BAGIAN TERPANGGIL ALAT PENERIMA TAMU PADA GEDUNG BERKAMAR BANYAK BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR - Bagian terpanggil alat penerima tamu pada gedung berkamar banyak berbasis mikrokontroler AT89S51 - USD Repository
BAGIAN TERPANGGIL ALAT PENERIMA TAMU PADA GEDUNG BERKAMAR BANYAK BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Disusun oleh KATHARINA FRANSISKA FERNANDEZ NIM : 035114038 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008
FINAL PROJECT
THE RECEIVER OF THE GUEST RECEPTIONING TOOL
IN A MULTI ROOM BUILDING
BASED ON AT89S51 MICROCONTROLLER
Submitted as Partial Fulfillment Of The Requirement for Sarjana Teknik Degree In Electrical Engineering
By:
KATHARINA FRANSISKA FERNANDEZ
Student Number: 035114038
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2008
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 21 Juli 2008 Katharina Fransiska Fernandez Ku persembahkan tulisan ini untuk Bunda Maria, Tuhan Yesus, Kedua orang tua, segenap keluarga, almamater, teman dan sahabat- sahabatku Nilai tertinggi dari seorang manusia bukanlah di mana ia berpijak pada saat-saat nyaman dan menyenangkan, tetapi di mana ia berpijak pada saat-saat tantangan dan pertentangan.
INTISARI
Alat penerima tamu biasa hanya dapat memberikan informasi berupa suara bel yang mengindikasikan adanya tamu yang datang. Tamu tidak bisa berkomunikasi jika pemilik rumah tidak berada di rumah. Untuk mempermudah komunikasi antara tamu dan penghuni kamar, dibuat alat penerima tamu berbasis mikrokontroler.
Alat ini terdiri dari satu rangkaian master (bagian pemanggil) dan empat rangkaian slave (bagian terpanggil) yang dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51 serta menggunakan kabel sebagai media transmisi. Transmisi data antara mikrokontroler
master dengan mikrokontroler slave menggunakan sistem komunikasi serial RS-485.
Data dimasukkan melalui keypad kemudian diolah oleh control unit dan ditampilkan pada LCD. Skripsi ini membahas alat penerima tamu bagian terpanggil dengan mikrokontroler yang berfungsi untuk memberi tanggapan kepada tamu.Alat penerima tamu ini sudah dicoba dan dapat bekerja dengan baik, terbukti sesuainya hasil perancangan dengan keluaran data pada LCD serta seluruh tombol yang ditekan.
Kata kunci : Mikrokontroler AT89S51, sistem komunikasi serial RS-485.
ABSTRACT
A guest welcoming tool usually is just a ring bell which gives an information that there is a guest. If there is no one inside the house, there will be nocommunication. A new guest welcoming tool or a receptionist tool is needed to communication between guest and the room owner.
This tool consists of a master circuit (caller) and four construction of slave circuits (receiver) controlled by AT89S51 microcontroller and cable is used as a transmission media. Transmissions of data between master microcontroller and slave microcontroller use RS-485 serial communication system. Data is entered by keypad device, then processed by control unit and shown up on the LCD
This report focused on the receiver part of guest welcoming tool with the microcontroller uses as receiver to give an answer or information for the guest. This device was tested and worked properly and has been proved it’s compatibility on the construction between the data shown up on the LCD and all button pushed.
Keyword : AT89S51 microcontroller, RS-485 serial communication system.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Bapa disurga yang karena kasihNya yang besar penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir yang berjudul
“ Bagian Terpanggil Alat Penerima Tamu Berbasis Mikrokontroler AT89S51”.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada program studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Dalam proses penulisan tugas akhir ini penulis menyadari bahwa ada begitu banyak pihak yang telah memberikan perhatian dan bantuan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Maka dari itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria yang telah memberikan rahmat dan berkat-Nya serta perlindungan dan bimbingan-Nya untuk penulis.
2. Romo Ir. Gregorius Heliarko SJ.,SS.,BST.,MA.,MSC Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Bapak Damar Widjaja S.T., M.T selaku pembimbing I dan bapak Martanto, S.T, M.T selaku pembimbing II atas segala pemikiran dalam membimbing dan mengarahkan penulis dari awal hingga akhir.
4. Seluruh dosen teknik elektro atas ilmu yang telah diberikan selama penulis menimba ilmu di Universitas Sanata Dharma.
5. Laboran teknik elektro : mas Suryono, mas Mardi, mas Hardi, mas Broto dan mas Yusuf, atas kerja samanya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Bapak Drs.Michael Fernandez M.Pd dan Dra.Helena Theresia Wungubelan serta ade Louis Fernandez yang mengasihi, memberi semangat dengan sangat luar biasa, dan untuk setiap doa yang tiada henti hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Opa Alex dan Oma Etta, Tanta Liliana, Om Frans serta keluarga besar Fernandez dan Wungubelen terima kasih atas doa bagi penulis.
