Perangkat Keras Perancangan Alat Pengering Tangan Otomatis Menggunakan Pengontrolan Waktu Berbasis AT89S52

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1. Perangkat Keras

2.1.1. Mikrokontroler AT89S52

Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar market need dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal dalam jumlah banyak sehingga harga menjadi lebih murah dibandingkan mikroprosesor. Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih. Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini Universitas Sumatera Utara ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan komputer PC yang harus dipasang di samping atau di belakang mesin permainan yang bersangkutan. Selain sistem tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan sistem telemetri. Misalnya pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang suatu sistem pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus sistem pengiriman data secara serial melalui pemancar, yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan. 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 RAM dan ROM-nya besar. Sedangkan pada mikrokontroler ROM dan RAM-nya terbatas. Pada mikrokontroler AT89S52 ROM atau flash PEROM berukuran 2 kilo byte, sedangkan RAM-nya berukuran 128 byte.

2.1.2. Konstruksi AT89S52

Mikrokontroler AT89S52 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini Universitas Sumatera Utara AT89S52 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 pikro-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. Read Only Memory ROM yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, dalam susunan MCS-52 memori penyimpanan program ini dinamakan sebagai memori program. Random Access Memori RAM 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. Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler menggunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM Ultra Violet Eraseable Progamble 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 128 byte, meskipun hanya kecil Universitas Sumatera Utara saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. Sarana InputOuput yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S52 mempunyai 32 jalur InputOuput. Jalur InputOuput paralel dikenal sebagai Port 1 P1.0..P1.7 dan Port 3 P3.0..P3.5 dan P3.7. AT89S52 dilengkapi UART Universal Asyncronous ReceiverTransmiter yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri RXD dan TXD diletakan berhimpitan dengan P3.0 dan P3.1 di kaki nomor 10 dan 11, sehingga kalau sarana inputouput yang bekerja menurut fungsi waktu. 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 dipakai. 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 parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi. Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Functoin Regeister SFR. Universitas Sumatera Utara

2.1.3. SFR Register Fungsi Khusus Pada Keluarga 52

Sekumpulan SFR atau Special Function Register yang terdapat pada Mikrokontroler Atmel Keluarga 52 ditunjukan pada tabel 2.1, pada bagian sisi kiri dan kanan dituliskan alamat-alamatnya dalam format heksadesimal. Tidak semua alamat pada SFR digunakan, alamat-alamat yang tidak digunakan diimplementasikan pada chip. Jika dilakukan usaha pembacaan pada alamat-alamat yang tidak terpakai tersebut akan menghasilkan data acak dan penulisannya tidak menimbulkan efek sama sekali. Pengguna perangkat lunak sebaiknya jangan menuliskan ‘1’ pada lokasi-lokasi ‘tak bertuan’ tersebut, karena dapat digunakan untuk mikrokontroler generasi selanjutnya. Dengan demikian, nilai-nilai reset atau non-aktif dari bit-bit baru ini akan selalu ‘0’ dan nilai aktifnya adalah ‘1’. Berikut akan dijelaskan secara singkat SFR-SFR beserta fungsinya: Tabel 2.1. Peta Register Fungsi Khusus – SFR Special Function Register Universitas Sumatera Utara Akumulator ACC atau akumulator yang menempati lokasi E 0h digunakan sebagai register untuk penyimpanan data sementara, dalam program, instruksi mengacunya sebagai register A bukan ACC. Register B Register B lokasi D 0h digunakan selama operasi perkalian dan pembagian, untuk instruksi lain dapat diperlakukan sebagai register scratch pad “papan coret-coret” lainnya. Program Status Word PSW Register PSW lokasi D 0h mengandung informasi status program. Stack Pointer Register SP atau Stack Pointer lokasi 8 1h merupakan register dengan panjang 8-bit, digunakan dalam proses simpan menggunakan instruksi PUSH dan CALL. Walau Stack bisa menempati lokasi dimana saja dalam RAM, register SP akan selalu diinisialisasi ke 07h setelah adanya reset, hal ini menyebabkan stack berawal di lokasi 08h . Data Pointer Register Data Pointer atau DPTR mengandung DPTR untuk byte tinggi DPH dan byte rendah DPL yang masing-masing berada dilokasi 83h dan 82h, bersama-sama membentuk register yang mampu menyimpan alamat 16-bit. Dapat dimanipulasi sebagai register 16-bit atau ditulis darike port, untuk masing-masing Port 0,Port 1, Port2 dan Port 3. Universitas Sumatera Utara Serial Data Buffer SBUF atau Serial Data Buffer lokasi 99h sebenarnya terdiri dari dua register yang terpisah, yaitu register penyangga pengirim transmit buffer dan penyangga penerima receive buffer . Pada saat data disalin ke SBUF, maka data sesungguhnya dikirim ke penyangga pengirim dan sekaligus mengawali transmisi data serial. Sedangkan pada saat data disalin dari SBUF, maka sebenarnya data tersebut berasal dari penyangga penerima. Time Register Pasangan register TH0, TL0 dilokasi 8Ch dan 8Ah,TH1, TL1 dilokasi 8Dh dan 8Bh serta TH2, TL2 dilokasi CDh dan CCH merupakan register-register pencacah 16-bit untuk masing-masing Timer 0, Timer 1 dan Timer 2. Capture Register Pasangan register RCAP2H, RCAP21 yang menempati lokasi CBh dan CAh merupakan register capture untuk mode Timer 2 capture. Pada mode ini, sebagai tanggapan terjadinya suatu transisi sinyal di kaki pin T2EX pada AT89C5255, TH2 dan TL2 disalin masing-masing ke RCAP2H dan RCAP2L. Timer 2 juga memiliki mode isi-ulang-otomatis 16-bit dan RCAP2H serta RCAP2L digunakan untuk menyimpan nilai isi-ulang tersebut. Kontrol Register Register-register IP, IE, TMOD, TCON, T2CON, T2MOD, SCON dan PCON berisi bit-bit kontrol dan status untuk sistem interupsi, pencacahpewaktu dan port serial. Fasilitas yang terdapat dalam mikrokontroler AT89S52 antara lain : 1. Sesuai dengan produk-produk MCS-51. 2. Terdapat memori Flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali. Universitas Sumatera Utara 3. Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24 MH. 4. Memiliki 256 x 8 bit RAM internal. 5. Terdapat 32 jalur masukankeluaran terprogram. 6. Tiga buah 16 bit TimerCounter. 7. Delapan sumber interupsi. 8. Kanal serial terprogram. 9. Mode daya rendah dan mode daya mati.

