5
TEORI DASAR
2.1 Gambaran Umum AT89S51
Mikrokontroller AT89S51 adalah anggota dari keluarga MCS-51 yang memiliki fasilitas antara lain:
CPU dengan kapasitas 8-bit Boolean processing (operasi Boolean) dalam bit (single bit logic)
On-Chip 4 Kbyte Program Memori
Program memori dapat diperbesar hingga 64 Kbyte On-Chip 128 byte Data Memori
Data Memori dapat diperbesar hingga 64 Kbyte 4 buah port masing-masing 8 bit
Dua buah Timer / Counter 16 bit UART full duplex
Ar 2.1.1 2.2 be rsitektural M Pin-pin M Susunan p erikut: Gam MCS-51 ada Gambar 2 ikrokontro pin-pin mikr mbar 2.2 Pin alah sebagai 2.1 Blok Dia oller AT89S rokontroller n – pin Mik i berikut: agram Inti 8 S51 r AT89S51 krokontrolle 8051 diperlihatk er AT89S51
Penjelasan dari masing-masing pin adalah sebagai berikut:
Pin 1-8 (Port 1) merupakan port paralel 8 bit dua arah (bidirectional) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan (general purpose).
Pin 9 ( reset ) adalah masukan reset (active high). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan mereset AT89S51. Pin ini dihubungkan dengan rangkaian power on reset.
Pin 10-17 (Port 3) adalah port paralel 8 bit dua arah yang memiliki fungsi pengganti. Fungsi pengganti meliputi TxD (Transmit Data), RxD (Receive Data), Int 0 (Interupt 0), Int 1 (Inteerup 1), T0 (Timer 0), T1 (Timer 1),WR (Write), dan RD (read). Bila fungsi pengganti tidak dipakai, pin-pin ini dapat digunakan sebagai port parallel 8 bit serba guna.
Pin 18 (XTAL 1) adalah pin masukan ke rangkaian osilator internal. Sebuah isolator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.
Pin 19 (XTAL 2) adalah pin keluaran ke rangkaian osilator internal. Pin ini dipakai bila menggunakan osilator kristal.
Pin 20 (Ground) dihubungkan ke Vcc atau ground.
Pin 21 sampai 28 (Port 2) adalah port paralel 2 (P2) selebar 8 bit dua arah (bidirectional). Port 2 ini mengirimkan byte alamat bila dilakukan pengaksesan memori external.
Pin 29 adalah pin PSEN (Program Store Enable) yang merupakan sinyal pengontrol yang membolehkan program
2.1.2 memo pengam Pin 30 untuk instruk Pin 3 mikrok ketika low (L memo Pin 32 arah. akan m Pin 40 Organisas ri eksternal mbilan instr 0 adalah pi menahan ksi. 31(EA). B kontroller a isi progra L), mikroko ri luar progr 2-39 (Port 0 Bila digun memultiplek (Vcc) dihub i Memori A Gambar 2. l masuk ke ruksi ( fetch in ALE (ad alamat me Bila pin akan melaks am counter ontroller aka ram. 0) merupak nakan untu ks alamat m bungkan ke AT89S51 3 Struktur M dalam bus hing ). ddress latch emori ekst ini dibe sanakan ins kurang da an melaksan
kan port par uk mengaks memori deng e Vcc (+5 V Memori AT selama pro h Enable) ternal selam eri logika struksi dari ari 4096. B nakan selur rallel 8 bit ses memor gan data. olt). T89S51 oses pembe yang digun ma pelaksa a tinggi ROM / EPR Bila diberi l ruh instruks open drain ri luar, por rian / nakan anaan (H), ROM ogika si dari n dua rt ini