8. Om Drs.Garten Depari dan Tante S.S Esitha Brahmana, Kak Tica Patrisia Depari, SH, abang Reinhart Depari SE terima kasih atas nasehat, semangat dan doa bagi penulis.
9. ANNA , rekan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir. Dah habis kata2ku buat dirimu “ jugul” yang pasti makasi bt semuanya…..maaf klo selalu merepotkan dirimu. Okeh….Okeh
10. DeCe ganteng dan Maria. Terima kasih atas bantuan, semangat serta tempat yang disulap jadi laboratorium.
11. Om Dr. Inyo Yos Fernandez dan Tante Maria Veronica Hariyanti sebagai wali orang tua selama penulis di Yogya, serta Kak Dhani, Kak Silvy, adek Enat terima kasih atas cinta dan doa bagi penulis.
12. Bapak Gatot dan ibu Trisna, maaf anak kos yang satu ini selalu ngerepotin klo sakit....Matheus, Geri ”chocolatos”, Ana, adek San-san...yang selalu memberi semangat dan mendoakan penulis.
13. Frater – Frater Claretian terima kasih atas doa, dukungan dan semangat bagi penulis....maaf selalu menghabiskan jatah makan kalian.
14. Teman- teman seperjuangan TE 03, Bang Erick, Rawung, serta teman-teman yang lain yang belum sempat penulis sebutkan semuanya terima kasih atas bantuan dan semangat selama penulis menyelesaikan studi.
15. Rosa “kunyuk”,Anggie“cantik”,Rangga “Ndut”, Gban, Heru….makasi ya buat doa , semangat dan persahabatan kita slama ini
16. Teman-teman satu atap Pelangi Crew EpoT, NaniE, Ivonnezz, I_tin, Ana, Fani, Yunita, Dhani, Tamie, Feli, Vita, Mbak Nita, Ta2, Ida Terima kasih atas kebersamaan dalam suka duka serta doa dan dukungan untuk penulis.
17. Bang Joe Na AnNa, Alietong, Merry, SitHae, Mataraga Crew makasi atas doa dan semangat untuk penulis.
Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan dan penulisan tugas akhir ini masih banyak kelemahan dan kekurangan. Oleh karena itu masukan dari semua pihak sangat penulis harapkan. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kiat semua, Tuhan memberkati.
Yogyakarta, 21 Juli 2008 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman ........................................................................................................... i
JUDUL HALAMAN PENGESAHAN OLEH PEMBIMBING ............................... iii HALAMAN PENGESAHAN OLEH PENGUJI ........................................ iv
................................. v
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
.......................................... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO
INTISARI ...................................................................................................... vii ABSTRACT ................................................................................................... viii
.................................................... ix
LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI KATA PENGANTAR ................................................................................... x DAFTAR ISI .................................................................................................. xiii
..................................................................................... xvi
DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL ......................................................................................... xviii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Judul ..................................................................................... 1
1.2. Latar Belakang Masalah ...................................................... 1
1.3. Tujuan Penelitian ................................................................. 2
1.4. Manfaat ................................................................................ 2
1.5. Batasan Masalah .................................................................. 2
1.6. Metodologi Penelitian Dan Pengambilan Data .................... 3
1.7. Sistematika Penulisan .......................................................... 4
BAB II. DASAR TEORI
2.1 Mikrokontroler AT89S51 ....................................................... 5
2.1.1 Organisasi Memori ......................................................... 6
2.1.2 Kelompok Instruksi Mikrokontroler AT89S51 ............. 10
2.1.3 Pemberian Clock pada Mikrokontroler AT89S51 ......... 14
2.1.4 Struktur AT89S51 .......................................................... 14
2.2 Komunikasi Serial ................................................................... 17
2.2.1 Pengaturan Impedansi Terminal .................................... 21
2.2.2 Pemberian Bias pada Jaringan RS-485 .......................... 23
2.2.3 Kabel Jaringan pada RS-485 .......................................... 23
2.2.4 Pengaman Jaringan RS-485 Terhadap Beda Potensial Listrik .................................................... 24
2.3 Buzzer ..................................................................................... 27
2.4 Transistor sebagai saklar ......................................................... 28
2.5 LCD ( Liquid Crystal Display ) .............................................. 30
2.5.1 LCD dengan Driver HD44780U .................................... 32
2.5.1.1 Register .............................................................. 33
2.5.1.2 BF (Busy Flag) ................................................... 34
2.5.1.3 AC (Address Counter) ....................................... 34
2.5.1.4 DDRAM (Display Data RAM) .......................... 34
2.5.1.5 CGROM (Character Generator ROM) ............. 35
2.5.1.6 CGRAM (Character Generator RAM) .............. 35
2.5.2 Pin LCD ......................................................................... 35
