RPP Sistem Kontrol Terprogram Kls XI 7
RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN
(RPP)
Satuan Pendidikan
:
SMK Negeri 1 Kota Cirebon
Tahun Pelajaran :
2014/2015
Kelas/Semester :
XI/3
Program Keahlian:
Teknik Ketenagalistrikan
Paket Keahlian : Teknik Otomasi Industri
Mata Pelajaran :
Sistem Kontrol Terprogram
Alokasi Waktu
:
6 jp (1 x 6 jp)
Materi Pokok : Dasar-dasar mikrokontroller
(1)Pengertian mikrokontroller V.S. mikroprosesor,
(2)Prinsip dan operasi,
(3)konfigurasi, jenis mikrokontroller,
(4)Lay Out dan Blok diagram mikrokontroller,
(5)arsitektur mikrokontroller (Bus data dan alamat,
Pembacaan dan penulisan memory, memory dan
perluasan kapasitas memory), clock, register, interupsi,
Timer/Counter
Pertemuan ke : 7
A.Kompetensi Inti
1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab,
peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan
proaktif, dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai
permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial
dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam
pergaulan dunia.
3. Memahami, menerapkan dan menganalisis pengetahuan faktual,
konseptual, dan prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu
pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dalam wawasan
kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab
fenomena dan kejadian dalam bidang kerja yang spesifik untuk
memecahkan masalah.
4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak
terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara
mandiri, dan mampu melaksanakan tugas spesifik di bawah pengawasan
langsung
B.Kompetensi Dasar
1. Menyadari sempurnanya konsep Tuhan tentang benda-benda
dengan
1 fenomenanya untuk dipergunakan sebagai aturan dalam melaksanakan
pekerjaan di bidang kontrol terprogram
1. Mengamalkan nilai-nilai ajaran agama sebagai tuntunan dalam
2 melaksanakan pekerjaan di bidang kontrol terprogram
2. Mengamalkan perilaku jujur, disiplin, teliti, kritis, rasa ingin tahu, inovatif
1 dan tanggung jawab dalam dalam melaksanakan pekerjaan di bidang
kontrol terprogram.
2. Menghargai kerjasama, toleransi, damai, santun, demokratis, dalam
2 menyelesaikan masalah perbedaan konsep berpikirdalam melakukan tugas
di bidang kontrol terprogram.
2. Menunjukkan sikap responsif, proaktif, konsisten, dan berinteraksi secara
3 efektif dengan lingkungan sosial sebagai bagian dari solusi atas berbagai
permasalahan dalam melakukan pekerjaan di bidang kontrol terprogram.
3. Menentukan program pengendalian system otomasi industry dengan
1
5
4.
5
mikrokontroller.
Indikator :
3.3.1 Mendeskripsikan perbedaan fungsi blok diagram mikroprosesor
dengan mikrokontroller
3.3.2 Menjelaskan konfigurasi mikrokontroler
3.3.3 Menjelaskan prinsip kerja mikrokontroller
3.3.4 Menyebutkan jenis-jenis mikrokontroller
Mengoperasikan rangkaian pengendalian dengan menggunakan
mikrokontroller
Indikator :
4.3.1 Mengidentifikasi jenis mikrokontroler
4.3.2 Menggambarkan konfigurasi pin Mikrokontroller ATMEGA 8535
C.Tujuan Pembelajaran
Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran dasar logika dan digital, peserta
didik mampu:
1. Mendeskripsikan perbedaan fungsi blok diagram mikroprosesor dengan
mikrokontroller sesuai dengan modul secara jujur dan tanggung jawab.
2. Menjelaskan konfigurasi mikrokontroler sesuai dengan modul secara jujur
dan tanggung jawab.
3. Menjelaskan prinsip kerja mikrokontroller sesuai dengan modul secara jujur
dan tanggung jawab.
4. Menyebutkan jenis-jenis mikrokontroller sesuai dengan modul secara jujur
dan tanggung jawab.
5. Mengidentifikasi jenis mikrokontroler sesuai dengan modul secara jujur dan
tanggung jawab.
6. Menggambarkan konfigurasi pin Mikrokontroller ATMEGA 8535 sesuai
dengan modul secara jujur dan tanggung jawab.
D.
Materi Pembelajaran
Perbedaan Mikrokontroler dan Mikroprosesor
Mikroprosesor
Mikroprosesor dalam perkembangan komputer digital disebut sebagai
Central Processing Unit (CPU) yang bekerja sebagai pusat pengolah
dan pengendalian pada sistem komputer mikro. Sebuah mikroprosesor
tersusun dari tiga bagian penting yaitu :
- Arithmetic Logic Unit (ALU) berfungsi menyediakan fungsi pengolahan
- Register Unit (RU) berfungi mengontrol fungsi prosesor
- Control Unit (CU) berfungi penyimpan sementara dalam mikroprosesor
seperti terlihat pada Gambar 1 di bawah ini.
Gambar. Blok Diagram Mikroprosesor
Untuk membangun fungsi sebagai komputer mikro, sebuah mikroprosesor
harus dilengkapi dengan memori, biasanya memori program yang hanya bisa
2
dibaca (Read Only Memory=ROM) dan memori yang bisa dibaca dan ditulisi
(Read Write Memory=RWM), decoder memori, osilator, dan sejumlah peralatan
input output seperti port data seri dan paralel.
Pokok dari penggunaan mikroprosesor adalah untuk mengambil data,
membentuk kalkulasi, perhitungan atau manipulasi data, dan menyimpan hasil
perhitungan pada peralatan penyimpan atau menampilkan hasilnya pada
sebuah monitor atau cetak keras.
Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah komputer mikro dalam satu chip tunggal.
Mikrokontroler memadukan CPU, ROM, RWM, I/O paralel, I/O seri, counter-timer,
dan rangkaian clock dalam satu chip tunggal seperti terlihat pada Gambar 2 di
bawah ini.
Gambar. Blok Diagram Mikrokontroler
Sama halnya dengan mikroprosesor, mikrokontroler adalah piranti yang
dirancang untuk kebutuhan umum. Penggunaan pokok dari mikrokontroler
adalah untuk mengontrol kerja mesin atau sistem menggunakan program yang
disimpan pada sebuah ROM. Untuk melihat perbedaan konsep diantara
mikroprosesor dan mikrokontroler di bawah ini ditunjukan tabel perbandingan
konfigurasi, arsitektur, dan set instruksi diantara mikroprosesor Z-80 CPU
dengan mikrokontroler 8051.
Tabel: Perbedaan Mikrokontroler dan Mikroprosesor
1.
2.
3.
4.
Jumlah
Jumlah
Jumlah
Jumlah
5.
Jumlah PIN I/O
-
6.
7.
8.
9.
10
.
11
.
12
.
13
.
14
.
15
Register 8 bit
Register 16 bit
Ukuran Stack
ROM Internal
20
4
64 K
-
Mikrokontrol
er
8051
40
16
8
2
4 x 8 (A, B, C,
D)
34
2
128
4 K byte
RAM Internal
-
128 Kbyte
Memory External
64 Kbyte
128 Kbyte
Flag
6
4
Timer
0
2
Port Paralel
0
4 x 8 bit
Port Serial
0
1
N
o.
Konfigurasi PIN
PIN
PIN Alamat
PIN Data
PIN Interupt
Mikroproses
or
Z-80 CPU
40
16
8
2
3
Perbandingan Mikrokontroler dan Mikroprosesor bukanlah berarti menunjukkan
bahwa yang satu lebih baik dari yang lainnya. Kedua rancangan tersebut
memiliki penekanan dan tujuan yang berbeda.
KONSEP DASAR MIKROKONTROLER
Dengan memahami bagian-bagian dan fungsi bagian-bagian dari
mikrokontroler secara umum untuk keluarga tertentu merupakan pedoman
pemahaman konsep dasar bagaimana prinsip kerja suatu mikrokontroler.
Deskripsi Mikrokontroler. Pemahaman konsep dasar dari mikrokontroler
ditunjukkan pada Gambar 2.1 Diagram blok mikrokontroler umum.
Gambar Diagram blok mikrokontroler umum
Masing-masing bagian tersebut saling dihubungkan melalui internal bus,
umumnya terdiri dari 3 bus yaitu address bus, data bus, dan control bus.
Masing-masing bagian memiliki fungsi-fungsi :
a.
Register adalah suatu tempat penyimpanan (variabel) bilangan bulat 8
atau 16 bit. Pada umumnya register jumlahnya banyak, masing-masing ada
yang memiliki fungsi khusus dan ada pula yang memiliki kegunaan umum.
Register yang memiliki fungsi khusus misalnya adalah register timer yang
berisi data penghitungan pulsa untuk timer, atau register pengatur mode
operasi counter (pencacah pulsa). Sedangkan register yang bersifat umum
digunakan untuk menyimpan data sementara yang diperlukan untuk proses
penghitungan dan proses operasi mikrokontroler. Register dengan kegunaan
umum dibutuhkan mengingat pada saat yang bersamaan mikrokontroler
hanya mampu melakukan operasi aritmatika atau logika hanya pada satu
atau dua operand saja. Sehingga untuk operasi-operasi yang melibatkan
banyak variabel harus dimanipulasi dengan menggunakan variabel-variabel
register umum.
b. Accumulator merupakan salah satu register khusus yang berfungsi sebagai
operand umum proses aritmetika dan logika.
c. Program Counter merupakan salah satu register khusus yang berfungsi
sebagai pencacah/penghitung eksekusi program mikrokontroler.
d. ALU (Arithmetic and Logic Unit) memiliki kemampuan mengerjakan
proses-proses
aritmatika
(penjumlahan,
pengurangan,
perkalian,
pembagian) dan operasi logika (misalnya AND, OR, XOR, NOT) terhadap
bilangan bulat 8 atau 16 bit.
e. Clock Circuits mikrokontroler adalah rangkaian logika sekuensial, dimana
proses kerjanya berjalan melalui sinkronisasi clock. Karenanya diperlukan
clock circuits yang menyediakan clock bagi seluruh bagian rangkaian.
f. Internal ROM (Read Only Memory) merupakan memori penyimpan data
yang isinya tidak dapat diubah atau dihapus (hanya dapat dibaca). ROM
biasanya diisi dengan program untuk menjalankan mikrokontroler segera
setelah power dinyalakan, dan berisi data-data konstanta yang diperlukan
oleh program. Isi ROM tidak dapat hilang walaupun power dimatikan.
4
g.
