemasangannya

diletakan sesuai dengan arah,arah rumah yang diinginkan (8 arah mata

angin), jadi

yang digunakan berjumlah 8 buah. Sedangkan magnet

(42)

26

magnet yang berputar mendekati salah satu dari dari

maka arus akan

mengalir melalui

tersebut yang kemudian akan memberikan referensi

kepada mikrokontroler tentang posisi sensor

yang ON.

'

$

(

Selain Perancangan koneksi,koneksi mikrokontroler dengan perangkat

yang lain. Juga dijelaskan perancangan mikrokontroler tersebut sendiri.

Mikrokontroler juga membutuhkan adanya osilator dan adanya rangkaian reset

yang digunakan untuk menset kembali mikrokontroler ke keadaan semula.

'

)&

Mikrokontroler mempunyai rangkaian osilator internal (

) yang merupakan sumber

!

bagi CPU. Untuk dapat

menggunakan rangkaian osilator dalam chip, ditambahkan 1 buah

kristal dan 2 buah kapasitor pada pin XTAL dan pin XTAL2 (pin 18

dan 19)

[1]

. Rangkaian ini menggunakan kristal 12 MHz dan 2 buah

kapasitor 30 pF sehingga frekuensi detak pada CPU adalah 12 MHz.

() *"

*" +

+ %

% +#

%#, # ,

, , , , , , , , ,

, , , , ,

,-, ,

, , , , , , ,

(43)

27

' "

&

Rangkaian ini digunakan untuk mereset mikrokontroler

pada saat catu daya dihidupkan. Keadaan reset pada mikrokontroler

diperoleh apabila pin reset diberi logika tinggi

[1]

. Waktu reset tersebut

dihitung dengan rumus T=RC. Waktu reset 100ms dengan C=10uF

maka resistansi:

=

− − − − 3 6 3 6 3

10

*

10

)

10

*

10

/(

)

10

*

100

(

*

)

10

*

10

(

10

*

100

Cara kerja reset ini adalah bila saklar reset ditekan maka

aliran arus mengalir dari Vcc melalui resistor 1kD menuju kaki reset:

54

,

4

)

10

*

10

(

)

10

*

1

(

5

*

)

10

*

10

(

3 3 3 9

=

+

=

"

. + + % % +# %#, # , , , , , , , , , , , , , , , ,-, , , , , , , , , !" / /

(44)

28

*

$

Mikrokontroler dapat bekerja bila dimasukkan instruksi,instruksi yang

diprogramkan. Program dalam perancangan ini terdiri dari bagian program utama

dan program sub rutin penggerak motor DC. Program utama adalah program

rutin yang mencakup seluruh kerja dari program. Mulai dari komunikasi dengan

PC sampai dengan bergeraknya motor DC. Sedangkan

sub rutin penggerak

motor DC mencakup pengolahan data dari PC sampai pada keputusan,keputusan

dari mikrokontroler yang harus diambil tentang berputarnya motor DC.

*

,

(

.

(45)

29

Rutin utama perangkat lunak pada mikrokontroler akan

menginisialisasi

fasilitas,fasilitas

yang

akan

digunakan

pada

mikrokontroler. Mikrokontroler akan memulai rutin untuk transfer data

secara serial dari komputer ke mikrokontroler. Setelah transfer selesai,

data tersebut akan diolah oleh mikrokontroler yang selanjutnya

digunakan untuk menggerakkan motor DC.

Diagram

alir

rutin

utama

perangkat

lunak

pada

mikrokontroler ditunjukkan pada gambar 3.8

* " # !

(

Sub rutin penggerak ini diawali dengan inisialisasi

komunikasi serial antara PC dan mikrokontroler. Pada komunikasi serial

ini terlebih dahulu harus diatur dua hal terlebih dahulu. Yaitu

menentukan mode serial yang akan digunakan dan menentukan

. Penentuan mode serial dilakukan dengan mengisi register SCON.

Pada perancangan ini mode serial yang digunakan adalah mode 1. yaitu

menggunakan 8 UART dengan

yang dapat diatur.

Pada mode ini, komunikasi data dilakukan secara 8 bit data

asinkron, yang terdiri dari 10 bit. Yaitu 1 bit start, 8 bit data, dan 1 bit

stop.