data m dan d bit h Progr Untuk sinya digun 2.1.3 Setela tersen Pemisahan memori den dimanipulas Namun dem arus dilaku ram Memor k membaca l PSEN (Pr nakan RAM Program M Gambar 2. ah reset, CP Seperti yan ndiri pada P Program d ngan penga i oleh mikro mikian, unt ukan denga ri hanya dap a Program M rogram Stor M eksternal ( Memori .4 menunju PU memulai Gambar 2.4 ng terlihat Program Me dan Data M alamatan 8 b okontroller tuk pengaks an menggun pat dibaca s Memori eks re Enable). (maksimum ukkan peta i eksekusi p 4 Program pada gamb emori (keten emori ini m bit, sehingg dengan kec sesan Data nakan regis saja (diletak sternal, mikr Sebagai D m 64 Kbyte). dari bagian program dar Memori AT bar 2.4, seti ntuan terseb memungkink ga dapat lan cepatan 8 bi Memori de ster DPTR kkan pada R rokontroller ata Memori n bawah Pr ri lokasi alam T89S51 iap interups but dikenal kan pengak ngsung disim it. engan alam (Data Poi ROM / EPR r akan men i eksternal rogram Me mat 0000H si diberi lok sebagai vek ksesan mpan mat 16 inter). ROM). ngirim dapat emori. . kasi ktor
interupsi). Interupsi yang dilakukan menyebabkan CPU melompat ke alamat interupsi yang berisi sebuah rutin khusus dan kemudian mengeksekusinya. Jika program interupsi cukup pendek, maka program tersebut dapat dimulai pada alamat vektor interupsi yang ditentukan. Bila program interupsi cukup panjang, maka instruksi ‘Jump’ dapat digunakan pada alamat vektor interupsi tersebut, untuk melompat menuju lokasi awal dimana program interupsi dibuat. Kapasitas 4K (atau 8K, atau 16K) dari Program Memori dapat difungsikan sebagai on-chip ROM (internal) atau sebagai ROM eksternal. Pemilihan ROM internal atau eksternal pada saat pembacaan oleh mikrokontroller, dilakukan dengan mengkondisikan pin EA (External Access) pada kondisi high / low (EA = high, untuk ROM internal ; EA = low, untuk ROM eksternal).
2.1.4 Data Memori
Data Memori Internal dan Eksternal (lihat gambar 2.3) dapat langsung digunakan oleh user. Jika dibutuhkan ukuran memori lebih besar dari 2 KB dapat menggunakan eksternal RAM. CPU mengeksekusi program dari ROM internal. Port 0 berfungsi sebagai bus alamat / data (bersifat multiplexer) terhadap RAM dan 3 buah jalur dari Port 2 digunakan untuk pemilihan halaman dari RAM (RAM page). CPU mengaktifkan sinyal RD dan WR berdasarkan kebutuhannya selama pengaksesan RAM eksternal. Data Memori Eksternal dapat mencapai 64 KB. Pengalamatan Data Memori Eksternal ini ada yang memerlukan lebar alamat cukup 1 byte saja atau dengan 2 byte. Pengalamatan dengan 1 byte sering digunakan asalkan satu
atau penga meng dibag Uppe Data maks penga denga meng Uppe 80H s lebih dari j alamatan 2 girim high a Data Mem gi menjadi 3 er 128 dan Memori I imum dari alamatan un an sedikit tr gakses blok er 128 dan r sampai FFH jalur I/O di byte digu address byte Gambar mori Internal 3 blok, dim ruang Spec Internal sel sebuah ala ntuk interna rik. Pengala memori ya ruang SFR m H, walaupun igunakan u unakan den e (byte alam 2.5 Data M l dipetakan mana secara cial Functio lalu sebesa amat data ad al RAM dap amatan lang ang berbeda menggunak n secara fisi untuk memi ngan catatan mat atas). Memori Inter seperti pad umum dibe on Register ar 1 byte, dalah 256 b pat diakom gsung yang . Gambar 2 kan blok yan
k keduanya lih RAM p n Port 2 d rnal da Gambar edakan men r (SFR). Le oleh karen byte. Bagai modasikan m lebih tingg 2.5 menunju ng sama pad a adalah terp page. Sedan digunakan u 2.5. Memo njadi Lower ebar alamat na itu kap imanapun, m menjadi 384 gi dari 7FH ukkan bagai da pengalam pisah. ngkan untuk ori ini r 128, t dari asitas mode 4 byte akan imana matan