2.1.4. Gambar IC Mikrokontroler AT89S52

Gambar IC mikrokontroler AT89S52 ditunjukkan pada gambar 2.1 di bawah ini: Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S52 Universitas Sumatera Utara Konfigurasi dan Deskripsi kaki-kaki mikrokontoler AT89S52 adalah sebagai berikut : 1. VCC Pin 40 Sebagai supply tegangan. 2. GND Pin 20 Ground. 3. Port 0 Pin 39 – Pin 32 Port 0 adalah port dua arah masukankeluaran 8 bit saluran terbuka. Sebagai port keluaran, tiap kaki dapat menerima masukan TTL. Ketika logika 1 dimasukkan ke kaki-kaki port 0, kaki-kaki dapat digunakan sebagai masukan impedansi tinggi. Port 0 juga dapat diatur sebagai bus alamatdata saat mengakses program dan data dari memori luar. Pada mode ini port 0 memiliki pull-up internal. Port 0 juga menerima byte-byte kode saat pemrograman Flash dan mengeluarkan byte kode saat verifikasi. Pull-up eksternal diperlukan saat memverifikasi program. 4. Port 1 Pin 1 – Pin 8 Port 1 adalah port dua arah masukankeluaran 8 bit dengan pull-up internal. Sebagai tambahan, P1.0 dan P1.1 dapat diatur sebagai pewaktupencacah-2 eksternal masukan pencacah P1.0T2 dan pewaktupencacah-2 masukan pemicu P1.1T2EX. Port 1 juga menerima byte-byte alamat saat pemrograman dan verifikasi Flash. 5. Port 2 Pin 21 – Pin 28 Port 2 adalah port masukankeluaran dua arah 8 bit dengan pull-up internal. Port 2 juga menerima bit-bit alamat dan beberapa sinyal kendali saat pemrograman dan verifikasi Flash. Universitas Sumatera Utara 6. Port 3 Pin 10 – Pin 17 Port 3 adalah port masukankeluaran dua arah 8 bit dengan pull-up internal. Port 3 juga menyediakan fasilitas bebagai fungsi khusus dari AT89C51. Port 3 juga menerima beberapa sinyal kendali saat pemrograman dan verifikasi Flash. Port 3 mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut : Tabel 2.2 Fungsi Pin pada Port 3 PIN NAMA FUNGSI ALTERNATIF P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INTO INT1 TO T1 WR RD Untuk menerima data port serial Untuk mengirim data port serial Interupsi eksternal 0 Interupsi eksternal 1 Input eksternal waktupencacah 0 Input eksternal waktupencacah 1 Jalur menulis memori data eksternal Jalur membaca memori data eksternal 7. RST Pin 9 Masukan reset. Masukan tinggi pada kaki ini selama dua siklus instruksi mesin akan me-reset perangkat. 8. ALEPROG Pin 30 Address Latch Enable ALE adalah pulsa keluaran untuk mengunci bit rendah dari alamat saat mengakses memori eksternal. Kaki ini juga digunakan sebagai masukan pulsa PROG saat pemrograman Flash. 9. PSEN Pin 29 Universitas Sumatera Utara Program Store Enable PSEN digunakan untuk mengakses memori program eksternal. 10. EAVpp External Access Enable Pin 31 Pada kondisi low, EA akan berfungsi menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, EA akan berfungsi menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat memprogram Flash, pin ini akan mendapat tegangan 12 V. 11. XTAL1 Pin 19 Masukan inverting pembalikan penguat osilator dan masukan untuk operasi rangkaian clock denyut internal. 12. XTAL2 Pin 18 Keluaran dari inverting pembalikan penguat osilator.

2.2. Perangkat Lunak