MIKROKONTROLER makalah.pdf

MIKROKONTROLER (JENIS –JENIS IC MIKROKONTROLER ) Disusun Oleh: Isni Fauzan 12131266 SEKOLAH TINGGI ILMU MANAGEMENT DAN INFORMATIKA EL-RAHMA YOGYAKARTA 2016 1. MIKROKONTROLER AT90S2313 Mikrokontroler AVR seri AT90S2313 mempunyai fitur lebih komplek, lebih baik dari segi instruksi yang digunakan, dan periperal juga lebih lengkap. Mikrokontroler AT90S2313 memiliki fitur utama antara lain sebagai berikut: a. 118 macam intruksi, b. 32 x 8 bit General Purpose Register, c. Memori program Flash pada ROM 2 K word (1Kx16), d. Memori data SRAM 128 byte, e. Memori EEPROM 128 byte, f. Jalur I/O 15 pin, g. Timer/ counter 2 buah, h. Output PWM 1 kanah, i. Serial I/O menggunakan USART, j. Komparator analog. AT90S2313 beredar dalam dua jenis kemasan, yaitu 20 DIP dan 20 SOIC dan jumlah pin diatas 40 buah. a) Deskripsi Pin sebagai berikut : - VCC /Power Supplay - GND/ Ground - Port B(PB7..PBO) = Port B merupakan port I/O 8-bit bi-directional. Pinpin pada port ini dapat diberi resistor pull-up internal secara individual. PBO dan PBI juga dapat digunakan untuk melayani input sebagai komparator analog. Buffer port B dapat mencatu arus hingga 20 Ma dan dapat secara langsung men-drive LED. - Port D (PD6..PD0) = Port D memiliki 7 buah pin I/O bidirectional, yakni PD6..PD0. Seperti halnya port B, pin-pin pada port ini juga mampu mendrive LED karena dapat mensuplay arus hingga 20 Ma. - RESET = Reset input. Kondisi logika rendah “0” lebih dari 50 ns pada pin ini akan membuat mikrokontroler masuk ke dalam kondisi reset. - XTA11 = Input bagi inverting oscilllator amplifier dan input bagi clock internal. - XTAL2 = Output inverting oscillator amplifier. b) Arsitektur AT90S2313 Mikrokontroler AT90S2313 merupakan mikrokontroler CMOS dengan daya rendah yang memiliki arsitektur AVR RISC 8-bit. Arsitektur ini mendukung kemampuan untuk melaksanakan eksekusi instruksi hanya dalam satu siklus clock osilator. Dalam arsitektur AT90S2313 terdapat 2 macam mode sleep yaitu mode idle dan mode power-down. c) General Purpose Register (GPR) Seluruh instruksi operasi register dalam AVR memiliki akses langsung ke semua register, kecuali untuk lima instruksi aritmatika logika yang mengoperasikan register dengan konstanta (SBCI,SUBI,CPI,ANDI, dan LDI yang mengoperasikan pemuatan data konstan imediet. Instruksi tersebut dioperasikan hanya pada separo lokasi register terakhir GPR (R16 sampai R31). Instruksi untuk operasi umum seperti SBC, SUB, CP, AND, OR, dan operasi lainya yang mengoperasikan 2 register / 1 register dapat melakukan akses terhadap seluruh register. d) I/O Port AT90S2313 memiliki 2 buah port I/O yaitu PortB dan PortD. Port B merupakan port I/O 8-bit bi-directional yang masing-masing pinnya dapat dikonfigurasikan secara individual dan juga memiliki fasilitas berupa resistor pull-up internal yang berguna untuk memberikan kondisi tertentu (tidak mengembang) pada saat dikonfigurasi sebagai input, tanpa harus memberikan pull-up eksternal. Port D juga memiliki 3 buah lokasi memori yang berkaitan dengan penggunaannya sebagai port I/O. Memori tersebut adalah PORTD,DDRD, dan PIND. e) SRAM Mikrokontroller AT90S2313 memiliki memori yang berupa SRAM (Static RAM) yang berkapasitas 128 byte f) Register I/O Register ini berfungsi untuk mengatur dan melakukan kontrol terhadap berbagai periperal mikrokontroler g) SREG Register SREG(status) ini beralamat pada $3F($5F) dan berisi status yang dihasilkan setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. h) Interupsi Terdapat 10 jenis interupsi yang dapat ditangani oleh AT90S2313. Interupsi ini akan mengarahkan aliran program menuju vektor interupsi yang