ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 97 STUDI TIMER DIGITAL SEVEN SEGMENT BERBASIS
MIKROKONTROLER AT89S51
Dwiyanto1
Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi Mandala Bandung
Abstrak
Dewasa ini perkembangan teknologi elektronika semakin pesat. Keberhasilan setiap industri yang menghasilkan suatu produk tertentu tidak lepas dari peranan teknologi elektronika, demikian pula dengan masyarakat luas, untuk menunjang aktivitas sehari-hari tidak dapat memisahkan diri dari teknologi elektronika baik secara langsung maupun tidak langsung. Perkembangan yang terjadi di dunia industri maupun elektronika pada saat ini, sangat besar pengaruhnya terhadap kehidupan umat manusia. Bidang elektronika khususnya bidang mikrokontroler pada saat ini mengalami perkembangan yang sangat pesat. Perangkat elektronika mikrokontroler banyak digunakan untuk menggantikan tugas-tugas yang sebelumnya dikerjakan dengan perangkat manual. Mikrokontroler merupakan perangkat elektronika yang bekerja dengan sistem digital bekerja berdasarkan program yang dibuat sehingga penggunaannya lebih luas dan lebih fleksibel, karena program dapat dirubah-rubah. Berdasarkan hal tersebut, dalam Penelitian ini akan dirancang sistem jam digital dengan tampilan seven segment berbasis mikrokontroler AT89S51 sebagai komponen utama.
Kata Kunci: Jam, Digital, Mikrokontroler.
1. PENDAHULUAN
Teknologi digital saat ini telah menjadi kebutuhan utama di berbagai bidang kehidupan manusia. Kebutuhan akan teknologi ini ditunjukkan dengan maraknya penggunaan alat - alat yang menggunakan teknologi digital.
Mikrokontroler dalam penggunaannya telah menjadi pilihan utama untuk menjalankan perangkat digital. Hal ini dikarenakan mikrokontroler komponen yang bekerja berdasarkan urutan kerja yang diberikan dalam bentuk program. Dengan kelebihan yaitu sistem yang dirancang menjadi efisien, karena bekerja secara otomatis dan mudah dalam pengoperasiannya, dimana perancang hanya perlu memasukkan urutan kerja dari sistem yang dirancang.
Berdasarkan hal tersebut, dalam Penelitian ini akan dirancang sistem jam digital dengan tampilan seven segment berbasis mikrokontroler AT89S51 sebagai komponen utama.
Maksud dan Tujuan Penulisan Secara umum maksud dan tujuan penulisan Penelitian ini adalah merancang sistem jam digital dengan tampilan seven segment berbasis mikrokontroler AT89S51. Metoda Perancangan
Ada beberapa cara yang ditempuh dalam merancang sistem yang dibuat, yakni :
Eksperimen
Cara yang ditempuh adalah dengan melakukan eksperimen ke Laboratorium. Hal ini bertujuan agar alat yang dihasilkan berfungsi baik.
Studi Literatur
Buku, Cara yang ditempuh adalah dengan mencari referensi buku yang berhubungan dengan materi penulisan.
Trainer Kit, Cara ini dilakukan sebelum pembelian dan
pemasangan komponen
dilakukan, dengan tujuan mengurangi tingkat kegagalan. Internet, Cara ini dilakukan untuk mencari datasheet / keterangan
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 98 Interrupt Control 4KByte PEROM (Flash) 128Byte RAM Timer 1 Timer 0 CPU OSC BUS
CONTROL FOUR I/O PORTS
SERIAL PORT External Interrupt P0 P2 P1 P3 TXD RXD COUNTER INPUT ADDRESS/DATA
teknis tentang komponen yang berhubungan dengan alat yang dirancang.
Diskusi dan Bimbingan
Selama proses perancangan ini penulis selalu berkonsultasi dengan para dosen senior.
Penelitian yang akan dilakukan ini diharapkan dapat memberikan suatu manfaat bagi peneliti itu sendiri, maupun bagi pihak-pihak yang berkepentingan terhadap hasil penelitian ini. Dan manfaat yang kemungkinan didapat dari penelitian ini adalah:
Sebagai pengetahuan khusus bagi peneliti setelah sekian lama mendapatkan pengetahuan pada
perkuliahan, serta
membandingkan antara pengetahuan tersebut.