Internal RAM (Random Access Memory) merupakan
memori
penyimpan data yang isinya dapat diubah atau dihapus. RAM biasanya berisi
data-data variabel dan register. Data yang tersimpan pada RAM bersifat
hilang jika catu daya yang terhubung padanya dimatikan.
h. Stack Pointer adalah bagian dari RAM yang memiliki metode penyimpanan
dan pengambilan data secara khusus. Data yang disimpan dan dibaca tidak
dapat dilakukan dengan metode acak. Karena data yang masuk ke dalam
stack pada urutan yang terakhir adalah data yang pertama kali dibaca
kembali. Stack Pointer berisi offset dimana posisi data stack yang terakhir
masuk (atau yang pertama kali dapat diambil).
i. I/O (input/output) Ports merupakan sarana yang dipergunakan oleh
mikrokontroler untuk mengakses peralatan-peralatan lain di luar dirinya,
berupa pin-pin yang dapat berfungsi untuk mengeluarkan data digital
ataupun menginputkan data.
j. Interrupt circuits adalah rangkaian yang memiliki fungsi untuk
mengendalikan sinyal-sinyal interupsi baik internal maupun eksternal.
Adanya sinyal interupsi akan menghentikan eksekusi normal program
mikrokontroler untuk selanjutnya menjalankan sub-program untuk melayani
interupsi tersebut.
Diagram blok tersebut tidaklah selalu sama untuk setiap jenis
mikrokontroler. Beberapa mikrokontroler menyertakan rangkaian ADC
(Analog to Digital Converter) di dalamnya, ada pula yang menyertakan port
I/O serial di samping port I/O paralel yang sudah ada.
Cara Kerja Mikrokontroler
Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan ter
dalam pengontrolan robot. Seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler
dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah.
Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor)
ATmega8535 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set
Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan
satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program. Secara umum,
AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, keluarga
AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi
arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.
Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap.
Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal,
EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator, dll (M.Ary Heryanto,
2008). Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar
mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat
mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega8535.
Prinsip kerja mikrokontroler adalah :
a.
Berdasarkan nilai yang berada pada register Program Counter,
mikrokontroler mengambil data pada ROM dengan address sebagaimana
nilai yang tertera pada Program Counter. Selanjutnya Program Counter
ditambah nilainya dengan 1 (increment) secara otomatis. Data yang diambil
tersebut adalah urutan instruksi program pengendali mikrokontroler yang
sebelumnya telah dibuat oleh pemakai.
b. Instruksi tersebut diolah dan dijalankan. Proses pengerjaan bergantung
pada jenis instruksi: bisa membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM,
isi port atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan
data.
c. Program Counter telah berubah nilainya (baik karena penambahan otomatis
sebagaimana pada langkah 1 di atas atau karena pengubahan pada langkah
b. Selanjutnya yang dilakukan mikrokontroler adalah mengulang kembali
siklus ini pada langkah 1. Demikian seterusnya hingga power dimatikan.
5
Dari pengertian di atas dapat disimpulkan bahwa pada dasarnya unjuk
kerja mikrokontroler sangatlah bergantung pada urutan instruksi yang
dijalankannya, yaitu program yang ditulis di ROM.
Dengan membuat program yang bermacam-macam, maka tentunya
mikrokontroler dapat mengerjakan proses yang bermacam-macam pula.
Fasilitas-fasilitas yang ada misalnya timer/counter, port I/O, serial port, Analog
to Digital Converter (ADC) dapat dimanfaatkan oleh program untuk
menghasilkan proses yang diinginkan. Misalnya saja ADC dipergunakan oleh
sebuah mikrokontroler pengendali alat ukur digital untuk mengukur tegangan
sinyal input. Kemudian hasil pembacaan ADC diolah untuk kemudian dikirimkan
ke sebuah display yang terhubung pada port I/O, menampilkan hasil
pembacaan yang telah diolah. Proses pengendalian ADC, pemberian sinyalsinyal yang tepat pada display, kesemuanya dikerjakan secara berurutan pada
program yang ditulis di ROM.
Penulisan
program
mikrokontroler
pada
umumnya
adalah
menggunakan bahasa assembly untuk mikrokontroler yang bersangkutan
(setiap mikrokontroler memiliki instruksi bahasa assembly yang berlainan).
Kemudian dengan bantuan sebuah komputer, bahasa assembly tersebut
diubah menjadi bahasa mesin mikrokontroler, dan disalin ke dalam ROM
mikrokontroler.
Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega8535 adalah
sebagai berikut:
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.
2. ADC internal sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. SRAM sebesar 512 byte.
6. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
7. Port antarmuka SPI
8. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
9. Antarmuka komparator analog.
10. Port USART untuk komunikasi serial.
11. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz.
12. Dan lain-lainnya.
Gambar Arsitektur mikrokontroler Atmega 8535
6
Konstruksi ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program,
memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan
terpisah.
a. Memori program
ATmega8535 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang
terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki
lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian
program boot dan bagian program aplikasi.
b. Memori data
ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang
terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM.
ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang
dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD
atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau
OUT),
dan
512
byte
digunakan
untuk
memori
data
SRAM.
c. Memori EEPROM
ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah
dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat
diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM
Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk
mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data
eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan
dengan mengakses data dari SRAM. ATmega8535 merupakan tipe AVR yang
telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam
mode operasinya, ADC ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single
ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki
konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan
filter derau yang amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan
kebutuhan ADC itu sendiri.
Jenis-Jenis Mikrokontroler
Jenis-Jenis Mikrokontroler secara umum mikrokontroler terbagi menjadi 3
keluarga besar yang ada di pasaran. Setiap keluarga memepunyai cirri khas
dan karekteriktik sendiri sendiri, berikut pembagian keluarga dalam
mikrokontroler:
7
Keluarga MCS51
Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokonktroler CISC buatan
ATMEL. Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock.
Mikrokontroler ini berdasarkan arsitektur Harvard dan meskipun awalnya
dirancang untuk aplikasi mikrokontroler chip tunggal, sebuah mode perluasan
telah mengizinkan sebuah ROM luar 64KB dan RAM luar 64KB diberikan alamat
dengan cara jalur pemilihan chip yang terpisah untuk akses program dan
memori data.
Salah satu kemampuan dari mikrokontroler 8051 adalah pemasukan
sebuah mesin pemroses boolean yang mengijikan operasi logika boolean
tingkatan-bit dapat dilakukan secara langsung dan secara efisien dalam
register internal dan RAM. Karena itulah MCS51 digunakan dalam rancangan
awal PLC (programmable Logic Control).
Contoh :
AT89Sxx
AT89Cxx
AT89C2051
AVR
Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau sering disingkat
AVR merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar
kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis
mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan
instrumentasi.
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan dalam 4 kelas. Pada dasarnya
yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan
fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx,
keluarga ATMega dan AT86RFxx.
PIC
PIC ialah keluarga mikrokontroler tipe RISC buatan Microchip Technology.
Bersumber dari PIC1650 yang dibuat oleh Divisi Mikroelektronika General
Instruments.
Teknologi
Microchip
tidak
menggukana
PIC
sebagai
akronim,melaikan nama brandnya ialah PICmicro. Hal ini karena PIC singkatan
dari Peripheral Interface Controller, tetapi General Instruments mempunyai
akronim PIC1650 sebagai Programmabel Intelligent Computer.
PIC pada awalnya dibuat menggunakan teknologi General Instruments 16
bit CPU yaitu CP1600. * bit PIC dibuat pertama kali 1975 untuk meningkatkan
performa sistem peningkatan pada I/). Saat ini PIC telah dilengkapi dengan
EPROM dan komunikasi serial, UAT, kernel kontrol motor dll serta memori
program dari 512 word hingga 32 word. 1 Word disini sama dengan 1 instruki
bahasa assembly yang bervariasi dari 12 hingga 16 bit, tergantung dari tipe
PICmicro tersebut. Silahkan kunjungi www.microchip.com untuk melihat
berbagai produk chip tersebut.
Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface
Controller. Tetapi pada perkembangannya berubah menjadi Programmable
Intelligent Computer. PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur
Harvard yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh
Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640. Sekarang
Microhip telah mengumumkan pembuatan PIC-nya yang keenam.
PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan para penghobi
ngoprek karena biayanya yang rendah, ketersediaan dan penggunaan yang
luas, database aplikasi yang besar, serta pemrograman (dan pemrograman
ulang) melalui hubungan port serial yang terdapat pada komputer.
Konfigurasi Pin Mikrokontroller AVR ATMega 8535/16/32
8
Konfigurasi pin Mikrokontroler AVR ATMega 8535/16/32 yang memiliki 40
buah pin (kaki), dengan 32 pin diantaranya digunakan sebagai port paralel
.Satu port paralel terdiri dari 8 pin, sehingga jumlah port pada mikrokontroler
adalah 4 port, yaitu port A, port B, port C dan port D. Sebagai contoh adalah
port A memiliki pin antara port A.0 sampai dengan port A.7, demikian
selanjutnya untuk port B, port C, port D. Diagram pin mikrokontroler dapat
dilihat pada gambar berikut:susunannya dapat dilihat pada gambar di bawah
ini.
AVR ATmega8535
AVR
ATmega16/32
Dari gambar di atas dapat dilihat perbedaan dari pin Mikrokontroler AVR
ATMega 8535/16/32, yang terletak pada pin 24 sampai pin ke 27 yang
mempunyai fungsi khusus.
Berikut adalah penjelasan mengenai fungsi dari tiap-tiap pin (kaki) yang
ada pada Mikrokontroler AVR ATMega 8535/16/32:
VCC: (Pin 10) merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
GND: (Pin 11) merupakan pin ground.
Port A (PA0-PA7): (Pin 33-40) merupakan pin I/O dua arah (bi-directional) dan
pin masukan ADC.
Port B (PB0-PB7): (Pin 1-8) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi
khusus, yaitu timer/counter, komparator analog, dan SPI.
Port C (PC0-PC7): (Pin 22-29) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi
khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.
Port D (PD0-PD7): (Pin 14-21) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi
khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC
AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
E. Pendekatan/Model/Metode
o Pendekatan
: Pendekatan saintifik
o Model Pembelajaran : Discovery learning
o Metode
: Paparan, Praktek terbimbing, Diskusi dan Tanya jawab
F. Alat/Media/Sumber Pembelajaran
Alat
9
o Laptop/PC Dekstop
o LKS (Lembar Kerja Siswa)
o Bascom AVR
Media
o LCD projector, Powerpoint.
o Trainer mikrokontroler
o Downloader SP200SE
Sumber Pembelajaran
1. Teknik Digital, mikroprosesor dan mikrokomputer, Lukas Willa.
2. Mengenal Teknik Digital, Deddy Rusmadi.
3. Rangkaian Digital, Muchlas.
4. Data Sheet Komponen
5. Buku referensi dan artikel yang sesuai
G.