2.6 Matriks Keypad ....................................................................... 36
BAB III. PERANCANGAN
3.1 Perancangan Perangkat Keras ................................................. 40
3.1.1 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 ....... 40
3.1.2 Rangkaian Osilator ......................................................... 41
3.1.3 Perancangan LCD .......................................................... 41
3.1.4 Perancangan Keypad ...................................................... 42
3.1.5 Perancangan Komunikasi Serial RS-485 ....................... 44
3.1.5.1 IC komunikasi serial RS-485 ............................. 45
3.1.5.2 Komponen Penyesuai Impedansi ....................... 46
3.1.5.3 Pemberian Bias pada Jaringan ........................... 47
3.1.6 Buzzer ............................................................................ 49
3.2 Format Frame Data ................................................................. 51
3.3 Perancangan Perangkat Lunak ................................................ 52
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perangkat Keras dan Hasil Perancangan .................................... 58
4.2 Pengamatan Sistem dan Hasil Pengujian ................................... 60
4.3 Perangkat Lunak ........................................................................ 68
BAB V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan ................................................................................ 70
5.2 Saran .......................................................................................... 70
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 71
........................................................ L1
LAMPIRAN PROSEDUR SINGKAT
LAMPIRAN LISTING PROGRAM ........................................................... L2
LAMPIRAN RANGKAIAN LENGKAP .................................................... L3
........................................................................... L4
LAMPIRAN DATASHEET
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Diagram Kotak Inti AT89S51 ..................................................... 5Gambar 2.2 Alamat RAM Internal dan Flash PEROM AT89S51 ................. 6Gambar 2.3 Peta Memori RAM Internal ........................................................ 7Gambar 2.4 Peta Memori SFR AT89S51 ....................................................... 8Gambar 2.5 Menghubungkan Kristal Sumber Detak ...................................... 14Gambar 2.6 Diagram Pin Mikrokontroler AT89S51 ...................................... 15Gambar 2.7 Sinyal Keluaran dari Pemancar (driver) ..................................... 19Gambar 2.8 Sinyal Masukan untuk Penerima (receiver) ................................ 19Gambar 2.9 (a) Rangkaian Parallel Termination ....................................... 23Gambar 2.9 (b) AC-coupled Termination .................................................. 23Gambar 2.10 Rangkaian Bias pada Jaringan RS-485 ..................................... 24Gambar 2.11 Pemisahan Ground dengan Isolasi Optik .................................. 25Gambar 2.12 Penyambungan Ground Data dan Ground Lokal dengan Koneksi Resistor ........................................................... 25Gambar 2.13 Sistem Proteksi Shunting Device Menggunakan Dioda Zener . 26Gambar 2.14 Sistem Proteksi Shunting Device MenggunakanDioda zener dan Seri ........................................................ 27
Fuse
Gambar 2.15 Rangkaian Penggerak Buzzer .................................................... 27Gambar 2.16 Transistor dengan Prasikap Basis ............................................. 28Gambar 2.17 Karakteristik Keluaran Transistor ............................................. 28Gambar 2.18 Susunan Umum Layar LCD ...................................................... 31Gambar 2.19 Dimensi Layar LCD .................................................................. 33Gambar 2.20 DDRAM .................................................................................... 35Gambar 2.21 Matriks Keypad 4x3 .................................................................. 37Gambar 2.22 Rangkaian Tombol dengan R ............................................. 38pullup
Gambar 2.23 Efek Bouncing pada saat Penekanan Tombol ........................... 38Gambar 3.1 Diagram Blok Alat Penerima Tamu Gedung Berkamar Banyak 39Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 ......................................... 40Gambar 3.3 Rangkaian Osilator ...................................................................... 41Gambar 3.4 Rangkaian LCD dengan Mikrokontroler .................................... 42Gambar 3.5 Rangkaian Keypad Matrix 4x3 dengan Mikrokontroler ............. 43Gambar 3.6 Rangkaian Komunikasi Serial RS-485 ....................................... 45Gambar 3.7 IC RS-485 ................................................................................... 45Gambar 3.8 Komponen Penyesuai Impedansi ................................................ 46Gambar 3.9 Rangkaian Prasikap untuk Jaringan ............................................ 49Gambar 3.10 Rangkaian Buzzer dengan Mikrokontroler ............................... 50Gambar 3.11 Frame Data Asinkron ................................................................ 52Gambar 3.12 Flowchart Program Secara Umum Bagian Terpanggil ............. 54Gambar 3.13 Flowchart Program Proses Komunikasi ................................... 56Gambar 3.13 ( lanjutan ) Flowchart Program Proses Komunikasi ................. 