#

pada mode ini dapat diatur dengan menggunakan

1. Port 3.0 pada mikrokontroler berfungsi sebagai RxD, yaitu port untuk

menerima data serial, dan port 3.1 berfungsi sebagai TxD, yaitu port

(46)

30

Untuk pengaturan

port serial, yakni dengan

mengubah bit SMOD yang terletak pada register PCON menjadi logika

tinggi. Penghitungan

dapat dihitung sebagai berikut:

32

*

_

1

_

1

_

#

=

Jika diinginkan

2400bps,

1 harus diatur

agar

setiap

32

*

2400

1

detik. Timer

setiap kali TH1

mencapai nilai limpahan dengan frekuensi sebesar f

osc

/1,0592 atau

periode sebesar 11,0592/f

osc

. Dari sini akan diperoleh rumus sebagai

berikut:

32

*

2400

1

)

1

256

(

*

0592

.

11

=

−

$%

244

240

*

32

*

0592

.

11

256

1

=

−

≅

$%

Dengan frekuensi osilator sebesar 11,0592*10

3

Hz, maka TH1 adalah

244 atau 0F4H.

Selanjutnya data yang telah tersimpan di akumulator akan

diambil untuk selanjutnya diolah. Kemudian data yang telah diambil

tersebut akan dibandingkan. Disini data dari PC yang telah tersimpan di

akumulator adalah data berupa nilai heksadesimal yang mewakili arah

mata angin. Sebagai contoh arah utara terwakili oleh nilai 46H. Dan

(47)

31

!

Arah Mata Angin dan Nilai Heksadesimalnya

01 0 0 &23&

3403 5(6/'076'38049

0 0 (

38! %0! (

38! (

6&220 0 ( +640 0& (

$0 0 0:0 $(

$0 0 (

$0 0 %0! (

Selanjutnya jika sudah terdefinisi data yang masuk, akan

dicek dimanakah letak/posisi dari motor DC atau arah rumah tersebut

menghadap. Pengecekan dilakukan dengan melihat isi dari port 0. Port 0

merupakan port yang digunakan sebagai port masukan dari sensor

posisi.

yang memberi masukan on, akan memberikan

masukan berupa logika tinggi (1) kepada mikrokontroler. Sedangkan

yang off akan memberi masukan berupa logika rendah (0).

Sehingga dari kedelapan arah mata angin yang ada akan memberikan

input masing,masing yang membentuk data 8 bit pada port 0. Arah mata

angin, nilai binernya, dan nilai heksadesimalnya dapat dilihat pada tabel

3.2.

!

"

Arah mata angin, Nilai Biner, dan Nilai Heksadesimalnya

01 0 0 &23& $3&6 5 ;3 9 (6/'076'3804

0 0 (

38! %0! (

38! (

6&220 0 (

+640 0& (

$0 0 0:0 (

$0 0 (

(48)

32

Setelah didapat posisi rumah pada saat itu, kemudian

motor DC akan digerakkan ke posisi yang diinginkan. Sebelum itu,

diberikan terlebih dahulu perintah untuk mengaktifkan driver motor DC

lewat

&

nya. Perintah tersebut dilakukan dengan memberi logika

tinggi (

) pada port P1.2 yang merupakan output mikrokontroler ke

motor DC pada pin

. Arah putaran dari motor DC

disesuaikan dengan posisi rumah sebelumnya. Apabila arah putaran

yang diinginkan sesuai dengan arah jarum jam, maka port P1.0 yang

harus di,

. Sedangkan arah putaran yang berlawanan dengan jarum

jam, maka port P1.1 yang harus di,

.

Jika arah putaran motor DC telah terlaksana, maka langkah

selanjutnya adalah mengatur agar motor berhenti pada posisi yang

diinginkan. Caranya adalah dengan mengecek port masukan dari sensor

(port 0), apakah port telah menunjukkan nilai yang diinginkan. Jika

belum, maka motor akan tetap berputar sampai posisi yang diinginkan

tercapai.

Diagram alir rutin penggerak motor DC ditunjukkan oleh

gambar 3.11. Pada diagram alir tersebut, hanya mewakili proses

pengecekan dan pemutaran motor DC ke arah utara saja. Untuk ke arah

lain, terwakili oleh percabangan ke arah titik,titik (percabangan untuk

data 47H, 48H, 49H, dan seterusnya sampai yang terakhir 4DH) dan

(49)

33

!

.

Diagram alir Penggerak Motor DC dari penyimpanan di Register

(50)

!"

#

$%& ' (

)

* $

(

+ "

*

(51)

'!

! " !" #

" ! !

$ !!#

# !

,

-))./!0

*

$

(

*

* 0

*

-))

! 0

"

+ "

1

(52)

'2

!

)

+ &

%& %%& %& %%&

! ' ( #

( "

( $ # "

) "* + + # "

+ + " # !$#

3

$

(

" *

" $

(

"

+ &!4 0

" "

* $

(

&

* &+'

0

1

3

$

(

3

* &&! 0

" *

)

"

*

+ +!+ 0

" "

&

)

"

3

" &

+ 2&4 0

5

+ !&' 0

(53)

'4

0

6

+ &

1

5

)

"

#

!

