BAB II MIKROKONTROLER PIC16F877 DAN KOMPONEN PENDUKUNGNYA 2.1 Mikrokontroler PIC16F877 - Aplikasi Software LD-Micro pada Pemrograman Mikrokontroler PIC16F877 sebagai Pengganti PLC – Aplikasi pada Perancangan Sistem Kontrol Tempat Parkir Mobil

(1)

BAB II

MIKROKONTROLER PIC16F877 DAN KOMPONEN PENDUKUNGNYA

2.1 Mikrokontroler PIC16F877

Mikrokontroler PIC16F877 adalah mikrokontroler produksi Microchip Technology

Inc yang popular digunakan sekarang ini. Merupakan salah satu mikrokontroler dari

keluarga PICmicro yang menggunakan teknologi FLASH memori, sehingga dapat

diprogram atau dihapus hingga seribu kali. Prosesor (CPU) mikrokontroler PIC16F877

merupakan jenis RISC, dan ini menjadi keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler

8-bit lain dikelasnya dalam hal kecepatan dan kompresi kode-kode program. Sebagaimana

mikrokontroler pada umumnya, secara internal mikrokontroler PIC16F877 terdiri atas

unit-unit fungsional Arithmetic and Logical Unit (ALU), kumpulan register kerja, register

dan dekoder instruksi, pewaktu dan komponen kendali lainnya. Berbeda dengan sebuah

mikroprosessor, sebuah mikrokontroler telah menyediakan komponen memori dalam

serpih yang sama (in chip). Mikrokontroler ini menerapkan arsitektur Harvard yang

memisahkan memori program dengan memori data dan bus alamat dengan bus data,

sehingga pengaksesan program dan pengaksesan data dapat dilakukan secara bersamaan

(concurrent).

2.1.1 Fitur Mikrokontroler PIC16F877

Keunggulan yang mendasari dalam teknologi mikrokontroler PIC16F877 antara

lain sebagai berikut :

A. Fitur Peripheral

 Timer  Watchdog Timer 8 Bit.

(2)

 Timer 1, 16 bit (timer / counter dengan prescale).

 Timer 2, 8 bit (timer / counter dengan prescaler dan postscaler).

 USART (Universal Serial Asynchronous Receiver Transmiter).

 PORT Serial Sinkron.

 Serial Peripheral Interface (SPI)  Master mode.

 Inter-Integrated Circuit (I2C)  Master/Slave.

 Parallel Slave Port (PSP) 8-bits wide, dengan external RD, WR and CS

controls Dua Capture, Compare, PWM modul.

 Capture 16 bit, max. resolusi 12.5 ns.

 Compare 16 bit, max. resolusi 200 ns.

 PWM max. resolusi 10-bit.

 PORT Paralel

 PORTB : 8 Bit digital I/O.

 PORTC : 8 Bit digital I/O.

 PORTD : 8 Bit digital I/O.

B. Fitur Analog

 PORT Paralel

 PORTE : 3 Bit digital I/O atau 3 canel masukan Analog.

 PORTA : 6 Bit digital I/O atau 5 canel masukan Analog.

 A/D 10 Bit (Analog to Digital Converter).

 10-bit, up to 8-channel Analog-to-Digital Converter (A/D).

 Brown-out Reset (BOR).

(3)

 Two analog compar

 Programmable on-chip voltage reference (VREF) module.

C. Fitur Mikrokontroler

 RISC CPU yang mempunyai performance tinggi.

 Memori  Memori Program  Flash ROM : 8 K x 14 Bit.

 Stack : 8 x 13 Bit.

 Memori Data  RAM : 368 x 8 Bit.

 EEPRON : 225 x 8 Bit.

 Programmable code protection.

 Power saving Sleep mode.

 Selectable oscillator options.

 In-Circuit Serial Programming (ICSP) hanya dengan dua pin.

 Watchdog Timer (WDT) dengan on-chip RC oscillator.

 High Sink / Source Current: 25 mA.

 Wide operating voltage range: 2.0V to 5.5V.

 Processor read / write access to program memory.

 Low power, high speed CMOS FLASH / EEPROM technology.