terlih menja R0 sa memi pengg meng pada byte b bit-ad dapat secara G Blok Lowe at pada G adi 4 buah b ampai R7. D ilih bank-b gunaan ya ggunakan c dengan men berikutnya ddressable ( Ada Instru t mengolah a langsung Gambar 2.6 L er 128 sela Gambar 2. bank dari 8 Dua bit dal ank mana ang lebih cara ini a nggunakan di atas ba dapat dialam uction Set bit tunggal dengan me Lower 128 alu tersedia 6. Lokasi 8 register. P lam PSW ( yang akan efisien d akan didapa direct add ank register mati per bit)
dari AT89 dan sebany enggunakan dari RAM a pada sem di bawah rogram inst (Program St digunakan. dari peng atkan instru dressing (pe r adalah ru ). 9S51 terdap yak 128 bit Intruktion Internal mua piranti h 32 byte truksi meng tatus Word . Hal ini aka gkodean, uksi yang le engalamatan uang memo pat instruks pada area i Set. Bit yan
MCS-51 se e dikelompo genalnya se d) dipakai u an menyeba sebab de ebih pendek n langsung ori yang be si-instruksi ini dapat di ng dapat di eperti okkan ebagai untuk abkan engan k dari g), 16 ersifat yang iakses iakses
langsu Lowe (peng hanya tidak 256 b Dalam Regis addre yang baik p alama ini ad ung ini ad er 128 da galamatan l a dapat diak digunakan byte. Gamb m ruang SF ster-register essing. Seca sama denga Ga Sebanyak pengalamat at-alamat ya dalah mulai dalah daerah apat diakse langsung m kses mengg pada 89C5 ar 2.6 menu FR terdapat r ini hany ara umum, an 8051 dan ambar 2.7 R 16 alamat an bit maup ang berakhi 80H sampa h dari 00H es secara maupun tida gunakan ind 51 tapi men unjukkan ru Port latch, ya dapat d seluruh ke n SFR terseb Ruang Speci pada ruang pun byte. SF ir dengan 00 ai FFH. H sampai 7 direct ma ak langsun direct addres nggunakan R uang SFR ( timer,kontr diakses den eluarga MC but diletakk ial Function g SFR dap FR yang ber 00BH. Bit y 7FH. Semu aupun indi ng). Sedang ssing. Uppe RAM lain d (Special Fun rol peripher ngan meng CS-51 mem kan pada ala
n Register at dilakuka rsifat bit ad yang dialam ua daerah d irect addre gkan Upper er 128 dari R dengan kap nction Regi ral dan lain ggunakan d miliki ruang amat yang s an pengalam ddressable a matkan pada dalam essing r 128 RAM asitas ister). n-lain. direct SFR sama. matan adalah a area
2.2 Servo Servo robot. Ser Servo mo motor tip digunakan Untuk pulsa yang Untuk high sebes Motor o motor bany rvo motor otor continu e standar n dalam robo k menggera g kita berika k memutar s sar >= 3 ms yak digunak umumnya uous dapat hanya mam ot ini ialah akkan motor an. servo ke kan s untuk berp Gambar 2. kan sebagai terdiri dari berputar s mpu berput servo GWS r servo ke k nan, berikan putar ke kiri 8 Ilustrasi P i aktuator p servo con sebesar 360 tar 180 de S S35/STD/F kanan atau k n pulsa low , seperti ilu Pergerakan ada mobil r ntinuous dan 0 derajat. S erajat. Ser F 360 Deg C ke kiri, terg w sebesar <= ustrasi beriku n Servo robot atau le n servo sta Sedangkan rvo motor Continuous gantung dari = 1 ms, dan ut: engan andar. servo yang s. i nilai pulsa