$

%

7

)

$

(

$

(

!"

1

88

+ '

"

9

, * -.

. . .

. '

. / 0

(54)

'

%

)

3

:

,

3

)

*

1

* 3

$ "

&(

1

3

+!

*

7

1

%

$

(

1

6

(55)

'

3

!

*

"*

*

$

5

5( 6

3

7

&& !

*

:

&& !

*

, $

(

,

$

(

)

7

3

)

1

;

3

)

' #

-6

)

,

7

3

)

0

1

)

" *

*

1

'

)

$

(

(56)

!

"

#

$

%

&

"

&

'

(

(57)

!

"

#

$% &

'

%

()

*

"

#

%

+

,-.. /

%/

-

0)( 1

1

,-.. %%

*

/

-

2 '

!

,-.. %%

*

/

-

3 ('4

5

,-.. %%

*

/

(58)

(59)

(60)

(61)

! "#$ % &&

' $(

)

* $ % + , - . /

0 $ % 1

2 34 ) % 3

' 2 34 %

) 2 5 34 ) % 6+70

* * % 8 9

: 2 34 % 9

# 2 34 % 9

2 34 % 9

% ; ; % 9

5 9 %

8 % ;'3 5 9 %

* 5 ; 9

' : 5 ; 9

) $ 5 ; 9 % &&

* <

< =: 7 3 9>

5

8 5 9 %

2 3 % 93 99 9

9 ) 5 ? ?

+) +)

+) 58 34 3 9 >

) +:

* +: 5

+( 2 3

+# 58 34 3 9 9

>

: % ; 9 9 2

:

: % ; 55@

: 2 3

(62)

' :+ 8 5 9

) :$ 9

* :$ 58 34 3 9 9 >

( % ; 9 9 2

(

( % ; 55@

( 2 3

( 58 34 3 5 >

(* 8 5 9

(( 9

' (( 58 34 ) 3 9 9 >

) (< % ; 9 9 2

* $

$ % ; 55@

$ 2 3

$ 58 34 3 5 >

$) 8 5 9

$: 9

$: 58 34 3 9 9 >

$# % ; 9 9 2

' #

) # % ; 55@

* # 2 3

# 58 34 3 5 >

#' 8 5 9

#+ 9

#+ 58 34 3 9 9 %

, >

#$ % ; 9 9 2

#<

#< % ; 5@

' < 2 3

) < 58 34 3 5 >

* < 8 5 9

<* 9

<* 58 34 3 9 8 9 % >

<( % ; 9 9 2

<#

<# % ; 5@

2 3

58 34 3 5 >

' 8 5 9

) ) 9 8

* ) 58 34) 3 ) 9 %

' : % ; 9 9 2

' $ '

' $ % ; 5@

' < 2 3

' 58 34 3 ' 5 >

' )

' 8 5 9

') '

'* ' 58 34 ' 3 ; ; ;

) + 5

(63)

) $ 58 34 3 9

) % ;

)

) % ;

) 2 3

)' 58 34 3

)) * 8

)* ( 9

* ( 58 34 3 9

* < % ;

*

* % ;

* 2 3

* 58 34 3

* ) 8

*' : 9

*) : 58 34 ) 3 9

** # % ;

% ;

2 3

58 34 3

' 8

+ 9

+ 58 34 3 9

' $ % ;

) <

* < % ;

2 3

58 34 3

8

* 9

* 58 34 3 9

( % ;

#

' # % ;

) 2 3

* 58 34 3

8

) 9

) 58 34 3 9 8

: % ;

$

$ % ;

< 2 3

' ' 58 34 3

) ' 8

* '' 9 8

'' 58 34) 3 )

'+ % ;

'( '

'( % ;

'# 2 3

) 58 34 3 '

(64)

' ) 8

* )

) 58 34 ) 3

)* 5

)+ 2 3

)( 58 34 3 9

)< % ;

*

* % ;

' * 2 3

) * 58 34 3

* *) 8

*: 9

*: 58 34 3 9

*# % ;

+

+ % ;

+ 2 3

+ 58 34 3

' +' 8

) ++ 9

* ++ 58 34 ) 3 9

+$ % ;

+<

+< % ;

: 2 3

: 58 34 3

: 8

:* 9

' :* 58 34 3 9

) :( % ;

* :#

' :# % ;

' ( 2 3

' ( 58 34 3

' ( 8

' () 9

' () 58 34 3 9

' (: % ;