Kegiatan Pembelajaran
Alokasi waktu yang disediakan untuk penyajian topik : 1. Pengertian
mikrokontroller V.S. mikroprosesor,
2.
Prinsip dan operasi, 3. konfigurasi, jenis mikrokontroller, 4. Lay Out dan
Blok diagram mikrokontroller,
arsitektur mikrokontroller (Bus data dan alamat, Pembacaan dan penulisan
memory, memory dan perluasan kapasitas memory), clock, register, interupsi,
Timer/Counter, 5. ulangan harian materi pertemuan 3 - 6 (45 menit)
Pertemuan 7: Software compiler Bascom ( Menginstal, menulis,
mesnimulasikan program)
Alokasi
Kegiatan
Deskripsi Kegiatan
Waktu
Pendahul 1.
Siswa dan guru bersama-sama memulai
15
uan
pembelajaran dengan berdo’a.
menit
2.
Siswa merespon salam dan pertanyaan dari guru
berhubungan dengan kesiapan belajar.
3.
Siswa menerima informasi tentang keterkaitan
kebutuhan industri dengan pembelajaran yang akan
dilaksanakan.(apersepsi)
4.
Siswa menerima informasi tentang penilaian yang
akan dilaksanakan terkait Penerapan Rangkaian Digital
(45 menit), kompetensi dan materi yang akan dipelajari,
langkah pembelajaran dan penggunaan mikrokontroler
dalam sistem otomasi.
Inti
Fase 1:
Stimulation (Pemberian rangsangan)
Siswa memperhatikan dan mencatat penjelasan tentang.
Pengertian dan perbedaan mikrokontroller V.S.
mikroprosesor, Prinsip dan operasi, konfigurasi, jenis
mikrokontroller, Lay Out dan Blok diagram mikrokontroller,
arsitektur mikrokontroller (Bus data dan alamat,
Pembacaan dan penulisan memory, memory dan
perluasan kapasitas memory), clock, register, interupsi,
Timer/Counter
Mengamati. Guru mengajukan pertanyaan mengenai
perbedaan setiap konfigurasi pin keluarga mikrokontroler
untuk memicu sikap berfikir teliti dan kritis siswa
(Menanya)
Fase 2: Problem statement (pertanyaan/identifikasi
masalah)
Guru memberikan orientasi masalah tentang perbedaan
setiap keluarga mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC).
45
menit
ulangan
harian
(materi
pertemu
an ke-3
s/d 6)
200
menit
10
Kegiatan
Alokasi
Waktu
Deskripsi Kegiatan
Fase 3: Data collection (pengumpulan data/mencoba)
5.
Peserta didik mecoba browsing tentang perbedaan
keluarga mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC).
(Mengumpulkan informasi/ mencoba).
Fase 4: Data Proccessing (pengolahan data)
6. Peserta didik menganalisis perbedaan mikrokontroler
(MCS51, AVR, dan PIC) berdasarkan konfigurasi pin dan
fitur yang tersedia di setiap keluarga miikrokontroller.
7. Secara berkelompok peserta mendiskusikan
permasalahan yang diajukan mengenai perbedaan
mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC).
(Mengasosiasi/menalar)
Penutup
Fase 5: Generalization (menarik
kesimpulan/generalisasi)
8. Setelah kegiatan praktek selesai, setiap kelompok
secara bergiliran menyerahkan data hasil diskusi
kelompoknya. (Mengkomunikasikan)
9. Siswa mencermati penguatan yang diberikan oleh guru.
10. Guru melakukan tanya jawab dengan siswa untuk
membuat rangkuman materi belajar.
11. Guru memberikan penguatan konsep dari materi
yang diajarkan (Konfirmasi).
12. Guru mengakhiri kegiatan pembelajaran dengan
berdo’a, dan memberikan motivasi untuk tetap
semangat
serta
mengingatkan
siswa
untuk
mempelajari materi baru yang lebih menantang.
10
menit
2. Penilaian
Teknik penilaian
Prosedur penilaian
N
o
1.
2.
: Pengamatan dan Tes Tertulis
:
Aspek yang dinilai
Teknik Penilaian
Waktu Penilaian
Sikap
a. Menunjukkan sikap
jujur dalam kegiatan
mengerjakan
tugas/latihan.
b.
Menunjukkan
sikap disiplin dalam
kegiatan
pembelajaran.
c.Menunjukkan sikap
tanggung jawab
dalam kegiatan
melaksanakan tugas
yang diberikan.
d. Menunjukkan sikap
teliti dalam kegiatan
melaksanakan tugas
yang diberikan.
Pengetahuan
a. Mendeskripsikan
perbedaan fungsi blok
1. Pengamatan/obs
ervasi
Lampiran 1
Selama pembelajaran
dan saat diskusi
Dilakukan diakhir
2. Penilaian
antar
semester 1 peserta
teman
didik dinilai oleh 5
Lampiran 2
peserta didik lainnya
3. Penilaian diri
Lampiran 3
4. Jurnal
Lampiran 4
1. Tes tertulis
Lampiran 5
Dilakukan diakhir
semester
Selama pembelajaran
dan saat diskusi
Mengerjakan soal
setelah selesai
11
N
o
Aspek yang dinilai
Teknik Penilaian
diagram
mikroprosesor dengan
mikrokontroller
b. Menjelaskan
konfigurasi
mikrokontroler
c. Menjelaskan prinsip
kerja mikrokontroller
d. Menyebutkan jenisjenis mikrokontroller
3. Keterampilan
a. Mengidentifikasi jenis
mikrokontroler
b. Menggambarkan
konfigurasi pin
Mikrokontroller
ATMEGA 8535.
Waktu Penilaian
pembelajaran
1. Praktik
Lampiran 6
2. Portofolio
Lampiran 7
Penyelesaian tugas
(baik individu maupun
kelompok) pada saat
melakukan praktik di
lab
Pada saat diskusi dan
menyusun laporan
LAMPIRAN 1
LEMBAR PENGAMATAN PENILAIAN SIKAP
PENILAIAN OBSERVASI
N
o
Nama Siswa/
Kelompok
Jujur
Disiplin
Tanggu
ng
Jawab
teliti
Nila
i
Akh
ir
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
1
0.
1
1.
1
2.
1
3.
1
4.
1
5.
12
1
6.
1
7.
1
8.
1
9.
2
0.
2
1.
2
2.
2
3.
2
4.
2
5.
2
6.
2
7.
2
8.
2
9.
3
0.
3
1.
3
2.
3
3.
3
4.
3
5.
Keterangan:
4 = jika
3 = jika
2 = jika
1 = jika
empat indikator terlihat
tiga indikator terlihat
dua indikator terlihat
satu indikator terlihat
Indikator Penilaian Sikap:
Jujur
a. Menyampaikan sesuatu berdasarkan keadaan yang sebenarnya
b. Tidak menutupi kesalahan yang terjadi
c. Tidak mencontek atau melihat data/pekerjaan orang lain
d. Mencantumkan sumber belajar dari yang dikutip/dipelajari
Disiplin
a. Tertib mengikuti instruksi
b. Mengerjakan tugas tepat waktu
c. Tidak melakukan kegiatan yang tidak diminta
13
d. Tidak membuat kondisi kelas menjadi tidak kondusif
Tanggung Jawab
a Melaksanakan tugas secara teratur.
b Peran serta aktif dalam kegiatan diskusi kelompok
c Mengajukan usul pemecahan masalah.
d Mengerjakan tugas sesuai yang ditugaskan
Teliti
a. Mengerjakan tugas dengan baik dan benar
b. Memanfaatkan bahan praktek dengan efektif dan efisien
c. Membaca parameter alat ukur dengan benar
d. Menggunakan peralatan praktek sesuai SOP
Nilai akhir sikap diperoleh dari modus (skor yang paling sering muncul)
dari keempat aspek sikap di atas.
Kategori nilai sikap:
a. Sangat baik jika memperoleh nilai akhir 4
b. Baik jika memperoleh nilai akhir 3
c. Cukup jika memperoleh nilai akhir 2
d. Kurang jika memperoleh nilai akhir 1
Cirebon, … ………….. 2014
Guru Mata Pelajaran
MOCH. TAPSIR, S.Pd
NIP. 19760323 200902 1 004
14
LAMPIRAN 2
LEMBAR PENILAIAN SIKAP
PENILAIAN TEMAN SEBAYA
Petunjuk
Berilah tdi ceklist (V) pada pilihan yang paling menggambarkan kondisi teman
sejawat kamu dalam kurun waktu 2 minggu terakhir
Nama Teman yang dinilai.........
N
o
1.
2.
3.
4.
5.
Aspek Penilaian
4
3
2
1
Siswa menunjukkan kerjasama dalam
mengerjakan tugas kelompok
Siswa menerima pendapat orang lain yang
diekspresikan dengan pernyataan mau menerima
atau mengharap orang lain memberikan
pendapat
Siswa menerima kritikan. yang diekspresikan
dengan pernyataan mau menerima atau
mengharap orang lain memberikan masukan
Sopan dan santun dalam memberikan kritikan
kepada siswa lain yang diekspresikan dengan
cara meminta kesempatan dan rela jika
pendapatnya tidak diterima
Kerelaan membantu teman yang lain yang
mengalami kesulitan dalam mengemukakan
pendapat yang diekspresikan dengan mendorong
atau memberikan kesempatan teman untuk
berpendapat
Keterangan:
4 = jika selalu dilakukan
3 = jika sering dilakukan
2 = jika jarang dilakukan
1 = jika tidak pernah dilakukan
Nilai akhir sikap diperoleh dari modus (skor yang paling sering muncul)
dari keempat aspek sikap di atas.
Kategori nilai sikap:
a. Sangat baik jika memperoleh nilai akhir 4
b. Baik jika memperoleh nilai akhir 3
c. Cukup jika memperoleh nilai akhir 2
d. Kurang jika memperoleh nilai akhir 1
Cirebon, … ………….. 2014
Guru Mata Pelajaran
MOCH. TAPSIR, S.Pd
NIP. 19760323 200902 1 004
15
LAMPIRAN 3
LEMBAR PENILAIAN SIKAP
PENILAIAN DIRI
PENILAIAN DIRI
Nama
: …………………………….…………...
Untuk pertanyaan 1 sampai dengan 7, tulis masing-masing huruf
sesuai dengan pendapatmu!