57Gambar 4.1 Empat Buah Perangkat Keras Bagian Terpanggil ....................... 58Gambar 4.2 Perangkat Keras Bagian Terpanggil ........................................... 59Gambar 4.3 Sistem Transmisi Kabel .............................................................. 60Gambar 4.4 Tampilan Awal Bagian Terpanggil ............................................. 62Gambar 4.5 Tampilan Ada Pesan Masuk ....................................................... 62Gambar 4.6 Tampilan Pesan dari Tamu ......................................................... 62Gambar 4.7 Tampilan Nama Pengirim ........................................................... 63Gambar 4.8 Tampilan Pilihan Untuk Merespon Tamu ................................... 63Gambar 4.9 Tampilan Pesan Balasan ............................................................. 63Gambar 4.10 Tampilan Proses Pengiriman Pesan .......................................... 64Gambar 4.11 Tampilan Pesan Telah Diterima ................................................ 64Gambar 4.12 Tampilan Pengirim dan Balasan Kamar 1 ................................ 66Gambar 4.13 Tampilan Pengirim dan Balasan Kamar 2 ................................ 66Gambar 4.14 Tampilan Pengirim dan Balasan Kamar 3 ................................ 67Gambar 4.15 Tampilan Pengirim dan Balasan Kamar 4 ................................ 67
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Fungsi dari Pin-pin IC AT89S51 .................................................... 15Tabel 2.1 (lanjutan) Fungsi dari Pin-pin IC AT89S51 ................................... 16Tabel 2.1 (lanjutan) Fungsi dari Pin-pin IC AT89S51 ................................... 17Tabel 2.2 Pin LCD Hitachi ............................................................................ 36Tabel 3.1. Kombinasi Baris dan Kolom pada Keypad Matriks 4x3 ............... 44Tabel 4.1. Fungsi Bagian-bagian Terpanggil .................................................. 59Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Tegangan KeluaranMenggunakan 1 Catu Daya ............................................................ 61
Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Tegangan KeluaranMenggunakan 5 Catu Daya ............................................................ 61
Tabel 4.4. Data Hasil Pengamatan dengan Kabel 3 meter .............................. 65Tabel 4.5. Data Hasil Pengamatan dengan Kabel 20 meter dan Berbelok ..... 65Tabel 4.6. Data Hasil Pengamatan dengan Kabel 20 meter dan Lurus ........... 65BAB I PENDAHULUAN I.1 Judul Bagian Terpanggil Alat Penerima Tamu Pada Gedung Berkamar Banyak Berbasis Mikrokontroler AT89S51. I.2 Latar Belakang Masalah Bel penerima tamu yang ada sekarang ini sudah dianggap tidak praktis
karena pemilik rumah tidak dapat mengetahui siapa tamu yang datang. Bel penerima tamu biasa hanya dapat memberikan informasi berupa suara bel yang mengindikasikan adanya tamu yang datang selain itu tamu tidak bisa berkomunikasi jika pemilik rumah tidak berada di rumah [1].
Pada penelitian ini, alat penerima tamu dibuat dengan menggunakan kabel berbasis mikrokontroler yang dikirim secara serial. Mikrokontroler merupakan terobosan teknologi mikroprosesor yang dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar dan teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor. Teknologi semikonduktor mempunyai kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruangan yang kecil, diproduksi secara masal dan murah [2].
Alat penerima tamu dengan menggunakan kabel berbasis mikrokontroler dapat menggantikan bel listrik yang biasa digunakan. Bel listrik yang biasa digunakan berfungsi untuk memanggil penghuni pada gedung berkamar banyak, sehingga penghuni tidak segera mengetahui kepada siapa tamu itu berkunjung.
Dengan permasalahan tersebut maka diperlukan alat penerima tamu pada gedung berkamar banyak yang lebih efisien dan praktis.
I.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat suatu peralatan yang berfungsi sebagai penerima tamu pada gedung yang berkamar banyak berbasis mikrokontroler AT89S51.
1.4 Manfaat
Manfaat penelitian ini adalah tersedianya peralatan untuk menerima tamu bagi penghuni pada gedung berkamar banyak agar dengan cepat mengetahui ada tamu untuknya dan dapat segera memberi tanggapan tentang keberadaan dirinya.
1.5 Batasan Masalah
Penelitian ini memiliki batasan masalah sebagai berikut : 1. Terdapat empat kamar yang dipanggil.
2. Jangkauan komunikasi tidak lebih dari 20 meter.
3. Komunikasi menggunakan kabel.
4. Bagian terpanggil terdiri dari bagian konektor sampai komunikasi tiap kamar.
5. Pesan ditampilkan menggunakan LCD.
6. Pesan diketik menggunakan keypad .
1.6 Metode Penelitian dan Pengambilan Data
Penelitian ini dilakukan dengan metodologi penelitian berupa :
1. Studi pustaka, yaitu dengan mengumpulkan dan mempelajari berbagai informasi, baik dari buku, makalah maupun internet mengenai hal-hal yang berkaitan.
2. Perancangan hardware dan software.
3. Membuat hardware dan software.
4. Melakukan pengujian hardware dan software alat penerima tamu pada gedung berkamar banyak sehingga dapat diketahui hasil secara realistis.
5. Pengambilan data berdasarkan hasil pengujian pada alat.
6. Menganalisis hasil pengujian dan membandingkan dengan teori yang ada.
7. Menarik kesimpulan terhadap perancangan dan pengujian yang telah dilakukan.
1.7 Sistematika Penulisan
BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang judul, latar belakang masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian serta sistematika penulisan.