2.1.2 Pin Mikrokontroler PIC 16F877

Mikrokontroler PIC16F877A diproduksi dalam kemasan 40 pin PDIP (Plastik Dual

In Line) maupun 40 pin SO (Small Outline). Namun yang banyak terdapat dipasaran adalah

kemasan PDIP. Pin-pin untuk I/O sebanyak 33 pin yang terdiri atas 5 PORT, yaitu 6 pin

pada PORT A, 8 pin pada PORT B, 8 pin pada PORT C, 8 pin pada PORT D, dan 3 pin

(4)

oscilatorclock ekternal dan master clear / reset aktif low. Berikut konfigurasi dan

fungsi-fungsi pin mikrokontroler PIC16F877 dalam kemasan DIP (Dual In Line).

Gambar 2.1 Konfigurasi Pin Mikrokontroler PIC16F877

1. PORT A (RA0-RA5)

Pin pada PORT A berfungsi sebagai (I/O) dua arah (bidirectional), dan juga

mempunyai fungsi alternatif seperti pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Fungsi Alternatif PORT A

Nama Pin Nomor Pin

(DIP 40) Fungsi Alternatif

RA0 / AN0 2

RA0 Digital I/O - 0

AN0 Input analog - 0

RA1 / AN1 3

RA1 Digital I/O - 1

(5)

RA2 / AN2 /

VREF- 4

RA2 Digital I/O – 2

AN2 Input analog – 2

VREF- Tegangan referensi rendah

RA3 / AN3 /

VREF+ 5

VREF+ Tegangan referensi tinggi

RA4 / T0CKI

/C1OUT 6

T0CKI Input analog – 4

C1OUT Masukan clock eksternal timer 0

RA5 /AN5/ ܵܵതതത /

C2OUT 7

ܵܵ

തതത Slave select untuk komunikasi serial

C2OUT Comparator C2 output

2. PORT B (RB0-RB7)

Pin pada PORT B berfungsi sebagai (I/O) dua arah (bidirectional), dan juga

Tabel 2.2 Fungsi Alternatif PORT B

Nama Pin Nomor Pin

(DIP 40) Fungsi Alternatif

RB0 / INT 33 RB0 Digital I/O – 0

INT External Interrupt

RB1 34 Digital I/O – 1

RB3 / PGM 36

RB3 Digital I/O – 3

PGM Programming Enable Pin

(6)

RB6 / PGC 39

PGC Serial Programming Clock (Pemrograman cara

ICSP)

RB7 /PGD 40

PGD Serial Programming Data (Pemrograman cara

ICSP)

3. PORT C (RC0-RC7)

Pin pada PORT C berfungsi sebagai (I/O) dua arah (bidirectional), dan juga

Tabel 2.3 Fungsi Alternatif PORT C

Nama Pin Nomor Pin (DIP 40)

Fungsi Alternatif

RC0 / T1OSO / T1CKI

15

RC0 Digital I/O - 0

TIOSO Timer 1 Oscillator Output

T1CKI Timer 1 Clock Input eksternal

RC1 / TIOSI / CCP2

16

RC1 Digital I/O – 1

TIOSI Timer 1, Oscillator Input

CCP2 Ouput Analog – 1, dengan pengaturan sinyal input (secara PWM)

RC2 / CCP1 17

RC2 Digital I/O – 2,

CCP1 Output Analog – 2,dengan pengaturan sinyal input (secara PWM)

RC3 / SCK

/ SCL 18

RC3 Digital I/O -3

(7)

SCL Clock slave select

RC4 / SDI /

SDA 23

SDI Masukan data SPI (master mode)

SDA Masukan data slave select

RC5 / SDO

/ 24

SDO Keluaran data SPI (master mode)

RC6 / TX /

CK 25

TX Transmiter USART

CK USART Clock

RC7 / RX /

DT 26

RX Receiver USART

DT Data USART

4. PORT D (RD0-RD7)

Pin pada PORT D berfungsi sebagai (I/O) dua arah (bidirectional), dan juga

Tabel 2.4 Fungsi Alternatif PORT D

RD0 / PSP0 19 RD0 Digital I/O – 0

PSP0 Parallel Slave Port – 0

RD1 / PSP1 20

RD1 Digital I/O – 1

RD2 / PSP2 21

(8)