Membantu proses pembacaan apabila terhubung dengan komputer.
2. METODE PENELITIAN
Mikrokontroler merupakan kombinasi antara teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer yang dikemas dalam satu chip IC. Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 merupakan mikrokontroler 8-bit berkinerja tinggi, daya rendah dengan memori flash In-System Programmable sebesar 4 KByte.
Mikrokontroler AT89S51, termasuk kedalam bagian keluarga mikrokontroler MCS-51, varian mikrokontroler 8051 dan memiliki ciri – ciri sebagai berikut :
CPU (Central Processing Unit) 8 bit untuk aplikasi pengontrolan
4 kilobyte memory flash dengan ISP (In – System Programming) 128 byte internal RAM
4 buah port I/O 8 bit 2 buah timer 16 bit
5 jalur interupsi, teriri dari 3 interupsi internal dan 2 interupsi eksternal
saluran komunikasi serial
Gambar 2.1 Diagram Blok Dasar AT89S51
Konfigurasi Pin ATMEL AT89S51 Mikrokontroler AT89S51 memiliki 40 buah pin, susunan pin pada mikrokontroler AT89S51 dapat dilihat pada Gambar 2.2 sebagai berikut :
AT89S51 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 VCC P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 (AD3) (AD4) (AD5) (AD6) (AD7) (A15) (A14) (A13) (A12) (A11) (A10) (A9) (A8) GND XTAL1 XTAL2 (RD) P3.7 (WR) P3.6 (T1) P3.5 (T0) P3.4 (INT1) P3.3 (INT0) P3.2 TXD P3.1 RXD P3.0 RST P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 (MOSI) (MISO) (SCK)
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin AT89S51
Keterangan Pin :
VCC (40) : Power supply
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 99
Port 0
Port 0 (terletak pada no pin 32 sampai 39), alternatif D7 sampai D0 dan A7 sampai A0: adalah sebuah port I/O saluran terbuka dua arah 8-bit. Port 0 dapat dirangkai ke bus data / alamat bawah yang dimultipleks selama pengaksesan memori data dan memori program eksternal. Pada mode ini, P0 mempunyai pull up internal. Port 0 juga dapat menerima byte kode selama pemrograman flash dan mengeluarkan byte kode selama verifikasi program. Pull-up eksternal dibutuhkan selama verifikasi program
Port 1
Port 1 (terletak pada no pin 1 sampai 8): adalah sebuah port I/O dua arah 8-bit dengan pull up internal. Port 1 juga menerima byte alamat rendah selama pemrograman flash dan verifikasi
Port 2
Port 2 (terletak pada no pin 21 sampai 28), alternatif A8 sampai A15: adalah sebuah port I/O dua arah 8-bit dengan pull up internal. Port 2 mengeluarkan byte alamat atas selama proses pengambilan dari memori program eksternal dan selama pengakasesan memori data eksternal yang menggunakan pengalamatan 16-bit. Port 2 juga menerima bit alamat atas (high address A8-A15) untuk mengakses program dan data memori eksternal dan beberapa kontrol sinyal selama pemrograman flash dan verifikasi.
Port 3
Port 3 (terletak pada no pin 10 sampai 17), merupakan port paralel 8 bit dua arah. Selain itu pada AT89S51 berfungsi sebagai saluran komunikasi serial dan sebagai jalur interupsi. Masing-masing pin port 3 mempunyai fungsi khusus, yaitu :
P3.0 (pin 10) : RXD (Port input serial)
P3.1 (pin 11) : TXD (Port output serial)
P3.2 (pin 12) : INT0 (interrupt
eksternal 0)
P3.3 (pin 13) : INT1 (interrupt
eksternal 1)
P3.4 (pin 14) : T0 (input eksternal
timer/counter 0)
P3.5 (pin 15) : T1 (input eksternal
timer/counter 1)
P3.6 (pin 16) : WR (perintah write pada memori eksternal)
P3.7 (pin 17) : RD (perintah read pada memori eksternal)
RST (pin 9) :
Input reset, aktif high. Kondisi high pada pin ini untuk siklus mesin, ketika osilator berjalan akan menghentikan devais. Pin ini menggerakkan kondisi high untuk perioda osilator 98 setelah waktu watchdog habis.