BAB II. DASAR TEORI Bab ini berisi penjelasan-penjelasan umum serta persamaan matematis yang mikrokontroler AT85S51, komunikasi serial, buzzer, transistor sebagai saklar, LCD (Liquid Crystal Dysplay), matriks keypad, LPF (Low Pass Filter ).
BAB III. RANCANGAN PENELITIAN Bab ini berisi tentang rancangan alat penerima tamu pada gedung berkamar banyak berbasis mikrokontroler, yang meliputi diagram blok, penjelasan cara kerja secara singkat dan pemilihan komponen.
BAB IV. HASIL DAN PENGAMATAN Bab ini berisi tentang hasil dan pengamatan kerja dari perangkat keras dan perangkat lunak yang telah dibuat. BAB V. PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran untuk perbaikan alat dan penelitian alat selanjutnya.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler merupakan terobosan teknologi mikroprosesor yang dibuat untuk memenuhi kebutuhan pasar dan teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor. Teknologi semikonduktor mempunyai kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruangan yang kecil, diproduksi secara masal dan murah [2]. Diagram blok inti dari AT89S51 ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Diagram kotak inti AT89S51 [2].Mikrokontroler AT89S51 terdiri dari CPU, Memory, Port I/O, Port Serial,
Gambar 2.4. Pada penelitian ini, pembahasan mikrokontroler dibatasi pada organisasi memori, set instruksi, pemberian clock, serta struktur AT89S51 yangmenjelaskan kegunaan dari pin-pin IC tersebut.
2.1.1 Organisasi Memori
Semua produk AT89S51 memiliki ruang alamat memori data dan program yang terpisah [2]. Pemisahan penyimpanan memori data dan program dapat diakses menggunakan metode pengaksesan alamat 8 bit. Alamat RAM Internal dan Flash PEROM AT8
9S51 ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Alamat RAM Internal dan Flash PEROM AT89S51 [2].RAM Internal, Special Function Register (SFR) serta Flash PEROM AT89S 51 akan dijelaskan pada bagian berikut.
1. RAM Internal RAM intern pada mikrokontroler AT89S51 terdiri atas:
al
a. Register Bank Mikrokontroler ini memiliki 8 buah register yang terdiri dari R0
bank 1, bank 2 dan bank 3 dengan cara mengubah kondisi nilai RS0 dan RS1 pada register PSW (Program Status Word).
b. Bit Addressable RAM RAM ini terletak pada alamat 20H sampai 2FH yan g dapat dialamati secara bit yang berarti b ahwa alamat tersebut dapat menyimpan 8 bit data yang tiap bit dapat dialamati sendiri-sendiri.
c. RAM Keperluan Umum RAM ini dimulai dari alamat 30H hingga 7F dan da pat diakses dengan pengalamatan langsung da n tak langsung.
Lokasi RAM Internal dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Ga bar 2.3 Peta Memori RAM Internal [2]. m
2. ngsi Khusus (Special Function Register) Register Fu
AT89S51 mempunyai 21 Register Fungsi Khusus yang terletak di alamat 80H sampai dengan FFH. Beberapa registe r ini dapat dialamati secara bit. Gambar 2.4 menunjukkan peta Register Fungsi Khusus.
a. Akumulator Register ini terletak di alamat E0H dan dapat dialamati sec ara bit.
Akumulator digunakan untuk hampir semua operasi logika dan aritmatika.
b. Port AT89S51 m empunyai 4 buah port : yaitu Port 0, Port 1, Port 2 dan
Port
3 yang terletak di alamat 80H, 90H, A0H dan B0H. Semua port tersebut dapat dialamati secara bit sehingga dapat dilakukan perubahan bit data pada salah satu port tanpa mengganggu port yang lain. c. ram Status Word) PSW (Prog
PSW beris i data bit hasil eksekusi program seperti hasil a ritmatika dan logika.
d. Register B Register ini digunakan bersama akumulator untuk proses aritmatika selain diguna kan untuk register biasa dan dapat dialamati secara bit.
e. Stack Pointer Stack Pointer merupakan register 8 bit yang terletak di alamat 81H .
Proses yang b erhubungan dengan stack ini biasa dilakukan oleh instruksi-instruksi Push, Pop, Acall dan sebagainya.
f. Data pointer Data pointer atau DPTR merupakan register 16 bit. DPTR biasa digunakan unt uk mengakses data yang terletak di memori external.
g. Register Timer AT89S51 mempunyai dua buah 16 bit Timer/Counter yaitu : time
r
dan timer 1. Tim er 0 terletak di alamat 84H untuk TL0 dan 8CH untuk TH0, sedangkan Timer 1 terletak di alamat 8BH untuk TL1 dan 8DH untuk TH1
h. Serial Port Register
ini m erupakan on chip serial port yang digunakan untuk
Port
melakukan komunik asi dengan peralatan yang menggunakan serial port . i. Register Interupsi Mikrokontroler ini memiliki 5 buah interupsi dengan dua level priorit as interupsi. Interupsi secara otomatis akan dimatikan bila sistem d ikembalikan pada keadaan semula. Register yang behubungan dengan interupsi adalah Int errupt Enable Register (IE) pada alamat A8H dan Interupsi Priority Register (IP) pada alamat B8H.