'' ($

') ($ % ;

'* (< 2 3

) $ 58 34 3

) $ 8

) $' 9

) $' 58 34 3 9 8

) $+ % ;

) $(

) $( % ;

)' $# 2 3

)) # 58 34 3

)* # 8

* # 9 8

* # 58 34) 3 )

(65)

* #: '

* #: % ;

* #$ 2 3

* #< 58 34 3 '

*' < )

*) < 8

<

< 58 34 * 3

<) 5

<* 2 3

<: 58 34 3 9

<# % ;

' % ;

) 2 3

* 58 34 ) 3

' 8

+ 9

+ 58 34 3 9

$ % ;

<

< % ;

2 3

' 58 34 ) 3

) 8

* * 9

* 58 34 3 9

( % ;

#

# % ;

2 3

58 34 ) 3

8

' ) 9

) ) 58 34 3 9

* : % ;

$

$ % ;

< 2 3

58 34 ) 3

8

' 9

' 58 34 3 9

' + % ;

) (

* ( % ;

# 2 3

58 34 ) 3

8 9

58 34 3 9 8

* % ;

:

' : % ;

(66)

* < 58 34 ) 3 8

9 8

58 34) 3 )

) % ;

+ '

+ % ;

( 2 3

' # 58 34 ) 3 '

) )

* 8

58 34 + 3% ,

' 5

) 2 3

+ 58 34 3 9

$ % ;

' <

) < % ;

* ' 2 3

' ' 58 34 3

' ' 8

' '* 9

' '* 58 34 3 9

' '( % ;

' '#

' '# % ;

'' ) 2 3

') ) 58 34 3

'* ) 8

) )) 9

) )) 58 34 3 9

) ): % ;

) )$

) )$ % ;

) )< 2 3

) * 58 34 3

)' * 8

)) *' 9

)* *' 58 34 ) 3 9

* *+ % ;

* *(

* *( % ;

* *# 2 3

* + 58 34 3

* + 8

* + 9

*' + 58 34 3 9

*) +* % ;

** +:

+: % ;

+$ 2 3

+< 58 34 3

: 8

(67)

: 58 34 3 9 8

:) % ;

' :+

) :+ % ;

* :( 2 3

:# 58 34 3

( 8

( 9 8

( 58 34) 3 )

(' % ;

(* '

(* % ;

' (: 2 3

) ($ 58 34 3 '

* $ )

$ 8

$ % ,

$ 58 34 : 3%

$ 5

$' 2 3

$* 58 34 3 9

' $( % ;

) $# % ,

* $# % ;

# 2 3

# 58 34 3% ,

# 8

#) 9

#) 58 34 3 9

#: % ;

#$ % ,

' #$ % ;

) #< 2 3

* < 58 34 3% ,

< 8

<' 9

<' 58 34 3 9

<+ % ;

<( % ,

<( % ;

<# 2 3

' 58 34 3% ,

) 8

* 9

58 34 ) 3 9

* % ;

: % ,

: % ;

$ 2 3

< 58 34 3% ,

8

' 9

) 58 34 3 9

* ) % ;

(68)

+ % ;

( 2 3

# 58 34 3% ,

8 9

58 34 3 9 8

' ' % ;

) * % ,

* * % ;

' : 2 3

' $ 58 34 3% ,

' 8

' 9 8

' 58 34) 3% , )

' % ;

' ) % , '

'' ) % ;

') + 2 3

'* ( 58 34 3% , '

) < % , )

) < 8

) %

) 58 34 ( 3%

) 5

) 2 3

)' ) 58 34 3 9 '

)) : % ;

)* $ %

* $ % ;

* < 2 3

* 58 34 3%

* 8

* ' 9 '

* ' 58 34 3 9 '

* + % ;

*' ( %

*) ( % ;

** # 2 3

58 34 3%

8

9 '

58 34 3 9 '

* % ;

: %

: % ;

' $ 2 3

) < 58 34 3%

* ' 8

' 9 '

' 58 34 ) 3 9 '

') % ;

'+ %

'+ % ;

'( 2 3

(69)

' ) 8

) ) 9 '

* ) 58 34 3 9 '

)' % ;

)* %

)* % ;

): 2 3

)$ 58 34 3%

* 8

* 9 '

' * 58 34 3 9 8 '

) * % ;

* *) %

*) % ;

*+ 2 3

*( 58 34 3%

*< 8

+ 9 8 '

+ 58 34) 3% )

+ % ;

' + % '

) + % ;

* +) 2 3

++ 58 34 3% '

+$ % )

+$ 8

+< %

+< 58 34 $ 3

: 5

' : 2 3

) : 58 34 3 9 )