ALE/PROG (pin 30)
Address Latch Enable (aktif high) untuk me-latch alamat bawah selama mengakses memori eksternal. Pin ini juga digunakan sebagai fungsi PROG
(aktif low) yang diaktifkan saat memprogram internal flash memory
pada mikrokontroler (on chip)
Pengaturan ALE menjadi tidak aktif tidak mengakibatkan kondisi apapun jika mikrokontroler berada dalam mode eksekusi eksternal
PSEN (pin 29)
Program Store Enable (aktif low)
adalah sinyal yang digunakan untuk membaca, memindahkan program dari memori program eksternal ke mikrokontroler
EA/Vpp (pin 31)
External Access, pada kondisi low EA harus dihubungkan ke GND untuk mengaktifkan devais dan untuk mengambil kode dari memori program eksternal, EA harus dihubungkan dengan Vcc untuk eksekusi program internal Pin ini juga menerima programming enable voltage (Vpp) 12 volt selama pemrograman flash
XTAL1 (pin 19) : input rangkaian osilator
XTAL2 (pin 18) : output rangkaian osilator
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 100 Timer AT89S51
AT89S51 mempunyai dua buah timer, yaitu Timer 0 dan Timer 1 yang keduanya dapat berfungsi sebagai
counter maupun sebagai timer. Perbedaan terletak pada sumber clock
dan aplikasinya. Jika timer mempunyai sumber clock dengan frekuensi tertentu yang sudah pasti sedangkan counter
mendapat sumber clock dari pulsa yang hendak dihitung jumlahnya. Aplikasi dari counter atau penghitung biasa digunakan untuk aplikasi menghitung jumlah kejadian yang terjadi dalam periode tertentu sedangkan timer atau pewaktu biasa digunakan untuk aplikasi menghitung lamanya suatu kejadian yang terjadi. Timer 0 dibentuk oleh register TH0 dan TL0. Timer 1 dibentuk oleh register TH1 dan TL1. Perilaku dari register TH0, TH1, TL0 dan TL1 diatur oleh register TMOD dan register TCON.
Apabila periode waktu tertentu telah terlampaui, timer/counter segera menginterupsi mikrokontroler untuk memberitahukan bahwa perhitungan perioda waktu telah selesai.
Metoda Pengalamatan (Adressing Mode)
Dalam instruksi MCS-51 mengenal beberapa metoda pengalamatan, di antaranya :
Pengalamatan langsung (Direct Addressing)
Cara ini dipakai untuk menunjuk data yang berada disuatu lokasi memori dengan cara menyebut lokasi (alamat) memori tempat data tersebut berada, contoh:
MOV A,21H ADD A,18H PUSH 21H
Pengalamatan tak langsung (Indirect Addressing)
Cara ini dipakai untuk mengakses data yang berada didalam memori, tetapi lokasi memori tidak disebut secara langsung tapi di “titipkan“ ke register
lain, contoh:
MOV A, @R0 ADD A, @R1 MOVX @DPTR,A INC @DPTR
Pengalamatan register (Register Addressing)
Pengalamatan dengan menggunakan register sebagai sumber dan tujuan. Register R0-R7 pada semua bank dan register B dapat digunakan untuk pengalamatan ini, contoh :
MOV A,B SUBB A,R5 DEC R7
Pengalamatan nilai konstanta (Immediate Constant Addressing)
MOV A,#0FAH ADD A,#7FH MOV B,#30H
Pengalamatan berindeks (Index Addressing)
Pengalamatan jenis ini digunakan untuk mengakses tabel data acuan (look up table) pada program memori. Pengalamatan berindeks menggunakan register 16-bits (DPTR dan PC) sebagai penunjuk acuan alamat sumber (source) dan register akumulator untuk perubahan alamat relatif, contoh :
MOV A,@A+DPTR MOVC A,@A+PC Transistor
Transistor berasal dari perkataan transfer dan resistor yang artinya perpindahan atau perubahan perlawanan. Transistor BC559 dapat berfungsi sebagai saklar dan penguat. Khusus untuk implementasi alat ini transistor BC559 difungsikan sebagai saklar.