3. sh PEROM Fla
AT89S51 mempunyai 4 kilo byte Flash PEROM yang dapat ditulis dan dihapus menggunakan sebuah perangkat program mer . Program yang terdapat pada Flash PEROM akan dieksekusi jika sistem dikembalikan pada keadaan semula. Bila sistem tersebut telah dikembalikan pada keadaa n semula, maka pin EA/V akan berlogika satu, sehingga
PP
mikrokontroler akan aktif berdasarkan program yang ada di Flash PEROM. Tetapi apabila pin EA/V berlogika nol, maka mikrokontroler
PP akan aktif berdasarkan program yang ada pada memori external.
2.1.2 K elompok Instruksi Mikrokontroler AT89S51
Semua anggota keluarga mikrokontroler AT89S51 mengeksekusi kelomp ok instruksi yang sama [2]. Kelompok instruksi ini telah dioptim asi untuk aplikasi kontrol 8 bit, serta menyediakan berbagai macam mode pengalamatan yang cepat untuk mengakses RAM internal dan RAM ex ternal .
Bagian berikut ini akan menjabarkan mengenai mode-mode pengalamatan tersebut serta berbagai macam instruksi yang dipergunakan dalam pemrograman AT89S51, antara lain instruksi logika, aritmatika, transfer data, boolean, serta instruksi lompat.
1. Mode-mode Pengalamatan Mode-mode pengalamatan dapat dikelompokkan menjadi [2] :
a. Pengalamatan Langsung (Direct Addressing) Dalam pengamatan langsung, masukan data ditentukan berdasarkan alamat 8 bit (1 byte) da lam satu instruksi. Hanya RAM data internal dan SFR yang bisa diakses secara langsung.
b.
sing )
Pengalamatan Tak Langsung (Indirect Addres Dalam pengalamatan tak langsung, instruksi menentukan suatu register yang digunakan untuk menyimpan alamat masukan. Baik RAM internal maupun eksternal dapat diakses seca ra tak langsung. Register alamat untuk alamat-alamat 8 bit bisa menggunakan Stack Pointer dari
register bank yang dipilih. Sedangkan untuk alamat yang 16 bit hanya bisa menggunakan register pointer dat 16 bit atau DPTR.
c. Instruksi-Instruksi Register
Register bank , yang masing-masing berisi 8 register, dapat diakses
melalui instruksi dengan kode masukan yang mengandung 3 bit spesifikasi register. Akses register dengan cara de mikian bisa menghemat penggunaan k ode instruksi karena tidak memerlukan sebuah byte untuk alamat. Saat instruksi tersebut dikerjakan, satu dari delapan register pada bank yang terpilih yang diakses.
d. Konstanta Segera (Immediate Constant) Nilai dari suatu konstanta dapat segera menyatu dengan masukan kode dalam memori program. Misalnya, instruksi : MOV A,#100, yang akan menyimpan konstanta 100 (desimal) ke dalam akumulator. Bilangan yang sama tersebut bisa juga dituliskan dalam format heksa sebagai 64h ( MOV A,#64h ).
e. Pengalamatan Terindeks (Indexed Addressing) Memori program hanya bisa diakses melalui pengamatan terindeks.
Pengalamatan terindeks digunakan dalam instruksi-instruksi “ lompat bersyarat”. Dalam hal ini, alamat tujuan dari instruksi lompat (jump) dihitung sebagai jumlah dari penunjuk dasar (base pointer) dengan data akumulator.
2. Ins truksi Aritmatika Instruksi-instruksi aritmatika selalu melibatkan akumulator, hanya beb erapa yang melibatkan register lainnya (DPTR dan lain-lain). Beberapa contoh instruksi aritmatika antara lain ADD, ADDC, SUBB, DEC, INC.
3. Instruksi Logika Instruksi logika digunakan untuk melakukan operasi logika AND
(instruksi ANL), OR(instruksi ORL), XOR (instruksi XRL), operasi clear (instruksi CLR) dan NOT (instruksi CPL) pada suatu byte dan beropera si pada m asing-masing bit. Instruksi putar atau rotate (RL A, RLC A dan lainnya) akan menggeser isi akumulator 1 bit ke kanan atau ke kiri.
4. Instruksi Transfer Data Instruksi transfer data dapat dibagi menjadi 2 macam, yaitu instruksi transfer data yang mengakses ruang memori interna l , menggunakan instruksi MOV dan MOVC serta transfer data yang mengak ses ruang memori external menggunakan instruksi MOVX.