A = Selalu (4)
B = Sering (3)
C = Jarang (2)
D = Tidak pernah (1)
____
1
Saya bekerja-sama dalam menyelesaikan tugas kelompok
_
____ Saya menunjukkan sikap disiplin dalam menyelesaikan
2
_
tugas individu maupun kelompok
____ Saya menunjukkan rasa percaya diri dalam mengemukakan
3
_
gagasan, bertanya, atau menyajikan hasil diskusi
____ Saya berusaha untuk berpikir kritis dalam mempelajari
4
_
penggunaan mikrokontroler dalam ketenagalistrikan
____ Saya bertanggung-jawab terhadap tugas-tugas yang
5
_
diberikan, baik dalam tugas individu maupun kelompok
____ Saya berusaha untuk selalu jujur dalam mengerjakan soal6
_
soal latihan maupun saat ulangan/evaluasi
____ Saya memiliki rasa ingin tahu berkaitan dengan materi yang
7
_
disampaikan
Cirebon, … ………….. 2014
Guru Mata Pelajaran
MOCH. TAPSIR, S.Pd
NIP. 19760323 200902 1 004
16
LAMPIRAN 4
LEMBAR PENILAIAN JURNAL
Nam
a
Kela
s
No
: ……………………………………………….
: ………………
Hari / Tanggal
Sikap/Perilaku
Negati
Positif
f
Keterangan
1
2
3
4
5
6
Ket :
1. Ceklist () sikap/perilaku yang dilakukan siswa
2. Isi keterangan dengan deskripsi sikap perilaku siswa
Cirebon, … ………….. 2014
Guru Mata Pelajaran
MOCH. TAPSIR, S.Pd
NIP. 19760323 200902 1 004
17
LAMPIRAN 5
LEMBAR TES TULIS
Penilaian Pengetahuan
Tes Tertulis (Post Test)
1. Berdasarkan fungsi dan blok diagramnya, jelaskan perbedaan antara
mikroprocessor dengan mikrokontroler !
2. Jelaskan fungsi konfigurasi mikrokontroler di bawah ini :
- Register
- Accumulator
- Program Counter.
- ALU (Arithmetic and Logic Unit)
- Clock Circuits
- Internal ROM (Read Only Memory)
- Internal RAM (Random Access Memory)
- Stack Pointer
- I/O (input/output) Ports
- Interrupt circuits
3. Jelaskan proinsip kerja mokrokontroler secara umum !
4. Sebutkan jenis mikrokontroller desertai contohnya
5. Gambarkan konfigurasi/fiungsi pin mikrokontroller atmega 8535 !
Teknik Penskoran
Nom
Pensko
or
Langkah penyelesaian
ran
Soal
Mikroprosesor
berfungsi
sebagai
pusat
pengolah
6
1.
dan pengendalian pada sistem komputer mikro. Sebuah
mikroprosesor tersusun dari tiga bagian penting yaitu :
- Arithmetic Logic Unit (ALU) berfungsi menyediakan
fungsi pengolahan
- Register Unit (RU) berfungi mengontrol fungsi prosesor
- Control Unit (CU) berfungi penyimpan sementara dalam
mikroprosesor
Blok diagram mikroprocessor digambarkan seperti di bawah
ini.
Mikrokontroler adalah komputer mikro dalam satu chip
tunggal yang memadukan fungsi CPU, ROM, RWM, I/O
paralel, I/O seri, counter-timer, dan rangkaian clock Blok
diagram Mikrokontroler digambarkan seperti di bawah ini.
18
Fungsi mikrokontroler adalah untuk mengontrol kerja
mesin atau sistem menggunakan program yang disimpan
pada sebuah ROM.
2.
Fungsi konfigurasi mikrokontroler :
a. Register secara umum digunakan untuk menyimpan
data
sementara
yang
diperlukan untuk
proses
penghitungan dan proses operasi mikrokontroler. Register
yang memiliki fungsi khusus misalnya adalah register
timer yang berisi data penghitungan pulsa untuk timer,
atau register pengatur mode operasi counter (pencacah
pulsa.
b. Accumulator merupakan salah satu register khusus
yang berfungsi sebagai operand umum proses aritmetika
dan logika.
c. Program Counter merupakan salah satu register
khusus yang berfungsi sebagai pencacah/penghitung
eksekusi program mikrokontroler.
d. ALU
(Arithmetic
and
Logic
Unit) berfungsi
mengerjakan proses-proses aritmatika (penjumlahan,
pengurangan, perkalian, pembagian) dan operasi logika
(misalnya AND, OR, XOR, NOT) terhadap bilangan bulat
8 atau 16 bit.
e. Clock Circuits mikrokontroler adalah rangkaian logika
sekuensial, berfungsi mensinkronkan proses kerja
mikrokontroler.
f. Internal ROM (Read Only Memory) merupakan
memori penyimpan data yang isinya tidak dapat diubah
atau dihapus (hanya dapat dibaca) walaupun power
dimatikan. ROM biasanya diisi dengan program untuk
menjalankan mikrokontroler segera setelah power
dinyalakan, dan berisi data-data konstanta yang
diperlukan oleh program.
g.
Internal
RAM (Random
Access
Memory)
merupakan memori penyimpan data yang isinya dapat
diubah atau dihapus. RAM biasanya berisi data-data
variabel dan register. Data yang tersimpan pada RAM
bersifat hilang jika catu daya yang terhubung padanya
dimatikan.
h. Stack Pointer adalah bagian dari RAM yang memiliki
metode penyimpanan dan pengambilan data secara
khusus secara berurutan. Stack Pointer berisi offset
dimana posisi data stack yang terakhir masuk (atau
yang pertama kali dapat diambil).
i. I/O (input/output) Ports berfungsiuntuk mengakses
peralatan-peralatan lain di luar, berupa pin-pin yang
dapat berfungsi untuk mengeluarkan data digital
ataupun menginputkan data.
j. Interrupt circuits berfungsi untuk mengendalikan
sinyal-sinyal interupsi baik internal maupun eksternal.
8
19
3.
Adanya sinyal interupsi akan menghentikan eksekusi
normal program mikrokontroler untuk selanjutnya
menjalankan sub-program untuk melayani interupsi
tersebut.
Prinsip kerja mikrokontroler adalah :
a.
Berdasarkan nilai yang berada pada register Program
Counter, mikrokontroler mengambil data pada ROM
dengan address sebagaimana nilai yang tertera pada
Program
Counter.
Selanjutnya
Program
Counter
ditambah nilainya dengan 1 (increment) secara otomatis.
Data yang diambil tersebut adalah urutan instruksi
program pengendali mikrokontroler yang sebelumnya
telah dibuat oleh pemakai.
b. Instruksi tersebut diolah dan dijalankan. Proses
pengerjaan bergantung pada jenis instruksi: bisa
membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi
port atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan
pengubahan data.
c. Program Counter telah berubah nilainya (baik karena
penambahan otomatis sebagaimana pada langkah 1 di atas
atau karena pengubahan pada langkah b. Selanjutnya yang
dilakukan mikrokontroler adalah mengulang kembali siklus
ini pada langkah 1. Demikian seterusnya hingga power
dimatikan.
4.
Jeinis-jenis mikrokontroller :
5.
- Keluarga MCS51
Contoh : AT89Sxx, AT89Cxx, AT89C2051
- AVR (Alv and Vegard’s Risc processor)
Contoh : keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga
ATMega dan AT86RFxx.
- PIC (Programmable Intelligent Computer)
Contoh : PIC 16F877A, PIC1650, PIC1640.
Gambar konfigurasi IC ATMEGA 8535
4
8
4
Konfigurasi pin Mikrokontroler AVR ATMega 8535/16/32 :
- 32 pin port terbagi dalam 4 bagian (@8 pin) masing 4
port, yaitu port A (A.0 – A.7), port B (B.0 – B.7), port C
20
-
(C.0 – C.7), dan port D (D.0 – D.7)
5 pin Power DC ( Vcc, GND, GND, ARef, Avcc)
1 pin Reset
2 Clock (Crystal
Jumlah skor
Nilai
Nilai yang diperoleh siswa =
30
100
jumlah skor yang diperoleh
×100
jumlah bobot skor
LAMPIRAN 6
LEMBAR PENILAIAN KINERJA
Penilaian Kinerja Praktikum
No
Nama Siswa
Membaca
Kode IC
Keterampilan
Menentukan
mikrokontrolle
r
Menentukan
tata letak pin
IC
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
21
Sko
r
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
Keterangan:
C : Kurang Terampil (1)
B : Terampil (3)
A : Sangat Terampil (5)
Penilaian Keterampilan=
Jumlah Skor
x 100
Total Skor Maksimal
Penilaian Hasil Praktek
N
o
Nama Siswa
Keterampilan
Kecermatan Gambar konfigurasi
IC
Skor
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10
.
11
22
.
12
.
13
.
14
.
15
.
16
.
17
.
18
.
19
.
20
.
21
.
22
.
23
.
24
.
25
.
26
.
27
.
28
.
29
.
30
.
31
.
32
.
33
.
34
.
35
.
23
36
.
Keterangan:
C
: Kurang Terampil (1)
B
: Terampil (3)
A
: Sangat Terampil (5)
Penilaian Keterampilan=
Jumlah Skor
x 100
Total Skor Maksimal
LAMPIRAN 7
PENILAIAN PORTOFOLIO
Jenis Portofolio : Kumpulan Hasil Tugas individu atau Kelompok
Tujuan Portofolio :
Memantau perkembangan kemampuan
keterampilan siswa untuk dapat perbedaan keluarga
mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC)
Tugas :
1. Buat rangkuman tentang perbedaan fitur dan konfigurasi keluarga
mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC ).
2. Simpan setiap tugas yang diberikan ke dalam map individu siswa
3. Batas waktu pengumpulan tugas adalah di pertemuan terakhir.
Pedoman Penskoran
Skor
Maksimal
-Kriteria
Siswa menyimpan semua tugas yang telah dikerjakan
dengan lengkap, dan tugas dikerjakan dengan benar,
serta dikumpulkan tepat waktu
Siswa menyimpan tugas-tugas yang telah dikerjakan,
dan sebagian besar benar tapi kurang lengkap, serta
dikumpulkan tepat waktu
Siswa menyimpan tugas-tugas yang telah dikerjakan,
namun sebagian besar salah, kurang lengkap, dan
tidak dikumpulkan tepat waktu
Siswa menyimpan tugas-tugas yang telah dikerjakan,
namun tugas yang dikerjakan salah, dan kurang
lengkap, serta tidak dikumpulkan tepat waktu
Siswa tidak menyimpan satu pun tugas-tugas yang
diberikan karena tidak pernah mengumpulkan tugas
4
3
2
1
0
LEMBAR PENILAIAN PORTOFOLIO
Nama siswa/Kelompok
Kelas
Semester/Tahun Pelajaran
:
:
:
Tdi Tangan
N
o
Jenis Tugas
KD
Nilai
Peserta
Didik
Guru
Keterangan
(Tgl
Pengumpul
an)
1
.
24
2
.
3
.
4
.