* :) % ;

:+ %

:+ % ;

:( 2 3

:# 58 34) 3%

( 8

( 9 )

( 58 34 3 9 )

' ( % ;

) () %

* () % ;

(+ 2 3

(( 58 34) 3%

(< 8

$ 9 )

$ 58 34 3 9 )

$ % ;

$ %

' $ % ;

) $) 2 3

* $+ 58 34) 3%

' $$ 8

' $< 9 )

(70)

' # % ;

' # %

' # % ;

' # 2 3

'' #) 58 34) 3%

') #: 8

'* #$ 9 )

) #$ 58 34 3 9 )

) < % ;

) < %

) < % ;

) < 2 3

) < 58 34) 3%

) <* 8

)' <: 9 )

)) <: 58 34 3 9 8 )

)* <# % ;

* %

* % ;

* 2 3

* 58 34) 3%

* ' 8

* * 9 8 )

* * 58 34 3% )

*' ( % ;

*) # % '

** # % ;

2 3

58 34) 3% '

% )

8

'

' ' 5 ; 9 5@

) * 5 ; 9 55@

* : 5 ; 9 2

$ 8 5 9

2 34

2 34 @

) %

+ 8 % 3

' $ 5

) < 5

* 8 & 3

A

5 9

,

3

,

5 9 ,

% %

;

A

9

5 9

,

9

@ 9

;

(71)

1

Features

• Compatible with MCS-51® _Products

• 4K Bytes of In-System Programmable (ISP) Flash Memory

– Endurance: 1000 Write/Erase Cycles

• 4.0V to 5.5V Operating Range

• Fully Static Operation: 0 Hz to 33 MHz

• Three-level Program Memory Lock

• 128 x 8-bit Internal RAM

• 32 Programmable I/O Lines

• Two 16-bit Timer/Counters

• Six Interrupt Sources

• Full Duplex UART Serial Channel

• Low-power Idle and Power-down Modes

• Interrupt Recovery from Power-down Mode

• Watchdog Timer

• Dual Data Pointer

• Power-off Flag

• Fast Programming Time

• Flexible ISP Programming (Byte and Page Mode)

Description

The AT89S51 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcontroller with 4K bytes of in-system programmable Flash memory. The device is manufactured using Atmel’s high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the indus-try-standard 80C51 instruction set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory pro-grammer. By combining a versatile 8-bit CPU with in-system programmable Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89S51 is a powerful microcontroller which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applications. The AT89S51 provides the following standard features: 4K bytes of Flash, 128 bytes of RAM, 32 I/O lines, Watchdog timer, two data pointers, two 16-bit timer/counters, a five-vector two-level interrupt architecture, a full duplex serial port, on-chip oscillator, and clock circuitry. In addition, the AT89S51 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes. The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port, and interrupt system to continue functioning. The Power-down mode saves the RAM con-tents but freezes the oscillator, disabling all other chip functions until the next external interrupt or hardware reset.

8-bit

Microcontroller

with 4K Bytes

In-System

Programmable

Flash

AT89S51

(72)

2

AT89S51

2487A–10/01

Pin Configurations

PDIP TQFP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 (MOSI) P1.5 (MISO) P1.6 (SCK) P1.7 RST (RXD) P3.0 (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 (T0) P3.4 (T1) P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7 XTAL2 XTAL1 GND VCC P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.3 (AD3) P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) P2.4 (A12) P2.3 (A11) P2.2 (A10) P2.1 (A9) P2.0 (A8) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 (MOSI) P1.5 (MISO) P1.6 (SCK) P1.7 RST (RXD) P3.0 NC (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 (T0) P3.4 (T1) P3.5 P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VPP NC ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 NC VCC P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.3 (AD3)

(WR) P3.6 (RD) P3.7

XTAL2 XTAL1 GND GND

(A8) P2.0 (A9) P2.1 _{(A10) P2.2} _{(A11) P2.3} _{(A12) P2.4}

PLCC 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 (MOSI) P1.5 (MISO) P1.6 (SCK) P1.7 RST (RXD) P3.0 NC (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 (T0) P3.4 (T1) P3.5 P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EA/VPP NC ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) 6 5 4 3 2 1 ₄₄ ₄₃ ₄₂ ₄₁ ₄₀

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

(WR) P3.6 (RD) P3.7 XTAL2 XTAL1 GND

NC

(73)

3

AT89S51

2487A–10/01

Block Diagram

PORT 2 DRIVERS

PORT 2 LATCH

P2.0 - P2.7

FLASH PORT 0 LATCH RAM PROGRAM ADDRESS REGISTER BUFFER PC INCREMENTER PROGRAM COUNTER DUAL DPTR INSTRUCTION REGISTER B REGISTER