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 101 n p n p n p B C E C B E B C E B E C
Gambar 2.3 Jenis Transistor
Seven Segment
Untuk dapat menampilkan angka/nilai, maka disini digunakan display 7-segment common
anoda.
Display Penampilan seven segment ini terdiri dari 7 buah led yang dibentuk menjadi angka 8 dan 1 buah led untuk 1 titik atau dot. 7 buah led tersebut dapat dibentuk menjadi angka, mulai angka 0 sampai angka 9.
Seven Segment Common Anoda Seven segment common anoda yaitu 7-segment yang commonnya dihubungkan ke suplay tegangan Vcc, dimana untuk membuat karakter angka/nilai dibutuhkan kombinasi tegangan low pada inputan display seven segment. g f e d c b a D1 LED D2 LED D3 LED D4 LED D5 LED D6 LED D7 LED D8 LED dpt 5 Vcc Ke Port 1
Gambar 2.4 Display 7 Segment Common Anoda
LED-LED tersebut diberi nama dari a sampai g seperti yang terlihat pada Gambar 2.5, dimana 7 buah led tersebut dapat dibentuk menjadi angka, mulai angka 0 sampai angka 9.
a b c d e f g VCC
Gambar 2.5 Seven Segment Common Anoda
Untuk menampilkan angka 1 misalnya, maka segment yang diinisialisasikan sebagai huruf b dan c harus menyala sementara led yang lainnya padam. Maka led b dan led c diberi sinyal low dari program, sehingga akan didapat data sebagai berikut:
. g f e d c b a dp 1 1 1 1 0 0 1
dp merupakan dot atau titik, karena tampilan ini menggunakan seven segment common anoda maka dp berlogika 1. Sehingga data yang didapatkan adalah F9h. Begitu pula seterusnya jika ingin menampilkan angka-angka yang lain.
Tam pilan Angk a P1 .7 dp P1 .6 g P1 .5 f P1 .4 e P1 .3 d P1 .2 c P1 .1 b P1 .0 a Hek sa 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90
Tabel 2.6 Tampilan Angka pada Seven Segment
IC 74LS47
IC 74LS47 merupakan IC yang berfungsi sebagai penggerak seven segment jenis Common Anoda. IC
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 102 74LS47 mempunyai empat buah input (
A0 – A3 ) berupa sandi BCD (Binary Coded Decimal – decimal yang disandikan biner) dan mempunyai tujuh buah output ( a – g ) yang mewakili tujuh led sebagai pembentuk seven segment. Prinsip kerja IC 74LS47 sama seperti sebuah decoder, yaitu: mengubah suatu sandi biner yang mempunyai n variabel masukan menjadi m saluran keluaran.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 A1 A2 NC NC NC A3 A0 VCC f g a b c d e GND ( LT ) ( BI/RBO ) ( RBI )
Gambar 2.7 Konfigurasi Kaki IC 74LS47
Decimal or Function LT RB1 A3 A2 A1 A0 BI/RB0 a b c d e f g Inputs Outputs 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Bl RBl LT H H H H H H H H H H H H H H H H X H L H L L L L L L L L H H H H H H H X L X X L H X X X X X X X X X X X X X X X X X X X L L L X X X L L L L H H H H L L L L H H H H L L H H H H L L L L L L H H H H H L L H L H L H L H L H L H L H H H H H H H H H H H H H H H H H H L L H L L L L L L L L H H H H H H H L L L L L H H L L L L L L H H H L L L L L L L L L L H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L H H H H H H H H H H H H H H H H H
Tabel 2.8 Tabel kebenaran IC74LS47
Saklar Push Button
Prinsip kerja dari saklar push button adalah akan terhubung (ON) jika ditekan dan akan terputus (OFF) jika tidak ditekan. Pada perancangan ini digunakan 2 buah saklar push button, yang mempunyai fungsi – fungsi yang berbeda.
Push button Select
Digunakan untuk menentukan jam dan menit pada seven segment. Push button Set
Digunakan untuk menyimpan pilihan jam dan menit yang telah ditentukan.