berada alamat $01 hingga $0A. Alamat $00 tidak digunakan untuk vektor interupsi karena alamatini telah digunakan unutk vektor reset, yaitu alamat yang akan dituju apabila salah satu kondisi atau 3 kondisi reset. Agar suatu interupsi dapat difungsikan maka bit pengenabel interupsi yang bersangkutan harus dienable bersama dengan bit-I dalam register SREG yang merupakan bit pengenable interupsi secara global i) Peripheral AT90S2313 Periperal utama pada AT90S2313 meliputi Timer/Counter, WatchDog Timer, EEPROM, Analog Comparator, dan UART. 2. MIKROKONTROLER MCS-51 Keluarga Mikrokontroler MCS-51Vterdiri dari 8051, 8031, 8751, 8052, 8032, dan 8752. Masing- masing berbeda dalam konfigurasi internalnya. Perbedaan pokok adalah bahwa 8031 dan 8032 tidak memiliki internal ROM, sedangkan 8751, dan 8752 jenis internal ROM-nya adalah EPROM (Erasable & Programmable ROM). a. Konfigurasi dasar mikrokontroler MCS-51 : - Pararel I/O Port 8 bit (P0-P3) - Serial Full-Duplex Asyncronous I/O Port - Internal Random Access Memory (RAM) sejumlah 128 byte (8051, 8031, 8751) atau 256 byte (8052, 8032, 8752) - Internal Read Only Memory (ROM) sejumlah 4 kilobyte (8051, 8751) atau 8 kilobyte (8052, 8752) - Programmable Timer/ Counter sejumlah 2 (8051, 8031, 8751) atau 3 (8052, 8032, 8752) - System Interrupt dengan 2 sumber interrupt eksternal dan 4 sumber interrupt internal b. Fungsi Kaki- kaki (Pin Out) MCS-51 - VSS : dihubungkan dengan ground rangkaian - VCC : dihubungkan dengan tegangan catu +5 V - Port 0 : merupakan Port I/O 8 bit dua arah. Port ini digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama pengaksesan ke eksternal memori. Setiap pin-nya dapat mengendalikan langsung 4 beban TTL.Port 0 juga menerima dan mengeluarkan code byte selama proses pemograman dan verivikasi ROM/ EPROM internal. - Port 1 : merupakan Port I/O 8 bit dua arah yang dapat mengendalikan beban 4 TTL secara langsung. Setiap pin dapat diakses secara operasi tiap bit atau byte bergantung pemograman Port 1 juga menerima address rendah selama proses pemograman dan verifikasi ROM/EPROM internal. - Port 2 : merupakan Port I/O 8 bit dua-arah, yang dapat mengendalikan beban 4 TTL secara langsung. Port ini digunakan sebagai bus alamat tinggi selama pengaksesan ke eksternal memori. Port 2 juga menerima address tinggi selama proses pemograman dan verifikasi ROM/EPROM internal. - Port 3 : merupakan Port I/O 8 bit dua-arah, yang dapat mengendalikan beban 4 TTL secara langsung. Setiap pin dapat diakses secara operasi tiap bit atau byte bergantung pemograman. Masing- masing pin pada Port ini memiliki fungsi khusus sebagai berikut. - RST : merupakan input untuk RESET. - ALE : Address Latch Enable, digunakan untuk memberikan sinyal latch pada alamat rendah pada multipleks bus address dan data. - PSEN : merupakan sinyal read stobe untuk eksternal program memori. - EA/VPP : merupakan input untuk mode program memori. Jika dihubungkan ke VCC, program memori adalah internal, jika dihubungkan ke VPP, diperlukan untuk proses pemograman ROM. - XTAL1, XTAL2 : merupakan input untuk kristal clock. c. Register Mikrokontroler MCS-51 Didalam register mikrokontroler MCS-51 memiliki sejumlah register yang memiliki fungsi khusus ( spesial function register – SFR) dan register umum (general purpose register). General purpose register yang dapat diakses adalah 8 byte per bank yaitu register RO-R7, dengan jumlah bank sebanyak 4. Special Function Register yang terdapat pada mikrokontroler ini memiliki address 080h0FFh menggunakan peta memori. Tempat yang kosong pada peta memori tidak diimplementasikan dalam chip. Pembacaan data pada tempat kosong ini akan menghasilkan