INTERRUPT, SERIAL PORT, AND TIMER BLOCKS

STACK POINTER ACC TMP2 TMP1 ALU PSW TIMING AND CONTROL

PORT 1 DRIVERS

P1.0 - P1.7 PORT 3

LATCH

PORT 3 DRIVERS

P3.0 - P3.7 OSC

GND

VCC

PSEN

ALE/PROG

EA / VPP

RST

RAM ADDR. REGISTER

PORT 0 DRIVERS P0.0 - P0.7

PORT 1 LATCH WATCH

(74)

4

AT89S51

2487A–10/01

Pin Description

VCC

Supply voltage.

GND

Ground.

Port 0

Port 0 is an 8-bit open drain bidirectional I/O port. As an output port, each pin can sink eight

TTL inputs. When 1s are written to port 0 pins, the pins can be used as high-impedance inputs.

Port 0 can also be configured to be the multiplexed low-order address/data bus during accesses to external program and data memory. In this mode, P0 has internal pull-ups.

Port 0 also receives the code bytes during Flash programming and outputs the code bytes during program verification. External pull-ups are required during program verification.

Port 1

Port 1 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pull-ups. The Port 1 output buffers can

sink/source four TTL inputs. When 1s are written to Port 1 pins, they are pulled high by the internal pull-ups and can be used as inputs. As inputs, Port 1 pins that are externally being pulled low will source current (I_IL) because of the internal pull-ups.

Port 1 also receives the low-order address bytes during Flash programming and verification.

Port 2

sink/source four TTL inputs. When 1s are written to Port 2 pins, they are pulled high by the internal pull-ups and can be used as inputs. As inputs, Port 2 pins that are externally being pulled low will source current (I_IL) because of the internal pull-ups.

Port 2 emits the high-order address byte during fetches from external program memory and during accesses to external data memory that use 16-bit addresses (MOVX @ DPTR). In this application, Port 2 uses strong internal pull-ups when emitting 1s. During accesses to external data memory that use 8-bit addresses (MOVX @ RI), Port 2 emits the contents of the P2 Spe-cial Function Register.

Port 2 also receives the high-order address bits and some control signals during Flash pro-gramming and verification.

Port 3

sink/source four TTL inputs. When 1s are written to Port 3 pins, they are pulled high by the internal pull-ups and can be used as inputs. As inputs, Port 3 pins that are externally being pulled low will source current (I_IL) because of the pull-ups.

Port 3 receives some control signals for Flash programming and verification.

Port 3 also serves the functions of various special features of the AT89S51, as shown in the following table.

Port Pin Alternate Functions

P1.5 MOSI (used for In-System Programming)

P1.6 MISO (used for In-System Programming)

(75)

5

AT89S51

2487A–10/01

RST

Reset input. A high on this pin for two machine cycles while the oscillator is running resets the

device. This pin drives High for 98 oscillator periods after the Watchdog times out. The DIS-RTO bit in SFR AUXR (address 8EH) can be used to disable this feature. In the default state of bit DISRTO, the RESET HIGH out feature is enabled.

ALE/PROG

Address Latch Enable (ALE) is an output pulse for latching the low byte of the address during

accesses to external memory. This pin is also the program pulse input (PROG) during Flash programming.

In normal operation, ALE is emitted at a constant rate of 1/6 the oscillator frequency and may be used for external timing or clocking purposes. Note, however, that one ALE pulse is skipped during each access to external data memory.

If desired, ALE operation can be disabled by setting bit 0 of SFR location 8EH. With the bit set, ALE is active only during a MOVX or MOVC instruction. Otherwise, the pin is weakly pulled high. Setting the ALE-disable bit has no effect if the microcontroller is in external execution mode.

PSEN

Program Store Enable (PSEN) is the read strobe to external program memory.

When the AT89S51 is executing code from external program memory, PSEN is activated twice each machine cycle, except that two PSEN activations are skipped during each access to external data memory.

EA/VPP

External Access Enable. EA must be strapped to GND in order to enable the device to fetch

code from external program memory locations starting at 0000H up to FFFFH. Note, however, that if lock bit 1 is programmed, EA will be internally latched on reset.

EA should be strapped to V_CC for internal program executions.

This pin also receives the 12-volt programming enable voltage (V_PP) during Flash programming.

XTAL1

Input to the inverting oscillator amplifier and input to the internal clock operating circuit.

