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