Spesifikas - Suppl - 360 D - Speed - Torqu - 0.3 A - Weigh - Size 3 si dari Servo ly voltage 4 Degree Cont d 0.13 sec/6 ue 2.8 kg/cm mp at Full S ht 42 g (1.4 39.5x20.0x3 G o GWS S35 4.8- 6.0V tinuous Rot 0 degrees @ m (39.2 oz/i Speed & No 48 oz) 39.5 mm/1.5 Gambar 2.9 5/STD/F 36 tation @6V in) @6V o Load 56x0.79x1.5 9 Susunan K 60 Deg Cont 56 inch Kabel Servo tinuous, ada o Motor alah :
2.3 Set In BASC mikrokont BASCOM yang dikem Bagian-ba Ikon nstruksi dan COM-8051 troller kelua M-8051 mer mbangkan d agian BASC Ta N Fil Op Fil Sa Print P Progra n Pemrogra adalah pro arga 8051 s rupakan pem dan dikelua COM-8051: abel 2.1 Daf Nama le New pen File le Save ave As t Preview Print Exit am Compile aman BAS ogram BAS seperti AT8 mrograman arkan oleh M ftar Fungsi Membua Membuk Menyimp Menyimp Melihat dicetak Mencetak Keluar d Mengkom dibuat. O *.hex, *.b COM MCS SIC compile 89S51, AT8 dengan ba MCS Electro Menu Basc Fungsi at file baru ka file pan file pan dengan tampilan k dokumen ari program mpile prog Outputnya b bin, dan lain
S-51 er berbasis 89C2051 da ahasa tingka onic. com-8051 n nama lain sebelum m gram yang bisa berupa n-lain. windows u an yang lai at tinggi BA Shortcu Ctrl+N Ctri+O Ctri+S - - Ctri+P - F7 untuk nnya. ASIC ut N O S P
Menu Sho Inf Compiler Processor Date and t Baud time Baud ra frekuensi ROM start RAM start Synta Show ow Result m fo V M time T er T m d ate dan B t L t L ax Check w Result menampilkan Tabel Versi komp Menampilka Tanggal dan Tanggal dan menghasilka digunakan. Baud rate ya Lokasi awal Lokasi awal Memerik Menamp program n informasi l 2.2 Info Sh iler yang di an target pr n waktu kom n waktu ko an baud ra ang dipilih l ROM. l eksternal R ksa kesalaha pilkan hasil berupa: how Result Keterang igunakan. ocessor yan mpilasi. mpilasi Tim ate; 0 ketik dan kristal y RAM. an bahasa kompilasi an ng dipilih. mer yang di ka tidak a yang diguna Ctri+W igunakan un ada timer y akan µP. W ntuk yang
2.3.1. B pilihan tampil LCD mod Stack start Used ROM Compiler BASCOM-8 n pada kom l: de M t L v M M 8051 Meny mpilasi. Deng Gamb Mode LCD Lokasi awal variabel. Menampilka yediakan p gan memilih bar 2.10 Jen yang digun l stack ruan an panjang pilihan unt h menu Com ndela Option nakan, 4 bit ngan di baw file biner ya tuk memod mpiler, jend ns atau 8 bit. wah stack di ang dihasilk difikasi pil dela berikut igunakan un kan. lihan-t akan ntuk
Tabel 2.3 Keterangan Menu Pilihan
TAB Menu Option Keterangan
Output Binary File Menghasilkan file biner
HEX File Menghasilkan file hexadecimal
DEBUG File
Menghasilkan file debug dan map yang diperlukan program simulator
Report File Menghasilkan file report
Error File Menghasilkan file error
Old Intel HEX
Menghasilkan file old intel Hex yang digunakan beberapa monitor
Communication Baud rate Baud rate yang digunakan untuk komunikasi RS232 dengan computer
Frekuensi Frekuensi Kristal yang digunakan mikrokontroller
I2C SCL port Pin untuk jalur SCL yang digunakan rutin I2C
SDA port Pin untuk jalur SDA yang digunakan rutin I2C
RC5 port Pin yang digunakan untuk statemen GETRC5
LCD DB4-DB7
Enable, RS
2.3.2 Karakter dalam BASCOM
Dalam program BASCOM, karakter dasarnya terdiri atas karakter alphabet (A-Z dan a-z), karakter numeric (0-9), dan karakter special (lihat tabel dibawah ini).