XTAL2

Output from the inverting oscillator amplifier

Port Pin Alternate Functions

P3.0 RXD (serial input port)

P3.1 TXD (serial output port)

P3.2 INT0 (external interrupt 0)

P3.3 INT1 (external interrupt 1)

P3.4 T0 (timer 0 external input)

P3.5 T1 (timer 1 external input)

P3.6 WR (external data memory write strobe)

(76)

6

AT89S51

2487A–10/01

Special

Function

Registers

A map of the on-chip memory area called the Special Function Register (SFR) space is shown in Table 1.

Note that not all of the addresses are occupied, and unoccupied addresses may not be imple-mented on the chip. Read accesses to these addresses will in general return random data, and write accesses will have an indeterminate effect.

Table 1. AT89S51 SFR Map and Reset Values

(77)

7

AT89S51

2487A–10/01

User software should not write 1s to these unlisted locations, since they may be used in future products to invoke new features. In that case, the reset or inactive values of the new bits will always be 0.

Interrupt Registers: The individual interrupt enable bits are in the IE register. Two priorities can be set for each of the five interrupt sources in the IP register.

Dual Data Pointer Registers: To facilitate accessing both internal and external data memory, two banks of 16-bit Data Pointer Registers are provided: DP0 at SFR address locations 82H-83H and DP1 at 84H-85H. Bit DPS = 0 in SFR AUXR1 selects DP0 and DPS = 1 selects DP1. The user should always initialize the DPS bit to the appropriate value before accessing the respective Data Pointer Register.

Table 2. AUXR: Auxiliary Register

AUXR Address = 8EH Reset Value = XXX00XX0B

Not Bit Addressable

– – – WDIDLE DISRTO – – DISALE

Bit 7 6 5 4 3 2 1 0

– Reserved for future expansion

DISALE Disable/Enable ALE

DISALE Operating Mode

0 ALE is emitted at a constant rate of 1/6 the oscillator frequency

1 ALE is active only during a MOVX or MOVC instruction

DISRTO Disable/Enable Reset out

DISRTO

0 Reset pin is driven High after WDT times out

1 Reset pin is input only

WDIDLE Disable/Enable WDT in IDLE mode

WDIDLE

0 WDT continues to count in IDLE mode

(78)

8

AT89S51

2487A–10/01

Power Off Flag: The Power Off Flag (POF) is located at bit 4 (PCON.4) in the PCON SFR. POF is set to “1” during power up. It can be set and rest under software control and is not affected by reset.

Memory

Organization

MCS-51 devices have a separate address space for Program and Data Memory. Up to 64K bytes each of external Program and Data Memory can be addressed.

Program Memory

If the EA pin is connected to GND, all program fetches are directed to external memory.

On the AT89S51, if EA is connected to V_CC, program fetches to addresses 0000H through FFFH are directed to internal memory and fetches to addresses 1000H through FFFFH are directed to external memory.

Data Memory

The AT89S51 implements 128 bytes of on-chip RAM. The 128 bytes are accessible via direct

and indirect addressing modes. Stack operations are examples of indirect addressing, so the 128 bytes of data RAM are available as stack space.

Watchdog

Timer

(One-time

Enabled with

Reset-out)

The WDT is intended as a recovery method in situations where the CPU may be subjected to software upsets. The WDT consists of a 14-bit counter and the Watchdog Timer Reset (WDTRST) SFR. The WDT is defaulted to disable from exiting reset. To enable the WDT, a user must write 01EH and 0E1H in sequence to the WDTRST register (SFR location 0A6H). When the WDT is enabled, it will increment every machine cycle while the oscillator is running. The WDT timeout period is dependent on the external clock frequency. There is no way to dis-able the WDT except through reset (either hardware reset or WDT overflow reset). When WDT overflows, it will drive an output RESET HIGH pulse at the RST pin.

Using the WDT

To enable the WDT, a user must write 01EH and 0E1H in sequence to the WDTRST register (SFR location 0A6H). When the WDT is enabled, the user needs to service it by writing 01EH and 0E1H to WDTRST to avoid a WDT overflow. The 14-bit counter overflows when it reaches 16383 (3FFFH), and this will reset the device. When the WDT is enabled, it will increment every machine cycle while the oscillator is running. This means the user must reset the WDT at least every 16383 machine cycles. To reset the WDT the user must write 01EH and 0E1H to WDTRST. WDTRST is a write-only register. The WDT counter cannot be read or written. When WDT overflows, it will generate an output RESET pulse at the RST pin. The RESET pulse duration is 98xTOSC, where TOSC=1/FOSC. To make the best use of the WDT, it

Table 3. AUXR1: Auxiliary Register 1

AUXR1

Address = A2H

Reset Value = XXXXXXX0B

Not Bit Addressable

– – – – – – – DPS

Bit 7 6 5 4 3 2 1 0

– Reserved for future expansion

DPS Data Pointer Register Select

DPS

0 Selects DPTR Registers DP0L, DP0H

(79)

9

AT89S51

2487A–10/01

should be serviced in those sections of code that will periodically be executed within the time required to prevent a WDT reset.