5
.
25
(RPP)
Satuan Pendidikan
:
SMK Negeri 1 Kota Cirebon
Tahun Pelajaran :
2014/2015
Kelas/Semester :
XI/3
Program Keahlian:
Teknik Ketenagalistrikan
Paket Keahlian : Teknik Otomasi Industri
Mata Pelajaran :
Sistem Kontrol Terprogram
Alokasi Waktu
:
6 jp (1 x 6 jp)
Materi Pokok : Dasar-dasar mikrokontroller
(1)Pengertian mikrokontroller V.S. mikroprosesor,
(2)Prinsip dan operasi,
(3)konfigurasi, jenis mikrokontroller,
(4)Lay Out dan Blok diagram mikrokontroller,
(5)arsitektur mikrokontroller (Bus data dan alamat,
Pembacaan dan penulisan memory, memory dan
perluasan kapasitas memory), clock, register, interupsi,
Timer/Counter
Pertemuan ke : 7
A.Kompetensi Inti
1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab,
peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan
proaktif, dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai
permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial
dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam
pergaulan dunia.
3. Memahami, menerapkan dan menganalisis pengetahuan faktual,
konseptual, dan prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu
pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dalam wawasan
kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab
fenomena dan kejadian dalam bidang kerja yang spesifik untuk
memecahkan masalah.
4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak
terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara
mandiri, dan mampu melaksanakan tugas spesifik di bawah pengawasan
langsung
B.Kompetensi Dasar
1. Menyadari sempurnanya konsep Tuhan tentang benda-benda
dengan
1 fenomenanya untuk dipergunakan sebagai aturan dalam melaksanakan
pekerjaan di bidang kontrol terprogram
1. Mengamalkan nilai-nilai ajaran agama sebagai tuntunan dalam
2 melaksanakan pekerjaan di bidang kontrol terprogram
2. Mengamalkan perilaku jujur, disiplin, teliti, kritis, rasa ingin tahu, inovatif
1 dan tanggung jawab dalam dalam melaksanakan pekerjaan di bidang
kontrol terprogram.
2. Menghargai kerjasama, toleransi, damai, santun, demokratis, dalam
2 menyelesaikan masalah perbedaan konsep berpikirdalam melakukan tugas
di bidang kontrol terprogram.
2. Menunjukkan sikap responsif, proaktif, konsisten, dan berinteraksi secara
3 efektif dengan lingkungan sosial sebagai bagian dari solusi atas berbagai
permasalahan dalam melakukan pekerjaan di bidang kontrol terprogram.
3. Menentukan program pengendalian system otomasi industry dengan
1
5
4.
5
mikrokontroller.
Indikator :
3.3.1 Mendeskripsikan perbedaan fungsi blok diagram mikroprosesor
dengan mikrokontroller
3.3.2 Menjelaskan konfigurasi mikrokontroler
3.3.3 Menjelaskan prinsip kerja mikrokontroller
3.3.4 Menyebutkan jenis-jenis mikrokontroller
Mengoperasikan rangkaian pengendalian dengan menggunakan
mikrokontroller
Indikator :
4.3.1 Mengidentifikasi jenis mikrokontroler
4.3.2 Menggambarkan konfigurasi pin Mikrokontroller ATMEGA 8535
C.Tujuan Pembelajaran
Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran dasar logika dan digital, peserta
didik mampu:
1. Mendeskripsikan perbedaan fungsi blok diagram mikroprosesor dengan
mikrokontroller sesuai dengan modul secara jujur dan tanggung jawab.
2. Menjelaskan konfigurasi mikrokontroler sesuai dengan modul secara jujur
dan tanggung jawab.
3. Menjelaskan prinsip kerja mikrokontroller sesuai dengan modul secara jujur
dan tanggung jawab.
4. Menyebutkan jenis-jenis mikrokontroller sesuai dengan modul secara jujur
dan tanggung jawab.
5. Mengidentifikasi jenis mikrokontroler sesuai dengan modul secara jujur dan
tanggung jawab.
6. Menggambarkan konfigurasi pin Mikrokontroller ATMEGA 8535 sesuai
dengan modul secara jujur dan tanggung jawab.
D.
Materi Pembelajaran
Perbedaan Mikrokontroler dan Mikroprosesor
Mikroprosesor
Mikroprosesor dalam perkembangan komputer digital disebut sebagai
Central Processing Unit (CPU) yang bekerja sebagai pusat pengolah
dan pengendalian pada sistem komputer mikro. Sebuah mikroprosesor
tersusun dari tiga bagian penting yaitu :
- Arithmetic Logic Unit (ALU) berfungsi menyediakan fungsi pengolahan
- Register Unit (RU) berfungi mengontrol fungsi prosesor
- Control Unit (CU) berfungi penyimpan sementara dalam mikroprosesor
seperti terlihat pada Gambar 1 di bawah ini.
Gambar. Blok Diagram Mikroprosesor
Untuk membangun fungsi sebagai komputer mikro, sebuah mikroprosesor
harus dilengkapi dengan memori, biasanya memori program yang hanya bisa
2
dibaca (Read Only Memory=ROM) dan memori yang bisa dibaca dan ditulisi
(Read Write Memory=RWM), decoder memori, osilator, dan sejumlah peralatan
input output seperti port data seri dan paralel.
Pokok dari penggunaan mikroprosesor adalah untuk mengambil data,
membentuk kalkulasi, perhitungan atau manipulasi data, dan menyimpan hasil
perhitungan pada peralatan penyimpan atau menampilkan hasilnya pada
sebuah monitor atau cetak keras.
Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah komputer mikro dalam satu chip tunggal.
Mikrokontroler memadukan CPU, ROM, RWM, I/O paralel, I/O seri, counter-timer,
dan rangkaian clock dalam satu chip tunggal seperti terlihat pada Gambar 2 di
bawah ini.
Gambar. Blok Diagram Mikrokontroler
Sama halnya dengan mikroprosesor, mikrokontroler adalah piranti yang
dirancang untuk kebutuhan umum. Penggunaan pokok dari mikrokontroler
adalah untuk mengontrol kerja mesin atau sistem menggunakan program yang
disimpan pada sebuah ROM. Untuk melihat perbedaan konsep diantara
mikroprosesor dan mikrokontroler di bawah ini ditunjukan tabel perbandingan
konfigurasi, arsitektur, dan set instruksi diantara mikroprosesor Z-80 CPU
dengan mikrokontroler 8051.
Tabel: Perbedaan Mikrokontroler dan Mikroprosesor
1.
2.
3.
4.
Jumlah
Jumlah
Jumlah
Jumlah
5.
Jumlah PIN I/O
-
6.
7.
8.
9.
10
.
11
.
12
.
13
.
14
.
15
Register 8 bit
Register 16 bit
Ukuran Stack
ROM Internal
20
4
64 K
-
Mikrokontrol
er
8051
40
16
8
2
4 x 8 (A, B, C,
D)
34
2
128
4 K byte
RAM Internal
-
128 Kbyte
Memory External
64 Kbyte
128 Kbyte
Flag
6
4
Timer
0
2
Port Paralel
0
4 x 8 bit
Port Serial
0
1
N
o.
Konfigurasi PIN
PIN
PIN Alamat
PIN Data
PIN Interupt
Mikroproses
or
Z-80 CPU
40
16
8
2
3
Perbandingan Mikrokontroler dan Mikroprosesor bukanlah berarti menunjukkan
bahwa yang satu lebih baik dari yang lainnya. Kedua rancangan tersebut
memiliki penekanan dan tujuan yang berbeda.
KONSEP DASAR MIKROKONTROLER
Dengan memahami bagian-bagian dan fungsi bagian-bagian dari
mikrokontroler secara umum untuk keluarga tertentu merupakan pedoman
pemahaman konsep dasar bagaimana prinsip kerja suatu mikrokontroler.
Deskripsi Mikrokontroler. Pemahaman konsep dasar dari mikrokontroler
ditunjukkan pada Gambar 2.1 Diagram blok mikrokontroler umum.
Gambar Diagram blok mikrokontroler umum
Masing-masing bagian tersebut saling dihubungkan melalui internal bus,
umumnya terdiri dari 3 bus yaitu address bus, data bus, dan control bus.
Masing-masing bagian memiliki fungsi-fungsi :
a.
Register adalah suatu tempat penyimpanan (variabel) bilangan bulat 8
atau 16 bit. Pada umumnya register jumlahnya banyak, masing-masing ada
yang memiliki fungsi khusus dan ada pula yang memiliki kegunaan umum.
Register yang memiliki fungsi khusus misalnya adalah register timer yang
berisi data penghitungan pulsa untuk timer, atau register pengatur mode
operasi counter (pencacah pulsa). Sedangkan register yang bersifat umum
digunakan untuk menyimpan data sementara yang diperlukan untuk proses
penghitungan dan proses operasi mikrokontroler. Register dengan kegunaan
umum dibutuhkan mengingat pada saat yang bersamaan mikrokontroler
hanya mampu melakukan operasi aritmatika atau logika hanya pada satu
atau dua operand saja. Sehingga untuk operasi-operasi yang melibatkan
banyak variabel harus dimanipulasi dengan menggunakan variabel-variabel
register umum.
b. Accumulator merupakan salah satu register khusus yang berfungsi sebagai
operand umum proses aritmetika dan logika.
c. Program Counter merupakan salah satu register khusus yang berfungsi
sebagai pencacah/penghitung eksekusi program mikrokontroler.
d. ALU (Arithmetic and Logic Unit) memiliki kemampuan mengerjakan
proses-proses
aritmatika
(penjumlahan,
pengurangan,
perkalian,
pembagian) dan operasi logika (misalnya AND, OR, XOR, NOT) terhadap
bilangan bulat 8 atau 16 bit.
e. Clock Circuits mikrokontroler adalah rangkaian logika sekuensial, dimana
proses kerjanya berjalan melalui sinkronisasi clock. Karenanya diperlukan
clock circuits yang menyediakan clock bagi seluruh bagian rangkaian.
f. Internal ROM (Read Only Memory) merupakan memori penyimpan data
yang isinya tidak dapat diubah atau dihapus (hanya dapat dibaca). ROM
biasanya diisi dengan program untuk menjalankan mikrokontroler segera
setelah power dinyalakan, dan berisi data-data konstanta yang diperlukan
oleh program. Isi ROM tidak dapat hilang walaupun power dimatikan.
4
g.