2.1 Perancangan Sistem Jam Digital Perancangan adalah tahap terpenting dari seluruh pembuatan Penelitian, pada tahap ini dilakukan pemilihan komponen yang sesuai dengan melihat data fisiknya, melakukan percobaan, membuat tata letak komponen dan jalur-jalur tembaga diatas PCB (Printer Circuit Board). Percobaan disini adalah untuk menguji rangkaian sekaligus menguji kondisi komponen sebelum alat dibuat. Sedangkan pembuatan PCB agar rangkaian dapat dibuat praktis dan sederhana.
Blok Diagram Sistem
Perancangan ini merupakan gabungan antara hardware dan software yang inti pengendalian terdapat pada mikrokontroler AT89S51. Secara sederhana perancangan alat ini dapat kita lihat pada blok diagram sebagai berikut : MIKROKONTROLER AT89S51 DRIVER 7-SEGMENT COMMON ANODA ( IC 74LS47 ) 7-SEGMENT COMMON ANODA PUSH BUTTON SELLECT PUSH BUTTON SET
Gambar 2.9 Blok Diagram Sistem
Mengingat aplikasi penggunaan display seven segment begitu luas, maka pada perancangan ini, penulis merancang tampilan pada seven segment common anoda yang
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 103 Q9 BC559 Q10BC559 Q11BC559 Q12BC559 R29 4K7 R30 4K7 R31 4K7 R32 4K7 VCC a a a a b b b b b a c c c c c d d d e d d e e e f f f f f e g g g g g a b f c g d e 4 5 7 9 10 2 1 a b c d e f g 6 d p d p 3 SEG4 7 SEGMEN a b f c g d e 4 5 7 9 10 2 1 a b c d e f g 6 d p d p 3 SEG2 7 SEGMEN a b f c g d e 4 5 7 9 10 2 1 a b c d e f g 6 d p d p 3 SEG3 7 SEGMEN a b f c g d e 4 5 7 9 10 2 1 a b c d e f g 6 d p d p 3 SEG1 7 SEGMEN A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI/RBO 4 RBI 5 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 74LS47 SP B1 SELECT SP B2 SET P3. 2 P3. 3 P1. 0 P1. 1 P1. 2 P1. 3 P1. 4 P1. 5 P1. 6 P1. 7
difungsikan sebagai jam digital. Dari gambar blok diagram diatas, terdapat lima perangkat penting yang akan membuat sistem bekerja jika sudah terisi program yang dibuat.
Mikrokontroler sebagai pengendali utama juga bertindak sebagai element pemroses.
IC 74LS47 merupakan IC yang
berfungsi sebagai driver atau penggerak seven segment common anoda
Display seven segment common
anoda yang terdiri dari empat buah akan difungsikan untuk menampilkan jam dan menit. Dua seven segment untuk tampilan jam dan dua seven segment lagi untuk tampilan menit.
Saklar Push Button
Seperti terlihat pada blok diagram di atas, digunakan dua buah saklar push button. Saklar push button 1 difungsikan sebagai SELECT, yang berfungsi untuk mengatur tampilan jam dan menit pada seven segment common Anoda. Saklar push button 2 difungsikan sebagai SET, yang berfungsi untuk menjalankan fungsi dari saklar push button SELECT.
Perancangan Sistem
Perancangan suatu sistem adalah proses penggabungan dari dua jenis perancangan yaitu perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). Yang pada akhirnya akan diimplementasikan ke dalam bentuk fisik.
Perancangan Perangkat Keras
Setiap bagian rangkaian dirancang sedemikian rupa sehingga menghasilkan alat yang bisa dipakai dengan mudah dan praktis serta harga relatif murah. Untuk mewujudkan hal ini perlu dilakukan beberapa survei apakah semua komponen dan
peralatan yang dibutuhkan tersedia dipasaran atau tidak. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat beberapa tahap perancangan rangkaian dibawah ini. Tahap pencarian komponen
Pencarian komponen perlu dilakukan karena biasanya ada komponen-komponen tertentu yang sulit diperoleh dipasaran. Semua komponen harus mempunyai spesifikasi yang sesuai dengan perancangan yang diinginkan. Tahap perancangan rangkaian
Tahap ini bertujuan untuk mendapatkan bentuk rangkaian elektronik yang sesuai dengan sistem.Perancangan rangkaian ini menggunakan software Protel 99 SE.
