BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Perangkat keras
2.2 Arsitektur mikrokontroler AT89S8253
Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontoler 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 missal dalam
jumlah banyak sehingga harga menjadi lebih murah dibandingkan mikroprosesor. Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontelor 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 computer PC yang harus dipasang disamping 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 system 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
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. Pada sistem komputer
perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka
perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Pada mikrokontroler perbandingan ROM dan RAM-nya besar, artinya program control 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
2.2.1 Kontruksi AT89S8253
Mikrokontrol AT89S8253 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 AT89S8253 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan
frekuensi maksimum 24 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, dimana memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda yaitu :
1. Read Only Memory ROM yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan
MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam.
2. Random Access Memori RAM isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam
bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal. Progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler
dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi
PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM Ultra Violet Eraseable
Universitas Sumatera Utara
Progamble ROM yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.
Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program AT89S8253 adalah Flash PEROM. Program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat
bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S8253 Flash PEROM Programmer. Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S8253 sebesar 128 byte, meskipun
hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. Sarana inputouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasa. AT89S8253
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.
AT89S8253 dilengkapi UART Universal Asyncronous ReceiverTransmiter yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data
seri RXD dan TXD diletakan berhimpitan dengan P1.0 dan P1.1 di kaki nomor 2 dan 3, 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.
AT89S8253 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.
Universitas Sumatera Utara
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.
2.2.2 SFR register fungsi khusus pada keluarga 53
Sekumpulan SFR atau Special Function Register yang terdapat pada mikrokontroler Atmel Keluarga 51 ditunjukan pada gambar I.01. 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 ‘O’ dan nilai aktifnya adalah ‘1’. Berikut
akan dijelaskan secara singkat SFR-SFR beserta fungsinya:
Universitas Sumatera Utara
8 Bytes F8
F0 B
F7 E8
EF E0
ACC E7
D8 DF
D0 PSW
D7 C8
T2CON T2MOD
RCAP2L RCAP2H
TL2 TH2
CF C0
C7 B8
IP BF
B0 P3
B7 A8
IE A0
P2 A7
98 SCON
SBUF 9F
90 P1
97 88
TCON TMOD
TLO TL1
THO TH1
8F 80
PO SP
DPL DPH
PCON 87
Tabel 2.1 Peta Register Fungsi Khusus – SFR Special Function Register
AT89S8253
Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S8253
Universitas Sumatera Utara
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S8253 :
VCC Pin 40
Suplai tegangan
GND Pin 20
Ground
Port 0 Pin 39-Pin 32
Port 0 dapat berfungsi sebagai IO biasa, low order multiplex addressdata ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming. Pada fungsi 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 fungsi sebagai low order multiplex addressdata, por ini akan mempunyai internal pull up.
Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.
Port 2 Pin 21 – pin 28
Port 2 berfungsi sebagai IO biasa atau high order address pada saat mengaksememori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan 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.
Port 3 Pin 10 – pin 17
Port 3 merupakan 8 bit port IO dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing yaitu sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
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 menulis untuk eksternal data memori
P3.7 pin 17 RD untuk membaca eksternal data memori
Tabel 2.2 fungsi pin pada port 3
RST pin 9 Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.
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 progam PROG
selama memprogam Flash.
PSEN pin 29
Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal.
EA pin 31
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika
kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada
Universitas Sumatera Utara
memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12
Volt. XTAL1 pin 19
Input untuk clock internal.
XTAL2 pin 18
Output dari osilator.
2.3 Perangkat lunak