Internal RAM (Random Access Memory) merupakan
memori
penyimpan data yang isinya dapat diubah atau dihapus. RAM biasanya berisi
data-data variabel dan register. Data yang tersimpan pada RAM bersifat
hilang jika catu daya yang terhubung padanya dimatikan.
h. Stack Pointer adalah bagian dari RAM yang memiliki metode penyimpanan
dan pengambilan data secara khusus. Data yang disimpan dan dibaca tidak
dapat dilakukan dengan metode acak. Karena data yang masuk ke dalam
stack pada urutan yang terakhir adalah data yang pertama kali dibaca
kembali. Stack Pointer berisi offset dimana posisi data stack yang terakhir
masuk (atau yang pertama kali dapat diambil).
i. I/O (input/output) Ports merupakan sarana yang dipergunakan oleh
mikrokontroler untuk mengakses peralatan-peralatan lain di luar dirinya,
berupa pin-pin yang dapat berfungsi untuk mengeluarkan data digital
ataupun menginputkan data.
j. Interrupt circuits adalah rangkaian yang memiliki fungsi untuk
mengendalikan sinyal-sinyal interupsi baik internal maupun eksternal.
Adanya sinyal interupsi akan menghentikan eksekusi normal program
mikrokontroler untuk selanjutnya menjalankan sub-program untuk melayani
interupsi tersebut.
Diagram blok tersebut tidaklah selalu sama untuk setiap jenis
mikrokontroler. Beberapa mikrokontroler menyertakan rangkaian ADC
(Analog to Digital Converter) di dalamnya, ada pula yang menyertakan port
I/O serial di samping port I/O paralel yang sudah ada.
Cara Kerja Mikrokontroler
Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan ter
dalam pengontrolan robot. Seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler
dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah.
Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor)
ATmega8535 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set
Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan
satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program. Secara umum,
AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, keluarga
AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi
arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.
Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap.
Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal,
EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator, dll (M.Ary Heryanto,
2008). Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar
mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat
mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega8535.
Prinsip kerja mikrokontroler adalah :
a.
Berdasarkan nilai yang berada pada register Program Counter,
mikrokontroler mengambil data pada ROM dengan address sebagaimana
nilai yang tertera pada Program Counter. Selanjutnya Program Counter
ditambah nilainya dengan 1 (increment) secara otomatis. Data yang diambil
tersebut adalah urutan instruksi program pengendali mikrokontroler yang
sebelumnya telah dibuat oleh pemakai.
b. Instruksi tersebut diolah dan dijalankan. Proses pengerjaan bergantung
pada jenis instruksi: bisa membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM,
isi port atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan
data.
c. Program Counter telah berubah nilainya (baik karena penambahan otomatis
sebagaimana pada langkah 1 di atas atau karena pengubahan pada langkah
b. Selanjutnya yang dilakukan mikrokontroler adalah mengulang kembali
siklus ini pada langkah 1. Demikian seterusnya hingga power dimatikan.
5
Dari pengertian di atas dapat disimpulkan bahwa pada dasarnya unjuk
kerja mikrokontroler sangatlah bergantung pada urutan instruksi yang
dijalankannya, yaitu program yang ditulis di ROM.
Dengan membuat program yang bermacam-macam, maka tentunya
mikrokontroler dapat mengerjakan proses yang bermacam-macam pula.
Fasilitas-fasilitas yang ada misalnya timer/counter, port I/O, serial port, Analog
to Digital Converter (ADC) dapat dimanfaatkan oleh program untuk
menghasilkan proses yang diinginkan. Misalnya saja ADC dipergunakan oleh
sebuah mikrokontroler pengendali alat ukur digital untuk mengukur tegangan
sinyal input. Kemudian hasil pembacaan ADC diolah untuk kemudian dikirimkan
ke sebuah display yang terhubung pada port I/O, menampilkan hasil
pembacaan yang telah diolah. Proses pengendalian ADC, pemberian sinyalsinyal yang tepat pada display, kesemuanya dikerjakan secara berurutan pada
program yang ditulis di ROM.
Penulisan
program
mikrokontroler
pada
umumnya
adalah
menggunakan bahasa assembly untuk mikrokontroler yang bersangkutan
(setiap mikrokontroler memiliki instruksi bahasa assembly yang berlainan).
Kemudian dengan bantuan sebuah komputer, bahasa assembly tersebut
diubah menjadi bahasa mesin mikrokontroler, dan disalin ke dalam ROM
mikrokontroler.
Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega8535 adalah
sebagai berikut:
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.
2. ADC internal sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. SRAM sebesar 512 byte.
6. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
7. Port antarmuka SPI
8. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
9. Antarmuka komparator analog.
10. Port USART untuk komunikasi serial.
11. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz.
12. Dan lain-lainnya.
Gambar Arsitektur mikrokontroler Atmega 8535
6
Konstruksi ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program,
memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan
terpisah.
a. Memori program
ATmega8535 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang
terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki
lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian
program boot dan bagian program aplikasi.
b. Memori data
ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang
terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM.
ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang
dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD
atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau
OUT),
dan
512
byte
digunakan
untuk
memori
data
SRAM.
c. Memori EEPROM
ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah
dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat
diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM
Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk
mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data
eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan
dengan mengakses data dari SRAM. ATmega8535 merupakan tipe AVR yang
telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam
mode operasinya, ADC ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single
ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki
konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan
filter derau yang amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan
kebutuhan ADC itu sendiri.
Jenis-Jenis Mikrokontroler
Jenis-Jenis Mikrokontroler secara umum mikrokontroler terbagi menjadi 3
keluarga besar yang ada di pasaran. Setiap keluarga memepunyai cirri khas
dan karekteriktik sendiri sendiri, berikut pembagian keluarga dalam
mikrokontroler:
7
Keluarga MCS51
Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokonktroler CISC buatan
ATMEL. Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock.
Mikrokontroler ini berdasarkan arsitektur Harvard dan meskipun awalnya
dirancang untuk aplikasi mikrokontroler chip tunggal, sebuah mode perluasan
telah mengizinkan sebuah ROM luar 64KB dan RAM luar 64KB diberikan alamat
dengan cara jalur pemilihan chip yang terpisah untuk akses program dan
memori data.
Salah satu kemampuan dari mikrokontroler 8051 adalah pemasukan
sebuah mesin pemroses boolean yang mengijikan operasi logika boolean
tingkatan-bit dapat dilakukan secara langsung dan secara efisien dalam
register internal dan RAM. Karena itulah MCS51 digunakan dalam rancangan
awal PLC (programmable Logic Control).
Contoh :
AT89Sxx
AT89Cxx
AT89C2051
AVR
Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau sering disingkat
AVR merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar
kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis
mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan
instrumentasi.
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan dalam 4 kelas. Pada dasarnya
yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan
fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx,
keluarga ATMega dan AT86RFxx.
PIC
PIC ialah keluarga mikrokontroler tipe RISC buatan Microchip Technology.
Bersumber dari PIC1650 yang dibuat oleh Divisi Mikroelektronika General
Instruments.
Teknologi
Microchip
tidak
menggukana
PIC
sebagai
akronim,melaikan nama brandnya ialah PICmicro. Hal ini karena PIC singkatan
dari Peripheral Interface Controller, tetapi General Instruments mempunyai
akronim PIC1650 sebagai Programmabel Intelligent Computer.
PIC pada awalnya dibuat menggunakan teknologi General Instruments 16
bit CPU yaitu CP1600. * bit PIC dibuat pertama kali 1975 untuk meningkatkan
performa sistem peningkatan pada I/). Saat ini PIC telah dilengkapi dengan
EPROM dan komunikasi serial, UAT, kernel kontrol motor dll serta memori
program dari 512 word hingga 32 word. 1 Word disini sama dengan 1 instruki
bahasa assembly yang bervariasi dari 12 hingga 16 bit, tergantung dari tipe
PICmicro tersebut. Silahkan kunjungi www.microchip.com untuk melihat
berbagai produk chip tersebut.
Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface
Controller. Tetapi pada perkembangannya berubah menjadi Programmable
Intelligent Computer. PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur
Harvard yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh
Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640. Sekarang
Microhip telah mengumumkan pembuatan PIC-nya yang keenam.
PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan para penghobi
ngoprek karena biayanya yang rendah, ketersediaan dan penggunaan yang
luas, database aplikasi yang besar, serta pemrograman (dan pemrograman
ulang) melalui hubungan port serial yang terdapat pada komputer.
Konfigurasi Pin Mikrokontroller AVR ATMega 8535/16/32
8
Konfigurasi pin Mikrokontroler AVR ATMega 8535/16/32 yang memiliki 40
buah pin (kaki), dengan 32 pin diantaranya digunakan sebagai port paralel
.Satu port paralel terdiri dari 8 pin, sehingga jumlah port pada mikrokontroler
adalah 4 port, yaitu port A, port B, port C dan port D. Sebagai contoh adalah
port A memiliki pin antara port A.0 sampai dengan port A.7, demikian
selanjutnya untuk port B, port C, port D. Diagram pin mikrokontroler dapat
dilihat pada gambar berikut:susunannya dapat dilihat pada gambar di bawah
ini.
AVR ATmega8535
AVR
ATmega16/32
Dari gambar di atas dapat dilihat perbedaan dari pin Mikrokontroler AVR
ATMega 8535/16/32, yang terletak pada pin 24 sampai pin ke 27 yang
mempunyai fungsi khusus.
Berikut adalah penjelasan mengenai fungsi dari tiap-tiap pin (kaki) yang
ada pada Mikrokontroler AVR ATMega 8535/16/32:
VCC: (Pin 10) merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
GND: (Pin 11) merupakan pin ground.
Port A (PA0-PA7): (Pin 33-40) merupakan pin I/O dua arah (bi-directional) dan
pin masukan ADC.
Port B (PB0-PB7): (Pin 1-8) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi
khusus, yaitu timer/counter, komparator analog, dan SPI.
Port C (PC0-PC7): (Pin 22-29) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi
khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.
Port D (PD0-PD7): (Pin 14-21) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi
khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC
AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
E. Pendekatan/Model/Metode
o Pendekatan
: Pendekatan saintifik
o Model Pembelajaran : Discovery learning
o Metode
: Paparan, Praktek terbimbing, Diskusi dan Tanya jawab
F. Alat/Media/Sumber Pembelajaran
Alat
9
o Laptop/PC Dekstop
o LKS (Lembar Kerja Siswa)
o Bascom AVR
Media
o LCD projector, Powerpoint.
o Trainer mikrokontroler
o Downloader SP200SE
Sumber Pembelajaran
1. Teknik Digital, mikroprosesor dan mikrokomputer, Lukas Willa.
2. Mengenal Teknik Digital, Deddy Rusmadi.
3. Rangkaian Digital, Muchlas.
4. Data Sheet Komponen
5. Buku referensi dan artikel yang sesuai
G.