Tahap pembuatan layout PCB Pada tahap ini diawali dengan perancangan papan rangkaian tercetak (PCB) sebagai tempat untuk meletakkan komponen. Perancangan PCB ini juga dibuat dengan menggunakan software
Protel 99 SE. Tahap pengetesan
Setelah semua komponen dirakit diatas PCB, maka dilakukan pengetesan untuk mengetahui apakah rangkaian tersebut berfungsi dengan baik.
Perancangan Seven Segment Pada perancangan alat ini, seven segment yang digunakan adalah seven segment common anoda.
Gambar 2.10 Rangkaian 7 Segment Common Anoda
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 104 Pada gambar rangkaian diatas,
terdapat 1 buah driver (IC74LS47), 4 buah display seven segment common anoda dan 4 buah resistor (R 4K7).
IC74LS47 digunakan sebagai sistem penggerak untuk mengaktifkan ke empat display seven segment common anoda, yang mana akan difungsikan sebagai jam digital. Display seven segment tersebut akan menampilkan karakter angka dengan format jam dan menit.
Ke empat display seven segment ini terhubung ke port 1, yang masing-masing: P1.0 terhubung ke segment a P1.1 terhubung ke segment b P1.2 terhubung ke segment c P1.3 terhubung ke segment d P1.4 terhubung ke segment e P1.5 terhubung ke segment f P1.6 terhubung ke segment g Transistor-transistor tersebut berfungsi sebagai saklar otomatis saat kaki basis mendapat sinyal logika low dari port 1 mikrokontroler yaitu port 1.4, port 1.5, port 1.6 dan port 1.7 maka transistor akan berfungsi sebagai saklar. Untuk mengalirkan tegangan low seven segment ke Vcc, yang mana kaki collector ke seven segment dan kaki emitor ke Vcc. Sehingga dengan adanya tegangan low yang mengalir menyebabkan seven segment aktif/bekerja.
Ke empat resistor yang digunakan yaitu jenis R 4K7. Resistor ini berfungsi untuk memperkecil arus dari Vcc. Transistor BC559 ini terhubung ke port 1, yaitu 1.4, P1.5, P1.6 dan P1.7 mikrokontroler. SPB1 (SELECT) terhubung ke mikrokontroler melalui port 3.2 dan SPB2 (SET) terhubung ke mikrokontroler melalui port 3.3.
Perancangan Perangkat Lunak Tujuan dari perancangan perangkat lunak ini adalah agar mikrokontroler dapat mengolah input data untuk
menampilkan karakter angka pada
display seven segment. Pemrograman ini menggunakan bahasa assembler untuk keluarga MCS-51 dan pada perancangan perangkat lunak digunakan software UMPS for Windows.
Perancangan perangkat lunak dimaksudkan untuk mengendalikan sistem mikrokontroler pada display
seven segment common anoda. Proses Pembuatan, Kompilasi, dan Eksekusi Program
Berikut adalah langkah untuk memulai proses pembuatan hingga eksekusi program :
Setelah proses inisialisasi dilakukan, kita bisa memulai proses penulisan program yang hendak disimulasi atau ditulis ke chip mikrokontroler. Untuk itu, klik File
>> New. Kemudian akan terlihat sebuah jendela baru terbuka. Pada jendela inilah, program ditulis.
Gambar 2.11 Jendela Utama UMPS
Setelah program diketik, simpan program ini dengan nama yang diinginkan di folder bin atau folder yang lain. Selanjutnya dilakukan proses kompilasi dan eksekusi program.
Untuk melakukan proses kompilasi, klik menu Program >> Set Main. Lalu pilih direktori tempat file tadi disimpan. Isikan kotak dialog
Filename dengan nama file, yang
merupakan file yang ingin dikompi-lasi. Hal ini bertujuan agar tiap kali melakukan kompilasi untuk file yang sama, kita tidak perlu lagi
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 105 melakukan pemilihan file. Setelah
itu klik OK.