Pengaksesan ruang memori external menggunakan Data Pointer (DPTR) sebesar 16 bit.
5. Instruksi Boolean Mikrokontroler AT89S51 memiliki sebuah prosesor boolean yang cukup lengkap. Instruksi boolean digunakan pada operasi bit dan melibatkan alamat pada internal RAM yang merupakan bit addressable. Contoh instruksi Boolean antara lain ANL, SETB, CLR.
6. Instruksi Lompat (jump) Instruksi lompat (jump) merupakan perintah yang digunakan pada mikrokontroler AT89S51 untuk melakukan perpindahan alamat perintah yang akan dieksekusi ole h CPU. Instruksi lompat ini dapat dibagi menjadi dua m acam, yaitu instruksi lompat tak bersyarat (antara lain instruksi LJMP, AJMP, SJMP) dan instruksi lompat bersyarat (antara lain instruksi JZ, CJNE dan DJNZ).
2.1.3 P emberian Clock pada Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S 51 memiliki osilator yang tersedia pada kemasan
IC tersebut (on chip) sebagai sumber detak (clock) [2]. Untuk menggunakannya, kaki XTAL 1 dan XTAL 2 pada mikrokontroler AT89S51 dihubungkan dengan sebuah kristal keramik dan kapasitor yang dihubungkan k e ground. Gambar 2.5 menunj ukkan cara menghubungkan kristal sumber detak dengan mikrokontroler AT89S51. Besar kapasitor yang terhubung dengan sumber detak tergantung dari jenis sumber detak yang dipasangkan. Bila sumber detak berupa kristal maka besar kapasitor yang terpasang adalah 30 pF ± 10 pF dan bila jenis keramik besar kapasitor yang terpasang adalah 40 pF ± 10pF.
Gamb ar 2.5 Menghubungkan Kristal Sumb er Detak [2].
2.1.4 Struktur T89S51 A
Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 40 pin, 32 pin di antaranya digunakan se bagai port paralel [2]. Satu port paralel terdiri dari 8 p in, sehingga 3 2 pin membentuk 4 buah port paralel, yang masing-masing dikenal sebagai Port 0, Port 1, Port 2 dan Port
3. Diagram pin mikrokontroler AT89S51 secara lengkap ditunjukkan pada Gambar 2.6. G ambar 2.6 Diagram Pin Mikrokontroler AT89S51 [2].
Fungsi dari pin-pin IC AT89S51 pada gam bar 2.6 dapat dijelaskan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Fungsi dari Pin-pin IC AT89S51 [2].NO PIN PORT NAMA/ID FUNGSI KETERANGAN 1 1-8 1 Sebagai input Sebagai I/O biasa dengan member logika ”1”. Sebagai output, port ini dapat memberikan sink ke empat
output
buah TTL 2 5 1 MOSI Serial data inp ut Multplay Output S ingle Input 3 6 1 MISO Serial data output Multyplay Input Single Output 4 7 1 SCK Serial clock in put T ab el 2 .1 (lanj utan) Fu ngsi dari Pin-pin IC AT8 9S51 [2]. 5 9 RST S ebagai masukan Kondisi “1” selama 2 mc
r eset (machine cycle) pada
saat osilator bekerja mikrokontroler akan dikembalikan pada keadaan semula
6 10 3 RXD Sebagai serial
input port
7 11 3 TXD Sebagai serial
output port
8 12 3 INT0 Sebag ai external
interrupt 0 port
9 13 3 INT1 Sebagai external
interrupt 1 port
10 14
3 T0 Sebagai external
timer 0 input
port11 15 3 T1 Sebagai external
timer 1input
port12 16 3 WR Sebagai
external
data memory
write strobe po rt13 17 3 RD Sebag ai external
data memory
read strobe port14 18 XTAL1 Sebagai
oscillator inpu t
15 19 XTAL2 Sebagai
oscillator output
16 20 GND Sebagai
ground
17 21-
2 Sebagai Port ini
28 I/O mempunyai internal pull up . 18 29 PSEN Merupakan PSEN ( Program Store sinyal baca untu k
Enable )
memori program eksternal. PSEN akan aktif dua kali setiap cycle
Tabel 2.1 (lanjutan) Fungsi dari Pin-pin IC AT89S51 [2].19 30 ALE Pin ini juga Pada ope rasi normal, (Address berfungsi ALE akan mengeluarkan
Latch sebagai masukan sinyal clock sebesar 1/6 pulsa program dari frekuensi kristal. Enable)
(the pulse
program input)20 31 Vpp atau Mengeksekusi EA program dari
(External memori
eksternal, mengakses program 21 32- 0 dapat
Port
39 berfungsi sebagai I/O biasa, memberikan sin k
22 40
VCC Sebagai suplai tegangan
2.2 Komunikasi Serial
Komunikasi secara serial (serial communi cations ) merupakan cara m eng han tar data yang lebih mudah, disebabkan siste m komunikasi paralel terlalu mahal untuk kegunaan jarak jauh [3]. Komunikasi serial juga bersifat sebagai simpleks (simplex), dupleks setengah (half duplex), dan dupleks penuh (full
duplex ) [3,4].