Kegiatan Pembelajaran
Alokasi waktu yang disediakan untuk penyajian topik : 1. Pengertian
mikrokontroller V.S. mikroprosesor,
2.
Prinsip dan operasi, 3. konfigurasi, jenis mikrokontroller, 4. Lay Out dan
Blok diagram mikrokontroller,
arsitektur mikrokontroller (Bus data dan alamat, Pembacaan dan penulisan
memory, memory dan perluasan kapasitas memory), clock, register, interupsi,
Timer/Counter, 5. ulangan harian materi pertemuan 3 - 6 (45 menit)
Pertemuan 7: Software compiler Bascom ( Menginstal, menulis,
mesnimulasikan program)
Alokasi
Kegiatan
Deskripsi Kegiatan
Waktu
Pendahul 1.
Siswa dan guru bersama-sama memulai
15
uan
pembelajaran dengan berdo’a.
menit
2.
Siswa merespon salam dan pertanyaan dari guru
berhubungan dengan kesiapan belajar.
3.
Siswa menerima informasi tentang keterkaitan
kebutuhan industri dengan pembelajaran yang akan
dilaksanakan.(apersepsi)
4.
Siswa menerima informasi tentang penilaian yang
akan dilaksanakan terkait Penerapan Rangkaian Digital
(45 menit), kompetensi dan materi yang akan dipelajari,
langkah pembelajaran dan penggunaan mikrokontroler
dalam sistem otomasi.
Inti
Fase 1:
Stimulation (Pemberian rangsangan)
Siswa memperhatikan dan mencatat penjelasan tentang.
Pengertian dan perbedaan mikrokontroller V.S.
mikroprosesor, Prinsip dan operasi, konfigurasi, jenis
mikrokontroller, Lay Out dan Blok diagram mikrokontroller,
arsitektur mikrokontroller (Bus data dan alamat,
Pembacaan dan penulisan memory, memory dan
perluasan kapasitas memory), clock, register, interupsi,
Timer/Counter
Mengamati. Guru mengajukan pertanyaan mengenai
perbedaan setiap konfigurasi pin keluarga mikrokontroler
untuk memicu sikap berfikir teliti dan kritis siswa
(Menanya)
Fase 2: Problem statement (pertanyaan/identifikasi
masalah)
Guru memberikan orientasi masalah tentang perbedaan
setiap keluarga mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC).
45
menit
ulangan
harian
(materi
pertemu
an ke-3
s/d 6)
200
menit
10
Kegiatan
Alokasi
Waktu
Deskripsi Kegiatan
Fase 3: Data collection (pengumpulan data/mencoba)
5.
Peserta didik mecoba browsing tentang perbedaan
keluarga mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC).
(Mengumpulkan informasi/ mencoba).
Fase 4: Data Proccessing (pengolahan data)
6. Peserta didik menganalisis perbedaan mikrokontroler
(MCS51, AVR, dan PIC) berdasarkan konfigurasi pin dan
fitur yang tersedia di setiap keluarga miikrokontroller.
7. Secara berkelompok peserta mendiskusikan
permasalahan yang diajukan mengenai perbedaan
mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC).
(Mengasosiasi/menalar)
Penutup
Fase 5: Generalization (menarik
kesimpulan/generalisasi)
8. Setelah kegiatan praktek selesai, setiap kelompok
secara bergiliran menyerahkan data hasil diskusi
kelompoknya. (Mengkomunikasikan)
9. Siswa mencermati penguatan yang diberikan oleh guru.
10. Guru melakukan tanya jawab dengan siswa untuk
membuat rangkuman materi belajar.
11. Guru memberikan penguatan konsep dari materi
yang diajarkan (Konfirmasi).
12. Guru mengakhiri kegiatan pembelajaran dengan
berdo’a, dan memberikan motivasi untuk tetap
semangat
serta
mengingatkan
siswa
untuk
mempelajari materi baru yang lebih menantang.
10
menit
2. Penilaian
Teknik penilaian
Prosedur penilaian
N
o
1.
2.
: Pengamatan dan Tes Tertulis
:
Aspek yang dinilai
Teknik Penilaian
Waktu Penilaian
Sikap
a. Menunjukkan sikap
jujur dalam kegiatan
mengerjakan
tugas/latihan.
b.
Menunjukkan
sikap disiplin dalam
kegiatan
pembelajaran.
c.Menunjukkan sikap
tanggung jawab
dalam kegiatan
melaksanakan tugas
yang diberikan.
d. Menunjukkan sikap
teliti dalam kegiatan
melaksanakan tugas
yang diberikan.
Pengetahuan
a. Mendeskripsikan
perbedaan fungsi blok
1. Pengamatan/obs
ervasi
Lampiran 1
Selama pembelajaran
dan saat diskusi
Dilakukan diakhir
2. Penilaian
antar
semester 1 peserta
teman
didik dinilai oleh 5
Lampiran 2
peserta didik lainnya
3. Penilaian diri
Lampiran 3
4. Jurnal
Lampiran 4
1. Tes tertulis
Lampiran 5
Dilakukan diakhir
semester
Selama pembelajaran
dan saat diskusi
Mengerjakan soal
setelah selesai
11
N
o
Aspek yang dinilai
Teknik Penilaian
diagram
mikroprosesor dengan
mikrokontroller
b. Menjelaskan
konfigurasi
mikrokontroler
c. Menjelaskan prinsip
kerja mikrokontroller
d. Menyebutkan jenisjenis mikrokontroller
3. Keterampilan
a. Mengidentifikasi jenis
mikrokontroler
b. Menggambarkan
konfigurasi pin
Mikrokontroller
ATMEGA 8535.
Waktu Penilaian
pembelajaran
1. Praktik
Lampiran 6
2. Portofolio
Lampiran 7
Penyelesaian tugas
(baik individu maupun
kelompok) pada saat
melakukan praktik di
lab
Pada saat diskusi dan
menyusun laporan
LAMPIRAN 1
LEMBAR PENGAMATAN PENILAIAN SIKAP
PENILAIAN OBSERVASI
N
o
Nama Siswa/
Kelompok
Jujur
Disiplin
Tanggu
ng
Jawab
teliti
Nila
i
Akh
ir
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
1
0.
1
1.
1
2.
1
3.
1
4.
1
5.
12
1
6.
1
7.
1
8.
1
9.
2
0.
2
1.
2
2.
2
3.
2
4.
2
5.
2
6.
2
7.
2
8.
2
9.
3
0.
3
1.
3
2.
3
3.
3
4.
3
5.
Keterangan:
4 = jika
3 = jika
2 = jika
1 = jika
empat indikator terlihat
tiga indikator terlihat
dua indikator terlihat
satu indikator terlihat
Indikator Penilaian Sikap:
Jujur
a. Menyampaikan sesuatu berdasarkan keadaan yang sebenarnya
b. Tidak menutupi kesalahan yang terjadi
c. Tidak mencontek atau melihat data/pekerjaan orang lain
d. Mencantumkan sumber belajar dari yang dikutip/dipelajari
Disiplin
a. Tertib mengikuti instruksi
b. Mengerjakan tugas tepat waktu
c. Tidak melakukan kegiatan yang tidak diminta
13
d. Tidak membuat kondisi kelas menjadi tidak kondusif
Tanggung Jawab
a Melaksanakan tugas secara teratur.
b Peran serta aktif dalam kegiatan diskusi kelompok
c Mengajukan usul pemecahan masalah.
d Mengerjakan tugas sesuai yang ditugaskan
Teliti
a. Mengerjakan tugas dengan baik dan benar
b. Memanfaatkan bahan praktek dengan efektif dan efisien
c. Membaca parameter alat ukur dengan benar
d. Menggunakan peralatan praktek sesuai SOP
Nilai akhir sikap diperoleh dari modus (skor yang paling sering muncul)
dari keempat aspek sikap di atas.
Kategori nilai sikap:
a. Sangat baik jika memperoleh nilai akhir 4
b. Baik jika memperoleh nilai akhir 3
c. Cukup jika memperoleh nilai akhir 2
d. Kurang jika memperoleh nilai akhir 1
Cirebon, … ………….. 2014
Guru Mata Pelajaran
MOCH. TAPSIR, S.Pd
NIP. 19760323 200902 1 004
14
LAMPIRAN 2
LEMBAR PENILAIAN SIKAP
PENILAIAN TEMAN SEBAYA
Petunjuk
Berilah tdi ceklist (V) pada pilihan yang paling menggambarkan kondisi teman
sejawat kamu dalam kurun waktu 2 minggu terakhir
Nama Teman yang dinilai.........
N
o
1.
2.
3.
4.
5.
Aspek Penilaian
4
3
2
1
Siswa menunjukkan kerjasama dalam
mengerjakan tugas kelompok
Siswa menerima pendapat orang lain yang
diekspresikan dengan pernyataan mau menerima
atau mengharap orang lain memberikan
pendapat
Siswa menerima kritikan. yang diekspresikan
dengan pernyataan mau menerima atau
mengharap orang lain memberikan masukan
Sopan dan santun dalam memberikan kritikan
kepada siswa lain yang diekspresikan dengan
cara meminta kesempatan dan rela jika
pendapatnya tidak diterima
Kerelaan membantu teman yang lain yang
mengalami kesulitan dalam mengemukakan
pendapat yang diekspresikan dengan mendorong
atau memberikan kesempatan teman untuk
berpendapat
Keterangan:
4 = jika selalu dilakukan
3 = jika sering dilakukan
2 = jika jarang dilakukan
1 = jika tidak pernah dilakukan
Nilai akhir sikap diperoleh dari modus (skor yang paling sering muncul)
dari keempat aspek sikap di atas.
Kategori nilai sikap:
a. Sangat baik jika memperoleh nilai akhir 4
b. Baik jika memperoleh nilai akhir 3
c. Cukup jika memperoleh nilai akhir 2
d. Kurang jika memperoleh nilai akhir 1
Cirebon, … ………….. 2014
Guru Mata Pelajaran
MOCH. TAPSIR, S.Pd
NIP. 19760323 200902 1 004
15
LAMPIRAN 3
LEMBAR PENILAIAN SIKAP
PENILAIAN DIRI
PENILAIAN DIRI
Nama
: …………………………….…………...
Untuk pertanyaan 1 sampai dengan 7, tulis masing-masing huruf
sesuai dengan pendapatmu!