WDT During

Power-down

and Idle

In down mode the oscillator stops, which means the WDT also stops. While in Power-down mode, the user does not need to service the WDT. There are two methods of exiting Power-down mode: by a hardware reset or via a level-activated external interrupt, which is enabled prior to entering Power-down mode. When Power-down is exited with hardware reset, servicing the WDT should occur as it normally does whenever the AT89S51 is reset. Exiting Power-down with an interrupt is significantly different. The interrupt is held low long enough for the oscillator to stabilize. When the interrupt is brought high, the interrupt is serviced. To pre-vent the WDT from resetting the device while the interrupt pin is held low, the WDT is not started until the interrupt is pulled high. It is suggested that the WDT be reset during the inter-rupt service for the interinter-rupt used to exit Power-down mode.

To ensure that the WDT does not overflow within a few states of exiting Power-down, it is best to reset the WDT just before entering Power-down mode.

Before going into the IDLE mode, the WDIDLE bit in SFR AUXR is used to determine whether the WDT continues to count if enabled. The WDT keeps counting during IDLE (WDIDLE bit = 0) as the default state. To prevent the WDT from resetting the AT89S51 while in IDLE mode, the user should always set up a timer that will periodically exit IDLE, service the WDT, and reenter IDLE mode.

With WDIDLE bit enabled, the WDT will stop to count in IDLE mode and resumes the count upon exit from IDLE.

UART

The UART in the AT89S51 operates the same way as the UART in the AT89C51. For further

information on the UART operation, refer to the ATMEL Web site (http://www.atmel.com). From the home page, select ‘Products’, then ‘8051-Architecture Flash Microcontroller’, then ‘Product Overview’.

Timer 0 and 1

Timer 0 and Timer 1 in the AT89S51 operate the same way as Timer 0 and Timer 1 in the AT89C51. For further information on the timers’ operation, refer to the ATMEL Web site (http://www.atmel.com). From the home page, select ‘Products’, then ‘8051-Architecture Flash Microcontroller’, then ‘Product Overview’.

Interrupts

The AT89S51 has a total of five interrupt vectors: two external interrupts (INT0 and INT1), two timer interrupts (Timers 0 and 1), and the serial port interrupt. These interrupts are all shown in Figure 1.

Each of these interrupt sources can be individually enabled or disabled by setting or clearing a bit in Special Function Register IE. IE also contains a global disable bit, EA, which disables all interrupts at once.

Note that Table 4 shows that bit position IE.6 is unimplemented. In the AT89S51, bit position IE.5 is also unimplemented. User software should not write 1s to these bit positions, since they may be used in future AT89 products.

(80)

10

AT89S51

2487A–10/01

.

Figure 1. Interrupt Sources

Table 4. Interrupt Enable (IE) Register

(MSB) (LSB)

EA – – ES ET1 EX1 ET0 EX0

Enable Bit = 1 enables the interrupt.

Enable Bit = 0 disables the interrupt.

Symbol Position Function

EA IE.7 Disables all interrupts. If EA = 0, no interrupt is

acknowledged. If EA = 1, each interrupt source is individually enabled or disabled by setting or clearing its enable bit.

– IE.6 Reserved

– IE.5 Reserved

ES IE.4 Serial Port interrupt enable bit

ET1 IE.3 Timer 1 interrupt enable bit

EX1 IE.2 External interrupt 1 enable bit

ET0 IE.1 Timer 0 interrupt enable bit

EX0 IE.0 External interrupt 0 enable bit

User software should never write 1s to reserved bits, because they may be used in future AT89 products.

IE1 IE0

1 1

0 0

TF1 TF0

INT1 INT0

(81)

11

AT89S51

2487A–10/01

Oscillator

Characteristics

XTAL1 and XTAL2 are the input and output, respectively, of an inverting amplifier that can be configured for use as an on-chip oscillator, as shown in Figure 2. Either a quartz crystal or ceramic resonator may be used. To drive the device from an external clock source, XTAL2 should be left unconnected while XTAL1 is driven, as shown in Figure 3. There are no require-ments on the duty cycle of the external clock signal, since the input to the internal clocking circuitry is through a divide-by-two flip-flop, but minimum and maximum voltage high and low time specifications must be observed.

Figure 2. Oscillato