MISC Register File
Nama file mikrokontroller
Byte End Posisi terakhir RAM yang bias digunakan oleh RAM internal. Stack akan mulai pada byte End+1. Ketika kekurangan ruangan stack, maka nilai harus diturunkan. Artinya, ruang untuk variabel menjadi berkurang. Untuk mikrokontroller dengan RAM 128 byte, nilai byte End yang bias diisikan adalah 70h, sedangkan untuk yang memiliki RAM 256 byte, maka bisa diisi dengan nilai F0h.
Size Warning
Ukuran ROM yang diperbolehkan
Compiler Memilih jenis compiler yang digunakan BASCOM-8051 atau BASCOM LT.
Tabel 2.4 Karakter yang di gunakan dalam BASCOM
Karakter Nama
Blank atau spasi
‘ Apostrophe
* Asterisk (symbol perkalian)
+ Plus sign , Comma - Minus sign . Period / Slash : Colon
“ Double quotation mark
; Semicolon
< Less than
= Equal sign
> Greater than
2.3.3 Tipe Data
Setiap variabel dalam BASCOM memiliki tipe data yang menunjukkan daya tampungnya. Hal ini berhubungan dengan penggunaan memori mikrokontroler. Berikut adalah tipe data pada BASCOM berikut keterangannya.
Tabel 2.5 Tipe Data pada BACSOM
2.3.4 Variabel
Variabel dalam sebuah pemrograman berfungsi sebagai tempat penyimpanan data atau penampung data sementara. Misalnya menampung hasil perhitungan, menampung data hasil pembacaan register, dan lain
Tipe Data Ukuran (byte) Range
Bit 1/8 - Byte 1 0 - 255 Integer 2 - 32,768 - + 32,767 Word 2 0 - 65535 Long 4 - 214783648 - + 2147483647 Single 4 -
sebagainya. Variabel merupakan pointer yang menunjuk pada alamat memori fisik di mikrokontroler.
Dalam BASCOM, ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variabel:
1. Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter. 2. Karakter biasa berupa angka atau huruf.
3. Nama variabel harus dimulai dengan huruf.
4. Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunakan oleh BASCOM sebagai perintah, pernyataan, internal register, dan nama operator (AND, OR, DIM, dan lain-lain).
Sebelum digunakan, maka variabel harus dideklarasikan terlebih dahulu. Dalam BASCOM, ada beberapa cara untuk mendeklarasikan sebuah variabel. Cara pertama adalah menggunakan pernyataan ‘DIM’ diikuti nama dan tipe datanya.
Contoh pendeklarasian menggunakan DIM sebagai berikut:
Dim nama as byte
Dim tombol1 as integer
Dim tombol2 as word
Dim tombol3 as word
Dim tombol4 as word
Dim Kas as string *10
Dim nama as byte , tombol1 as integer
Dim tombol2 as bit, tombol4 as word
Dim kas as string *10
Cara lain untuk mendeklarasikan sebuah variabel adalah menggunakan DEFINT, DEFBIT, DEFBYTE, dan DEFWORD. Contohnya:
DEFBYTE nama DEFINT tombol1
DEFWORD tombol2 ; tombol3 ; tombol4
Deklarasi di atas berarti nama tipe datanya adalah Byte; tombol1 tipe datanya adalah integer; lalu tombol2, tombol3, dan tombol4 tipe datanya adalah word.
2.3.5 Alias
Dengan menggunakan alias, variabel yang sama dapat diberikan nama yang lain. Tujuannya adalah mempermudah proses pemrograman. Umumnya, alias digunakan untuk mengganti nama variabel yang telah baku, seperti port mikrokontroller.
LEDBAR alias P1 Tombol alias P0.1 Tombol2 alias P0.2
Dengan deklarasi seperti diatas, perubahan pada tombol1 akan mengubah kondisi P0.1. Selain mengganti nama port, kita dapat pula menggunakan alias untuk mengakses bit tertentu dari sebuah variabel yang telah dideklarasikan.