data acak, sedangkan penulisan data pada tempat – tempat kosong tersebut tidak akan mengakibatkan perubahan apa –apa. Register yang terletak pada kolom terkini adalah register- register yang dapat dialamati per bit. d. Port Input/ Output Mikrokontroler MCS-51 Memiliki 2 jenis port I/O pararel dan port I/O serial. Port I/O pararel sebanyak 4 buah dengan nama P0, P1, P2, dan P3. Masing- masing port ini bersifat bidirectional (dua arah), memiliki latch (dengan ini maka data output akan tetap berada pada statusnya hingga ada pengiriman data baru), memiliki buffer output sehingga setiap pin-nya dapat dibebani dengan 4 buah gerbang IC TTL standar (kecuali Port 0 sebanyak 8) dan memiliki buffer input. Dan fungsi dari port sendiri digunakan khusus untuk mengakses peralatan diluar chip mikrokontroler Port serialnya bersifat full- duplex (dalam satu saat bisa menerima sekaligus mengirim data), bisa digunakan untuk shift register, atau Universal Anynchronous Receiver and Transmitter (UART) dengan data terkirim sepanjang 8 atau 9 bit. Untuk pembacaanya pada pengiriman data , port serial dapat dilakukan dengan cara menuliskan data tersebut ke register SBUF (salah satu spesial function register). e. Intruksi – intruksi MCS-51 Mikrokontroller MCS-51 memiliki 256 perangkat intruksi. Seluruh instruksi dapat dikelompokkan dalam 4 bagian yang meliputi instruksi 1 byte sampai 4 byte. Apabila frekuensi clock mikrokontroller yang digunakan adalah 12 Mhz, kecepatan pelaksanaan instruksi akan bervariasi dari 1 sampai 4 mikrotik. Intruksi yang dimiliki oleh mikrokontroller MCS-51 pada dasarnya digolongkan menjadi : - Instruksi operasi aritmatika - Operasi logika - Trasfer data - Operasi manipulasi boolean - Perintah percabangan Aturan penulisan bahasa assembly-nya tidak jauh berbeda dengan bahasa assembly untuk IBM PC. 3. MIKROKONTROLER AT89S51 Mikrokontroler tipe AT89S51 merupakan mikrokontroler keluarga MCS-51 dengan konfigurasi yang sama persis dengan AT89C51 yang cukup terkenal, hanya saja AT89S51 mempunyai fitur ISP (In-System Programmable Flash Memory). Fitur ini memungkinkan mikrokontroler dapat diprogram langsung dalam suatu sistem elektronik tanpa melalui Programmer Board atau Downloader Board. Mikrokontroler dapat diprogram langsung melalui kabel ISP yang dihubungkan dengan paralel port pada suatu Personal Computer. Adapun fitur yang dimiliki Mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut : 1) Sebuah CPU (Central Processing Unit) 8 bit yang termasuk keluarga MCS51. 2) Osilator internal dan rangkaian pewaktu, RAM internal 128 byte (on chip). 3) Empat buah Programmable port I/O,masing-masing terdiri atas 8 jalur I/O 4) Dua buah Timer Counter 16 bit. 5) Lima buah jalur interupsi (2 interupsi external dan 3 interupsi internal ) 6) Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART. 7) Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi Boolean (bit) 8) Kecepatan pelaksanaan instruksi per siklus 1 microdetik pada frekuensi clock 12 MHz. 9) 4 Kbytes Flash ROM yang dapat diisi dan dihapus sampai 1000 kali. 10) In-System Programmable Flash Memory Dengan keistimewaan diatas, pembuatan alat menggunakan AT89S51 menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan IC pendukung yang banyak. Sehingga mikrokontroler AT89S51 ini mempunyai keistimewaan dari segi perangkat keras. 1) Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51 Susunan pin mikrokontroler AT89S51 diperlihatkan pada Gambar 1. 