RD3 / PSP3 22

5. PORT E (RE0-RE2)

Pin pada PORT E berfungsi sebagai (I/O) dua arah (bidirectional), dan juga

Tabel 2.5 Fungsi Alternatif PORT E

RE0 / ܴܦതതതത / AN5 8

RE0 _{Digital I/O – 0}

ܴܦ

തതതത Read Control in PSP mode

AN5 _{Input Analog – 5}

RE1 / ܹܴതതതതത / AN6 9

ܹܴ

തതതതത _{Write Control in PSP mode}

AN6 _{Input Analog – 6}

RE2 / ܥܵതതതത / AN7 10

ܥܵ

തതതത _{Chip Select Control in PSP mode}

(9)

6. OSC1 dan OSC2

Merupakan masukan untuk sumber penabuh luar (external clock), berupa kristal

atau rangkaian RC untuk mengaktifkan osilator yang terdapat pada mikrokontroler

PIC16F877A. OSC1 pada pin 13 sebagai input clock dan OSC2 pada pin 14 sebagai output

clock.

7. MCLR /VPP

Pin nomor 1, yang merupakan masukan untuk reset atau tegangan masukan pada

saat memprogram.

8. VDD dan VSS

Pin VDD dihubungkan dengan sumber tegangan +5 Volt dan VSS pada ground. Pin

VDD adalah pada nomor 11 dan 32, sedangkan pin VSS pada nomor 12 dan 31.

2.1.3 Memori

Memori adalah sebuah tempat atau media penyimpanan, yang terdiri blok /

kotak-kotak atau lokasi yang memiliki alamat / address sendiri. Setiap blok menyimpan kata

(word). Word merupakan sebuah informasi unit logika. Memori pada sebuah

mikrokontroler, berfungsi menyimpan program yang akan dijalankan dan data yang

digunakan program tersebut . Memori yang tersedia dapat berupa Volatile memori, seperti

RAM (Random Acces Memory) atau Nonvolatile, seperti ROM, PROM, EPROM,

EEPROM.

2.1.3.1 Memori Program

Memori program berfungsi sebagai tempat penyimpanan program / aplikasi

perangkat lunak. Ruang memori dalam menyimpan program berisikan semua kode yang

(10)

yang digunakan. Memori program bersifat nonvolatile, yaitu kemampuan memori untuk

memelihara informasi / data yang disimpan walaupun tidak mendapat catu daya. Memori

program dalam mikrokontroler PIC16F877A terdiri atas :

 Flash ROM : 8K x 14 bit.

 Memori Stack : 8 x 13 bit.

Perealisasian memori program dalam teknologi FLASH memori, akan

memungkinkan melakukan pemrogram atau penghapusan program hingga seribu kali.

Dengan berukuran word 14 bit dan kapasitas 8K word, memori program ini hanya dapat

diakses oleh Program Counter (PC). Hal ini dikarenakan PC berukuran 13 bit. PC ialah

register yang memilihara jalannya urutan program dengan menyimpan alamat instruksi

yang sedang dijalankan. Alamat awal program biasanya nol, dimana instruksi pertama

program akan disimpan kecuali penulis program menentukan lain. Setiap instruksi

dijalankan, PC akan bertambah satu untuk menunjuk keinstruksi selanjutnya. Percabangan

dan jump (pelompatan) tidak dilaksanakan dalam satu instruksi.

Stack berkapasitas 8 lokasi dengan lebar word 13 bit, tidak termasuk kedalam

program ataupun data. Stack digunakan menyimpan isi PC bila ada instruksi CALL, dan

digunakan hanya secara internal untuk menyimpan alamat instruksi kembali dari subrutin

dengan cara LIFO ( Last In First Out ).

2.1.3.2 Memori Data

Memori data terbagi dalam beberapa ruang (semacam halaman / bank), memuat

register yang mempunyai fungsi-fungsi umum dan khusus yang tersendiri. Memori data ini

terdiri atas RAM 368 X 8 Bit (tersusun sebagai file register) dan EEPROM 256 X 8 bit.

Pengaksesan register file secara langsung sangat sederhana yaitu dengan mencantumkan

(11)

dilakukan melalui register indeks INDF (register pertama pada setiap bank), yang

sebenarnya bukanlah register fisik. Setiap pengaksesan register INDF sebenarnya

mengakses register yang ditunjuk oleh register pemilih register yaitu FSR (File Select

Register).