Gambar 2.12 Jendela Set Main ASM File
Selanjutnya klik menu Program >>
Compile untuk melakukan
kompilasi program. Kemudian akan muncul kotak dialog ASM
Compilation Status yang
memberikan status kompilasi program.
Gambar 2.13 Jendela ASM Compilation Status
Setelah proses kompilasi berhasil, selanjutnya mengeksekusi program dengan mengklik menu Program
>> Run atau mengklik tombol Go
pada toolbar. Sedangkan untuk menghentikan proses eksekusi, klik
Program >> Halt atau menekan
tombol Halt pada toolbar. (Catatan : setiap hendak melakukan eksekusi ulang, perlu untuk menekan tombol
Reset. Tombol ini berguna untuk
mengembalikan posisi Program Counter ke alamat 0000H).
Gambar 2.14 Tampilan Utama Saat Eksekusi
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian dan analisa alat merupakan tahapan terakhir setelah terjadi kesinambungan antara hardware dan software. Pengujian sistem sangatlah perlu dilakukan untuk mengetahui hasil akhir serta keakuratan dari perancangan yang dibuat. Tujuan lain dari pengujian sistem ini adalah untuk mengetahui apabila terjadi penyimpangan, maka kita dapat mengoreksi kesalahan tersebut lebih dini.
Pengujian sistem dilakukan melalui beberapa tahap proses, yaitu : ► Pengujian program
Tahap pengujian program dilakukan pada masing-masing sub-program. Semua program tersebut disimulasikan menggunakan bantuan software
UMPS
(Universal Microprocessor Simulator). Perlunya simulasi adalah untuk meyakinkan bahwa program yang dibuat sudah benar sebelum program tersebut diisikan ke flash PEROM
AT89S51.
► Pengujian rangkaian
Pada tahap ini dilakukan dengan cara memeriksa besarnya tegangan keluaran dari tiap blok rangkaian, apakah sesuai yang diinginkan. Pertama-tama pengujian rangkaian dimulai dengan memeriksa blok driver IC 74LS47 dan seven segment common anoda. Yang terakhir adalah memeriksa rangkaian pengendali, apabila besaran output sesuai dengan
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 106 yang dikehendaki maka dilakukan
tahap pengujian berikutnya. Pengujian Perangkat Keras (Hardware)
Pengujian dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya dengan cara manual yaitu dengan pemberian suplai tegangan ke hardware kemudian melakukan pengukuran. Yang kedua adalah pengujian setelah dimasukkan program ke flash PEROM.
Untuk melakukan pengujian terhadap perangkat – perangkat keras tersebut, diperlukan beberapa alat, yaitu: multimeter digital atau analog, kabel dan catu daya.
Pengujian Display seven segment Pada dasarnya, pengujian display seven segmen common anoda adalah untuk melihat apakah antara perangkat keras dan perangkat lunak terintegrasi dengan baik.
Pengujian Sebelum Dihubungkan Dengan Mikrokontroler
Pada pengujian display seven segment digunakan tegangan sebesar 5 Volt DC dan multimeter analog. Pengujian dilakukan sebelum rangkaian dihubungkan dengan mikrokontroler.
Display seven segment yang
digunakan adalah seven segment jenis common anoda.
Pengujian display seven segment common anoda
Untuk melakukan pengujian pada
display seven segment common anoda dibutuhkan input sinyal yang berlogika high (1) ketika pada kaki (3) dari seven segment diberi input tegangan 5 Volt dan sisa kaki lainnya diberi diberi input negatif, maka seven segment akan menyala sesuai dengan kaki-kaki yang diberi input.
Pada pengujian dengan menggunakan multimeter analog, selektor ditujukan pada gambar berbentuk dioda
kemudian kabel test berwarna merah dihubungkan ke kaki (3) dan kabel yang berwarna hitam dihubungkan ke kaki lainnya, maka seven segment akan menyala.