A = Selalu (4)
B = Sering (3)
C = Jarang (2)
D = Tidak pernah (1)
____
1
Saya bekerja-sama dalam menyelesaikan tugas kelompok
_
____ Saya menunjukkan sikap disiplin dalam menyelesaikan
2
_
tugas individu maupun kelompok
____ Saya menunjukkan rasa percaya diri dalam mengemukakan
3
_
gagasan, bertanya, atau menyajikan hasil diskusi
____ Saya berusaha untuk berpikir kritis dalam mempelajari
4
_
penggunaan mikrokontroler dalam ketenagalistrikan
____ Saya bertanggung-jawab terhadap tugas-tugas yang
5
_
diberikan, baik dalam tugas individu maupun kelompok
____ Saya berusaha untuk selalu jujur dalam mengerjakan soal6
_
soal latihan maupun saat ulangan/evaluasi
____ Saya memiliki rasa ingin tahu berkaitan dengan materi yang
7
_
disampaikan
Cirebon, … ………….. 2014
Guru Mata Pelajaran
MOCH. TAPSIR, S.Pd
NIP. 19760323 200902 1 004
16
LAMPIRAN 4
LEMBAR PENILAIAN JURNAL
Nam
a
Kela
s
No
: ……………………………………………….
: ………………
Hari / Tanggal
Sikap/Perilaku
Negati
Positif
f
Keterangan
1
2
3
4
5
6
Ket :
1. Ceklist () sikap/perilaku yang dilakukan siswa
2. Isi keterangan dengan deskripsi sikap perilaku siswa
Cirebon, … ………….. 2014
Guru Mata Pelajaran
MOCH. TAPSIR, S.Pd
NIP. 19760323 200902 1 004
17
LAMPIRAN 5
LEMBAR TES TULIS
Penilaian Pengetahuan
Tes Tertulis (Post Test)
1. Berdasarkan fungsi dan blok diagramnya, jelaskan perbedaan antara
mikroprocessor dengan mikrokontroler !
2. Jelaskan fungsi konfigurasi mikrokontroler di bawah ini :
- Register
- Accumulator
- Program Counter.
- ALU (Arithmetic and Logic Unit)
- Clock Circuits
- Internal ROM (Read Only Memory)
- Internal RAM (Random Access Memory)
- Stack Pointer
- I/O (input/output) Ports
- Interrupt circuits
3. Jelaskan proinsip kerja mokrokontroler secara umum !
4. Sebutkan jenis mikrokontroller desertai contohnya
5. Gambarkan konfigurasi/fiungsi pin mikrokontroller atmega 8535 !
Teknik Penskoran
Nom
Pensko
or
Langkah penyelesaian
ran
Soal
Mikroprosesor
berfungsi
sebagai
pusat
pengolah
6
1.
dan pengendalian pada sistem komputer mikro. Sebuah
mikroprosesor tersusun dari tiga bagian penting yaitu :
- Arithmetic Logic Unit (ALU) berfungsi menyediakan
fungsi pengolahan
- Register Unit (RU) berfungi mengontrol fungsi prosesor
- Control Unit (CU) berfungi penyimpan sementara dalam
mikroprosesor
Blok diagram mikroprocessor digambarkan seperti di bawah
ini.
Mikrokontroler adalah komputer mikro dalam satu chip
tunggal yang memadukan fungsi CPU, ROM, RWM, I/O
paralel, I/O seri, counter-timer, dan rangkaian clock Blok
diagram Mikrokontroler digambarkan seperti di bawah ini.
18
Fungsi mikrokontroler adalah untuk mengontrol kerja
mesin atau sistem menggunakan program yang disimpan
pada sebuah ROM.
2.
Fungsi konfigurasi mikrokontroler :
a. Register secara umum digunakan untuk menyimpan
data
sementara
yang
diperlukan untuk
proses
penghitungan dan proses operasi mikrokontroler. Register
yang memiliki fungsi khusus misalnya adalah register
timer yang berisi data penghitungan pulsa untuk timer,
atau register pengatur mode operasi counter (pencacah
pulsa.
b. Accumulator merupakan salah satu register khusus
yang berfungsi sebagai operand umum proses aritmetika
dan logika.
c. Program Counter merupakan salah satu register
khusus yang berfungsi sebagai pencacah/penghitung
eksekusi program mikrokontroler.
d. ALU
(Arithmetic
and
Logic
Unit) berfungsi
mengerjakan proses-proses aritmatika (penjumlahan,
pengurangan, perkalian, pembagian) dan operasi logika
(misalnya AND, OR, XOR, NOT) terhadap bilangan bulat
8 atau 16 bit.
e. Clock Circuits mikrokontroler adalah rangkaian logika
sekuensial, berfungsi mensinkronkan proses kerja
mikrokontroler.
f. Internal ROM (Read Only Memory) merupakan
memori penyimpan data yang isinya tidak dapat diubah
atau dihapus (hanya dapat dibaca) walaupun power
dimatikan. ROM biasanya diisi dengan program untuk
menjalankan mikrokontroler segera setelah power
dinyalakan, dan berisi data-data konstanta yang
diperlukan oleh program.
g.
Internal
RAM (Random
Access
Memory)
merupakan memori penyimpan data yang isinya dapat
diubah atau dihapus. RAM biasanya berisi data-data
variabel dan register. Data yang tersimpan pada RAM
bersifat hilang jika catu daya yang terhubung padanya
dimatikan.
h. Stack Pointer adalah bagian dari RAM yang memiliki
metode penyimpanan dan pengambilan data secara
khusus secara berurutan. Stack Pointer berisi offset
dimana posisi data stack yang terakhir masuk (atau
yang pertama kali dapat diambil).
i. I/O (input/output) Ports berfungsiuntuk mengakses
peralatan-peralatan lain di luar, berupa pin-pin yang
dapat berfungsi untuk mengeluarkan data digital
ataupun menginputkan data.
j. Interrupt circuits berfungsi untuk mengendalikan
sinyal-sinyal interupsi baik internal maupun eksternal.
8
19
3.
Adanya sinyal interupsi akan menghentikan eksekusi
normal program mikrokontroler untuk selanjutnya
menjalankan sub-program untuk melayani interupsi
tersebut.
Prinsip kerja mikrokontroler adalah :
a.
Berdasarkan nilai yang berada pada register Program
Counter, mikrokontroler mengambil data pada ROM
dengan address sebagaimana nilai yang tertera pada
Program
Counter.
Selanjutnya
Program
Counter
ditambah nilainya dengan 1 (increment) secara otomatis.
Data yang diambil tersebut adalah urutan instruksi
program pengendali mikrokontroler yang sebelumnya
telah dibuat oleh pemakai.
b. Instruksi tersebut diolah dan dijalankan. Proses
pengerjaan bergantung pada jenis instruksi: bisa
membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi
port atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan
pengubahan data.
c. Program Counter telah berubah nilainya (baik karena
penambahan otomatis sebagaimana pada langkah 1 di atas
atau karena pengubahan pada langkah b. Selanjutnya yang
dilakukan mikrokontroler adalah mengulang kembali siklus
ini pada langkah 1. Demikian seterusnya hingga power
dimatikan.
4.
Jeinis-jenis mikrokontroller :
5.
- Keluarga MCS51
Contoh : AT89Sxx, AT89Cxx, AT89C2051
- AVR (Alv and Vegard’s Risc processor)
Contoh : keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga
ATMega dan AT86RFxx.
- PIC (Programmable Intelligent Computer)
Contoh : PIC 16F877A, PIC1650, PIC1640.
Gambar konfigurasi IC ATMEGA 8535
4
8
4
Konfigurasi pin Mikrokontroler AVR ATMega 8535/16/32 :
- 32 pin port terbagi dalam 4 bagian (@8 pin) masing 4
port, yaitu port A (A.0 – A.7), port B (B.0 – B.7), port C
20
-
(C.0 – C.7), dan port D (D.0 – D.7)
5 pin Power DC ( Vcc, GND, GND, ARef, Avcc)
1 pin Reset
2 Clock (Crystal
Jumlah skor
Nilai
Nilai yang diperoleh siswa =
30
100
jumlah skor yang diperoleh
×100
jumlah bobot skor
LAMPIRAN 6
LEMBAR PENILAIAN KINERJA
Penilaian Kinerja Praktikum
No
Nama Siswa
Membaca
Kode IC
Keterampilan
Menentukan
mikrokontrolle
r
Menentukan
tata letak pin
IC
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
21
Sko
r
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
Keterangan:
C : Kurang Terampil (1)
B : Terampil (3)
A : Sangat Terampil (5)
Penilaian Keterampilan=
Jumlah Skor
x 100
Total Skor Maksimal
Penilaian Hasil Praktek
N
o
Nama Siswa
Keterampilan
Kecermatan Gambar konfigurasi
IC
Skor
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10
.
11
22
.
12
.
13
.
14
.
15
.
16
.
17
.
18
.
19
.
20
.
21
.
22
.
23
.
24
.
25
.
26
.
27
.
28
.
29
.
30
.
31
.
32
.
33
.
34
.
35
.
23
36
.
Keterangan:
C
: Kurang Terampil (1)
B
: Terampil (3)
A
: Sangat Terampil (5)
Penilaian Keterampilan=
Jumlah Skor
x 100
Total Skor Maksimal
LAMPIRAN 7
PENILAIAN PORTOFOLIO
Jenis Portofolio : Kumpulan Hasil Tugas individu atau Kelompok
Tujuan Portofolio :
Memantau perkembangan kemampuan
keterampilan siswa untuk dapat perbedaan keluarga
mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC)
Tugas :
1. Buat rangkuman tentang perbedaan fitur dan konfigurasi keluarga
mikrokontroler (MCS51, AVR, dan PIC ).
2. Simpan setiap tugas yang diberikan ke dalam map individu siswa
3. Batas waktu pengumpulan tugas adalah di pertemuan terakhir.
Pedoman Penskoran
Skor
Maksimal
-Kriteria
Siswa menyimpan semua tugas yang telah dikerjakan
dengan lengkap, dan tugas dikerjakan dengan benar,
serta dikumpulkan tepat waktu
Siswa menyimpan tugas-tugas yang telah dikerjakan,
dan sebagian besar benar tapi kurang lengkap, serta
dikumpulkan tepat waktu
Siswa menyimpan tugas-tugas yang telah dikerjakan,
namun sebagian besar salah, kurang lengkap, dan
tidak dikumpulkan tepat waktu
Siswa menyimpan tugas-tugas yang telah dikerjakan,
namun tugas yang dikerjakan salah, dan kurang
lengkap, serta tidak dikumpulkan tepat waktu
Siswa tidak menyimpan satu pun tugas-tugas yang
diberikan karena tidak pernah mengumpulkan tugas
4
3
2
1
0
LEMBAR PENILAIAN PORTOFOLIO
Nama siswa/Kelompok
Kelas
Semester/Tahun Pelajaran
:
:
:
Tdi Tangan
N
o
Jenis Tugas
KD
Nilai
Peserta
Didik
Guru
Keterangan
(Tgl
Pengumpul
an)
1
.
24
2
.
3
.
4
.
5
.
25