Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52 Interfacing ke DC motor

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1. Perangkat Keras

2.1.1. Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52

Perkembangan teknologi telah maju dengan pesat dalam perkembangan dunia elektronika, khususnya dunia mikroelektronika. Penemuan silikon menyebabkan bidang ini mampu memberikan sumbangan yang amat berharga bagi perkembangan teknologi modern. Atmel sebagai salah satu vendor yang mengembangkan dan memasarkan produk mikroelektronika telah menjadi suatu teknologi standar bagi para desainer sistem elektronika masa kini. Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya, mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar dan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, Universitas Sumatera Utara perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol disimpan dalam ROM bisa Masked ROM atau Flash PEROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.1. Blok Diagram Fungsional AT89S52

2.1.2. Konstruksi AT89S52

Mikrokontroler AT89S52 hanya memerlukan tambahan 3 buah kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 8k2 Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S52 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 11,0592 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler. Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda yaitu ROM Read Only Memory dan RAM Random Access Memory. ROM yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini dinamakan sebagai memori program. Sedangkan RAM Random Access Memory isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data. Universitas Sumatera Utara Ada berbagai jenis ROM, untuk mikrokontroler dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara massal, program diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programable-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM Ultra Violet Eraseable Programable ROM yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah. Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S52 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S52 Flash PEROM Programmer. Memori data yang disediakan dalam chip AT89S52 sebesar 256 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan, memori berkapasitas 256 byte sudah cukup. Sarana InputOutput IO yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S52 mempunyai 32 jalur InputOutput. Jalur InputOutput paralel dikenal sebagai Port 1 P1.0..P1.7 dan Port 3 P3.0..P3.5 dan P3.7. AT89S52 dilengkapi UART Universal Asyncronous Receiver Transmitter yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara serial. Jalur untuk komunikasi data serial RXD dan TXD diletakkan berhimpitan dengan P3.0 dan P3.1 di kaki nomor 10 dan 11, sehingga kalau sarana inputouput yang bekerja menurut fungsi waktu, Universitas Sumatera Utara clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur inputouput parelel kalau T0 dan T1 terpakai. AT89S52 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur inputoutput paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi. Port 1 dan Port 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Function Register SFR. Berikut ini merupakan spesifikasi dari IC AT89S52 : 1. Kompatibel dengan produk MCS-51. 2. 8 Kbyte In-System Reprogammable Flash Memory. 3. Daya tahan 1000 kali bacatulis. 4. Fully Static Operation : 0 Hz sampai 24 MHz. 5. Tiga level kunci memori program. 6. 256 x 8 bit RAM internal. 7. 32 jalur IO. Universitas Sumatera Utara 8. Tiga 16 bit TimerCounter. 9. Enam sumber interupt. 10. Jalur serial dengan UART. 2.1.2 Gambar IC Mikrokontroler AT89S52 Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52 Universitas Sumatera Utara Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S52 :

1. VCC Pin 40

Suplai tegangan 5 Volt.

2. GND Pin 20

Ground.

3. Port 0 Pin 39 – Pin 32

Port 0 dapat berfungsi sebagai IO biasa, low order multiplex addressdata ataupun penerima kode byte pada saat flash programming Pada fungsinya sebagai IO biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsinya sebagai low order multiplex addressdata, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash programming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.

4. Port 1 Pin 1 – Pin 8

Port 1 berfungsi sebagai IO biasa, pada kaki ke 6, ke 7 dan ke 8 terdapat Mosi, Miso dan Sck sebagai masukan dari ISP Programmer yang terhubung ke komputer. Tanpa adanya port ini maka mikrokontroler tidak dapat diprogram oleh ISP Programmer.

5. Port 2 Pin 21 – pin 28

Port 2 berfungsi sebagai IO biasa atau high order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan Universitas Sumatera Utara isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.

6. Port 3 Pin 10 – pin 17

Port 3 merupakan 8 bit port IO dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut Tabel 2.1. Konfigurasi Port 3 Mikrokontroler AT89S52 Nama Pin Fungsi P3.0 Pin 10 RXD Port Input Serial P3.1 Pin 11 TXD Port Output Serial P3.2 Pin 12 INTO Interrupt 0 Eksternal P3.3 Pin 13 INT1 Interrupt 1 Eksternal P3.4 Pin 14 T0 Input Eksternal Timer 0 P3.5 Pin 15 T1 Input Eksternal Timer 1 P3.6 Pin 16 WR untuk menulis eksternal data memori P3.7 Pin 17 RD untuk membaca eksternal data memori Universitas Sumatera Utara RST pin 9 Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

7. ALEPROG pin 30

Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input program PROG selama memprogram Flash.

8. PSEN pin 29

Program store enable digunakan untuk mengakses memori program eksternal.

9. EA pin 31

Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem di-reset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

10. XTAL1 pin 19

Input untuk clock internal.

11. XTAL2 pin 18

Universitas Sumatera Utara IN Vcc +12-24V 74HC04 74HC04 1K2 BD677 2SC2922 DC MOTOR Max. 3A D1 1N4001 IO Output dari osilator.

2.1.2. Interfacing ke DC motor

DC motor yang umum yang menggunakan sikat brush, yang menggunakan lilitan pada rotor dan menggunakan magnet tetap pada sisi stator, pada dasarnya dapat dianggap sebagai suatu beban yang dapat dihubungkan langsung kerangkaian swiching arus DC. Oleh karena itu, pemilihan rangkaian yang tepat diperoleh dengan memperhatikan besar kebutuhan arus untuk memutar DC Motor secara nominal.Lilitan pada DC Motor dapat dihentikan dengan lilitan pada kumparan relay sehingga rangkaian drivernya relatif sama. Berikut ini ditunjukkan sebuah rangakaian driver DC motor yang dapat memutar motor satu arah. Gambar 2.3 rangkaian DC motor yang memutar satu arah Universitas Sumatera Utara 1K2 IN 74HC04 74HC04 1N4001 D1 +12V Relay112V BD677 IN 74HC04 74HC04 1N4001 D1 +12V BD677 1K2 Relay2 12V DC MOTOR Vcc +12-24V + G1 G2 Pada beberapa kasus, seringkali diperluan arah putaran DC Motor yang berubah- ubah.Prinsip dasar untuk mengubah arah putarannya ini adalah dengan membalik polaritas pada catu tegangannya. Hal ini dapat diperoleh dengan memanfaatkan rangkaian seperti pada gambar dibawah ini : Gambar 2.4 rangkaian DC motor yang dua arah

2.1.3. Operasional Amplifier