2.2 LED

Light Emitting Dioda atau lebih dikenal dengan sebutan LED adalah, dioda

(semikonduktor) yang dapat memancarkan cahaya monokromatik pada saat mendapat arus

bias maju (forward bias). Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor

yang dipakai. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada

LED cukup rendah yaitu maksimal 20 mA dan jatuh tegangan pada LED juga berpariasi

sesuai warna LED tersebut. Tegangan jatuh (forward voltage) merupakan besar tegangan

pada saat LED mulai konduksi atau memancarkan cahaya. Berikut nilai tegangan jatuh

(VF) dan kurva karakteristik pada sebuah LED menurut warna yang dihasilkan.

 Infra merah : 1,6 V

 Putih : 3,0 V – 3,6 V

 Hijau : 2,6 V

 Orange : 2,2 V

 Merah : 1,8 V – 2,1 V

 Biru : 3,0 V – 3,5 V

 Kuning : 2,4 V

(12)

(13)

Gambar 2.4 Konfigurasi Seven Segment

Ada 2 jenis rangkaian dasar dari seven segment, yaitu seven segment common

anoda dan seven segment common katoda. Pada seven segment common anoda, untuk

mengaktifkan karakter display seven segment diperlukan logika low (0) pada jalur A - F,

dan sebaliknya pada seven segment common katoda yaitu untuk mengaktifkan display

seven segment diperlukan logika high (1). Rangkaian internal seven segment common

anoda dan common katoda adalah seperti Gambar 2.5 dan 2.6.

Gambar 2.5 Rangkaian dasar Seven Segment Common Anoda

Gambar 2.6 Rangkaian dasar Seven Segment Common Katoda

2.4 Komunikasi serial RS232

RS232 singkatan dari Recomemded Standard Number 232, yang merupakan sebuah

standard yang dibuat oleh Electronic Industry Association, dengan tujuan untuk membuat

(14)

(15)

6 DSR Data Set Ready, sinyal kendali dari modem ke PC

yang menyatakan bahwa modem siap mengirim atau

menerima data.

7 RTS Request To Send, sinyal kendali dari PC yang

menandakan bahwa PC siap menerima data.

8 CTS Clear To Send, sinyal kendali dari modem yang

menandakan bahwa modem siap menerima data.

9 RI Ring Indicator, sinyal kendali ke PC, tanda bahwa

saluran telepon berdering.

Level tegangan pada RS232 adalah sebagai berikut:

 Logika 1 terletak antara -3 Volt sampai -15 Volt.

 Logika 0 terletak antara +3 Volt sampai +15 Volt.

 Daerah tegangan antara -3 Volt sampai +3 Volt adalah invalid level, yaitu tegangan

yang tidak memiliki level logika pasti sehingga harus dihindari. Demikian juga

level tegangan dibawah -15 Volt dan diatas +15 Volt juga harus dihindari, karena

bisa merusak line driver pada saluran RS232.

2.5 IC MAX232

IC MAX232 adalah komponen untuk mengubah sinyal / level tegangan dari RS232

ke sinyal / level tegangan TTL saat terjadi komunikasi data antara komputer (atau alat lain

yang menggunakan RS232) dengan mikrokontroler. IC ini memiliki dua pembangkit

tegangan internal yang berfungsi untuk menkonversi tegangan +5V menjadi ± 10V

(tanpa beban). Konverter pertama menggunakan kapasitor C1 untuk menggandakan

tegangan input +5V menjadi +10V saat C3 berada pada output V+. Konverter kedua

menggunakan kapasitor C2 untuk merubah +10V menjadi -10V saat C4 berada pada

(16)

Gambar 2.8 IC MAX 232

Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter) ataupun RS232

converter. Pin 11 dan 10 adalah input UART atau UART Transmitter, pin 14 dan 7 adalah

output RS232 atau RS232 Receiver. Pin 12 dan 9 adalah output UART atau UART

Receiver, pin 13 dan 8 adalah input RS232 atau RS232 Transmitter. Untuk lebih jelas

dapat dilihat pada Gambar 2.9 berikut ini.