2) Kegunaan Masing-Masing Pin Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler AT89S51 memiliki pin berjumlah 40 dan umumnya dikemas dalam DIP (Dual Inline Package). Masing-masing pin pada mikrokontroler AT89S51 mempunyai kegunaan sebagai berikut: Port 0 Port 0 merupakan port dua fungsi yang berada pada pin 32-39 dari AT89S51. Dalam rancangan sistem sederhana port ini sebagai port I/O serbaguna. Untuk rancangan yang lebih komplek dengan melibatkan memori eksternal jalur ini dimultiplek untuk bus data dan bus alamat. Port 1 Port 1 disediakan sebagai port I/O dan berada pada pin 1-8. Beberapa pin pada port ini memiliki fungsi khusus yaitu P1.5 (MOSI), P1.6 (MISO), P1.7 (SCK) yang digunakan untuk jalur download program. Port 2 Port 2 ( pin 21-28 ) merupakan port dua fungsi yaitu sebagai I/O serbaguna, atau sebagai bus alamat byte tinggi untuk rancangan yang melibatkan memori eksternal. Port 3 Port 3 adalah port dua fungsi yang berada pada pin 10-17, port ini memiliki multi fungsi, seperti yang terdapat pada tabel 1.1 berikut ini : BIT NAME BIT ADDRESS ALTERNATE FUNCTION P3.0 RXD B0h Receive data for serial port P3.1 TXD B1h Transmit data for serial port P3.2 INT0 B2h External interrupt 0 P3.3 INT1 B3h External interrupt 1 P3.4 T0 B4h Timer/counter 0 external input P3.5 T1 B5h Timer/counter 1 external input P3.6 WR B6h External data memory write strobe P3.7 RD B7h External data memory read strobe 3) PSEN (Program Store Enable) Adalah sebuah sinyal keluaran yang terdapat pada pin 29. Fungsinya adalah sebagai sinyal kontrol untuk memungkinkan mikrokontroler membaca program (code) dari memori eksternal. Biasanya pin ini dihubungkan ke pin EPROM. Jika eksekusi program dari ROM internal atau dari flash memori (ATMEL AT89SXX), maka berada pada kondisi tidak aktif (high). 4) ALE (Address Latch Enable) Sinyal output ALE yang berada pada pin 30 fungsinya sama dengan ALE pada microprocessor INTEL 8085, 8088 atau 8086. Sinyal ALE dipergunakan untuk demultiplek bus alamat dan bus data. Sinyal ALE membangkitkan pulsa sebesar 1/6 frekuensi oscillator dan dapat dipakai sebagai clock yang dapat dipergunakan secara umum. 5) EA(External Access) Masukan sinyal terdapat pada pin 31 yang dapat diberikan logika rendah (ground) atau logika tinggi (+5V). Jika diberikan logika tinggi maka mikrokontroler akan mengakses program dari ROM internal (EPROM/flash memori). Jika diberi logika rendah maka mikrokontroler akan mengakses program dari memori eksternal. 6) RST (Reset) Input reset pada pin 9 adalah reset master untuk AT89S51. Pulsa transisi dari tinggi selama 2 siklus ke rendah akan mereset mikrokontroler. 7) Oscillator Oscillator yang disediakan pada chip dikemudikan dengan XTAL yang dihubungkan pada pin 18 dan pin 19. Diperlukan kapasitor penstabil sebesar 30 pF. Besar nilai XTAL sekitar 3 MHz sampai 33 MHz. XTAL1 adalah input ke pembalikan penguat osilator (inverting oscillator amplifier) dan input ke clock internal pengoperasian rangkaian. Sedangkan XTAL2 adalah output dari pembalikan penguat osilator. 8) Power AT89S51 dioperasikan pada tegangan supply +5v, pin Vcc berada pada nomor 40 dan Vss (ground) pada pin 20. DAFTAR PUSTAKA - Intel, MCS-51 FAMILY OF SINGLE CHIP MICROCOMPUTER USER’S MANUAL, Intel Crop, Santa Clara USA 1981 - John Uffenbeck, MICROCOMPUTER AND MIKROPROCESOR, Second , Prentice Hall international Inc. 1985 - Kenneth J Ayala, The 8051 MICROPROCESOR, ARCHITECTUR, PROGRAMMING AND APPLICATIONS, West publishing Company, 1991 - Texas Instrument, THE TTL DATABOOK, Texas instrument, Texas, 1976 - Rachmad Setiawan, Diktat Kuliah Mikrokontroler- ITS - https://pramonoteguh.wordpress.com/2013/12/23/mikrokontroler-at89s51/ - http://guru.technosains.com - http://blog.famosastudio.com/2011/07/edukasi/apa-itu-mikrokontroler/178 - http://rezutopia.wordpress.com/2009/03/27/mikrokontroler-at89s51/ -