Pengujian Setelah Dihubungkan Dengan Mikrokontroler
Pada pengujian setelah rangkaian dihubungkan dengan mikrokontroler :
Pengujian seven segment common anoda sebagai Jam Digital Tampilan Jam Digital pada seven segment common ini adalah :
Pada seven segment 1, 2, 3, dan 4 akan tampil karakter berupa angka yang masing-masing akan difungsikan sebagai jam (seven segmen 1 dan 2) dan akan difungsikan sebagai menit (seven segmen 3 dan 4). Salah satu contoh tampilan dari seven segmen sebagai jam digital dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 3.1 Tampilan Jam Digital 7 segment
Pengajuan Perangkat Lunak (Software)
Pengujian perangkat lunak pada perancangan Penelitian ini menggunakan software UMPS (Universal Microprocessor Simulator), kelebihan software ini yaitu sudah berbasis Windows sehingga lebih mudah dioperasikan, selain itu pada software ini juga sudah ada fasilitas untuk menguji dan mensimulasikan rangkaian yang dibuat.
Setelah langkah – langkah pembuatan, kompilasi, serta simulasi program dilakukan (seperti yang telah diuraikan pada BAB III, Sub Bab 3.5). Langkah selanjutnya adalah pengisian program ke dalam mikrokontroler AT89S51. Proses pengisian dilakukan dengan
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 107 menggunakan software Atmel
Mikrokontroler ISP. Software ini merupakan software produksi Atmel
Corporation, yang dapat dipakai untuk mengisikan program ke semua mikrokontroler Atmel yang mempunyai fitur ISP (In-System Programming). Adapun langkah – langkah yang ditempuh adalah sebagai berikut :
Jalankan Program Atmel Mikrokontroler ISP dari Start Menu :
Programs Atmel Mikrokontroler ISP Software
Gambar 3.2 Tampilan Awal dan Lembar Kerja Atmel Mikrokontroler ISP
Memillih tipe Chip mikrokontroler yang akan diisi, dengan cara mengklik Options Select Device atau dengan mengklik icon . Lalu pilih AT89S51 dan klik OK.
Gambar 3.3 Tampilan Device Select
Setelah muncul tampilan seperti Gambar 3.4, pada menu Option
klik Initialize Target.
Gambar 3.4 Tampilan Buffer Window
Dilanjutkan dengan memasukkan
buffer dengan cara mengklik File Load Buffer , maka akan muncul tampilan seperti Gambar 3.5. Buka File yang akan dimasukkan lalu klik Open.
Gambar 3.5 Tampilan Load Buffer
Kemudian melakukan pengisian ke
chip mikrokontroler dengan Auto
Program. Caranya :
Instruction Auto Program , maka akan muncul tampilan seperti Gambar 3.6 yang menandakan pengisian ke chip mikrokontroler sedang berlangsung. Dan akan muncul juga tampilan Buffer Window yang telah diisi oleh program, seperti yang ditunjukkan Gambar 3.7.
ISU TEKNOLOGI STT MANDALA VOL.15 NO.1 JULI 2020 p-ISSN 1979-4819 e-ISSN 2599-1930 108
Gambar 3.6 Tampilan Progress
Gambar 3.7 Tampilan Buffer Window
4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan
Salah satu dari aplikasi mikrokontroler AT89S51 pada alat ini adalah Seven Segment, yang digunakan sebagai media penampil data, baik dari mikrokontroler AT89S51 maupun dari media input. Seven Segment yang digunakan adalah Seven Segment Common Anoda yang dapat menampilkan karakter angka.
Setelah melewati pengujian, Seven Segment berfungsi dengan baik, dimana angka atau nilai dapat tampil dan terbaca pada display Seven Segment.
4.2 Saran
Meskipun Seven Segment pada sistem modul mikrokontroler ini dapat berfungsi dengan baik, masih diperlukan pengembangan – pengembangan agar mikrokontroler ini dapat digunakan dengan lebih baik.
Adapun saran – saran yang dapat diberikan untuk pengembangan antara lain :Dapat ditambahkan berbagai media masukan seperti :
- Motor stepper - Motor DC
DAFTAR PUSTAKA
[1] Mismail, Budiono. 1997. Dasar – dasar Rangkaian Logika Digital. Bandung : Penerbit ITB.
[2] Nalwan, Paulus Andi. 2003.
Panduan Praktis Teknik Antarmuka Dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51. Jakarta : Elex Media Komputindo.
[3] Putra, Agfianto Eko. 2004. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi Edisi 2. Yogyakarta : GAVA MEDIA.