Dim Ledbar as byte Led1 as Ledbar. 0 Led2 as Ledbar. 1 Led3 as Ledbar. 2
2.3.6. Konstanta
Dalam BASCOM, selain variabel kita mengenal pula konstanta. Konstanta merupakan variabel pula. Perbedaannya dengan variabel biasa adalah nilai yang kandungannyatetap. Dengan konstanta, kode program yang kita buat akan lebih mudah dibaca dan dapat mencegah kesalahan penulisan pada program kita. Misalnya, kita akan lebih mudah menulis phi daripada menulis 3,14159867. Sama seperti variabel, agar konstanta bias dikenali oleh program, maka harus dideklarasikan terlebih dahulu. Berikut adalah cara pendeklarasian sebuah konstanta.
Dim A As Const 5
Dim B1 As Const &B1001
Cara lain yang paling mudah: Const Cbyte = &HF Const Cint = -1000 Const Csingle = 1.1 Const Cstring = “test”
2.3.7 Array
Dengan array, kita bisa menggunakan sekumpulan variabel dengan nama dan tipe yang sama. Untuk mengakses variabel tertentu dalam array, kita harus menggunakan indeks. Indeks harus berupa angka dengan tipe data byte, integer, atau word. Artinya, nilai maksimum sebuah indeks sebesar 65535.
Proses pendeklarasian sebuah array hampir sama dengan variabel, namun perbedaannya kita pun mengikutkan jumlah elemennya.
Berikut adalah contoh pemakaian array: Dim kelas (10) as byte
Dim c as integer
For c = 1 To 10 a (c) = c p1 = a (c) Next
Program di atas membuat sebuah array dengan nama ‘kelas’ yang berisi 10 elemen (1-10) dan kemudian seluruh elemennya diisikan dengan nilai c yang berurutan. Untuk membacanya, kita menggunakan indeks dimana elemen disimpan. Pada program di atas, elemen-elemen array-nya dikeluarkan ke port 1 dari mikrokontroller.
2.3.8 Operasi-operasi dalam BASCOM
Kita akan membahas tentang cara menggabungkan, memodifikasi, membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah pernyataan dengan menggunakan operator-operator yang tersedia di BASCOM. Berikut operator-operator dalam BASCOM.
Operator Aritmatika
Operator digunakan dalam perhitungan. Operator aritmatika meliputi + (tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).
Operator Relasi
Operator berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya dapat digunakan untuk membuat keputusan sesuai dengan program yang kita buat. Operator relasi meliputi :
Operator Relasi Pernyataan
= Sama dengan X = Y
<> Tidak sama dengan X <> Y
< Lebih kecil dari X < Y
> Lebih besar dari X > Y
<= Lebih kecil atau sama dengan X <= Y >= Lebih besar atau sama dengan X >= Y
Operator Logika
Operator digunakan untuk menguji sebuah kondisi atau memanipulasi bit dan operasi Boolean. Dalam BASCOM, ada empat buah operator logika, yaitu AND, OR, NOT, dan XOR.
Operator logika bias pula digunakan untuk menguji sebuah byte dengan pola bit tertentu, sebagai contoh:
Dim A As Byte A = 63 AND 19 PRINT A A = 10 Or 9 PRINT A Output 16 11 Operator Fungsi
Operator digunakan untuk melengkapi operator yang sederhana.
2.4 Kontrol Program
Keunggulan sebuah pemrograman terletak pada kontrol program. Dengan kontrol program, kita akan mengendalikan alur sebuah program dan menentukan apa yang harus dilakukan oleh sebuah program ketika menemukan kondisi tertentu. Kontrol program meliputi kontrol pertimbangan kondisi dan keputusan, kontrol pengulangan, serta kontrol alternatif. BASCOM menyediakan beberapa
kontrol program yang sering digunakan untuk menguji sebuah kondisi, perulangan, dan pertimbangan sebuah keputusan. Berikut adalah beberapa kontrol program yang sering digunakan dalam pemrograman BASCOM :
a. IF…THEN b. SELECT…CASE c. WHILE…WEND d. DO…LOOP e. FOR…NEXT f. EXIT g. GOSUB h. GOTO