Ada dua macam cara pengiriman (transmisi) secara serial yaitu komunikasi sinkron dan komunikasi asinkron. Pada komunikasi sinkron sinyal detak dikirim bersama-sama dengan data serial. Selanjutnya dalam transmisi data serial secara asinkron, detak tidak dikirim bersama data serial. Sistem transmisi data secara serial ada dua jenis [4] : 1. nsmisi data secara tidak seimbang (unbalanced line).
Tra Contoh transmisi data secara tidak seimbang (unbalance line) adalah dengan sistem RS-232 yang menggunakan sebuah kawat penghantar untuk sinyal dan sebuah kawat penghantar untuk acuan pentanahan (groun ding ). Pada sistem ini nilai amplitudo sinyal tergantung pada beda potensial antara penghantar sinyal terhadap ground.
2. Transmisi data secara seimbang (balanced line).
Pada sistem transmisi data secara seimbang (balance line), kedua penghantar selalu berfluktuasi saling bertolak-belakang sehingga selalu tercipta beda potensial pada kedua penghantar. Pada sistem transmisi ini, sinyal masih dapat terdeteksi pada jarak yang cukup jauh. Selain itu, sistem transmisi data secara seimbang l ebih tahan terhadap noise. Sistem transmisi data serial secara seimbang ini biasanya menggunakan sistem standar R S-422 dan RS-485.
Sistem transmisi data secara serial dengan standar komunikasi serial RS- 485 dikembangkan sejak tahun 1983 dan mampu mentransmisikan data pada jarak yang cukup jauh, yaitu 1,2 km. Standar komunikasi serial RS-485 dapat diterapkan pada suatu jaringan telepon tunggal (party line) atau pada jaringan
(jaringan yang menggunakan topologi bus).
multidrop
Ada sebanyak 32 pasang pemancar (driver)/penerima (receive r ) yang dapat disatukan pada jaringan multidrop. Sisi pemancar (driver) akan terminal A-B dengan acuan titik tengah ground, seperti diperlihatkan pada
Gambar 2.7. Penerima (receiver) mampu menerima data dengan nilai amplitudo sinyal minimal + 200 mV sampai – 200mV antara terminal A-B. Sehingga sisipenerim a dapat menerima sinyal dengan amplitudo antara + 200 mV sampai 200mV (sinyal minimal) hingga + 6 V sampai – 6 V (sinyal maksimal) yang masih dapat diterima, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.8.
- + 6
Toleransi
- + 2
A Tegangan B AB
V C ENABLE
- - 2
Toleransi (REQUIRED FOR RS-485)
- - 6 Gambar 2.7 Sinyal Keluaran dari Pemancar (driver) [4]. 1/2Vi +Vi ak A B<
- + 6 an m si m u m
V + 200mV g 1/2Vi an Tegangan AB
V Vcm C - 200mV eg -Vi R en t an g t Vcm = Input Common Mode Voltage rentang tegangan untuk Vcm -7v > Vcm < +7v tran sisi Daerah - 6 V Serial Port lebih sulit diterapkan bandingkan dengan Paralel Port. Dalam di banyak kasus, device yang dihubungkan dengan saluran serial membutuhkan sarana untuk mengubah informasi serial kembali menjadi bentuk paralel agar dapat diolah oleh prosesor, sarana ini antara lain UART (Universal Asynch ronous Receive Transmit). Tetapi di balik itu semua, ada beberapa keunggulan Serial transfer dib andingkan dengan paralel, antara lain :
1. Kabel serial dapat lebih panjang dari kabel paralel. Serial Port mengirimkan informasi ‘1’ atau high sebagai tegangan antara –3 sampai –25 volt dan informasi ‘0’ atau low sebagai tegangan antara +3 sampai +25 volt. Sedangkan paralel port mengirimkan low dalam bentuk tegangan 0 volt dan
high sebagai tegangan 5 volt. Sehingga serial port memiliki sinyal yang dapat
berayun dengan jangkauan maksimum y ang dibolehkan sebesar 50 volt, dibandingkan dengan paralel port yang hanya memiliki jangkauan maksimum 5 volt saja. Sehingga kehilangan tegangan pada kabel serial tidak menjadi masalah berarti dibandingkan dengan masalah yang dialami oleh kabel paralel.
2. Jumlah kabel yang dibutuhkan untuk kabel serial jauh lebih sedikit dibandingkan kabel paralel. Tiga utas kabel (Tx, Rx dan Ground) untuk komunikasi serial jelas lebih sedikit dibandingkan dengan 19 sampai 25 utas kabel untuk komunikasi paralel. Meskipun kita juga harus memperhitungkan
3. Infra Red devices atau peralatan elektronik yang menggunakan cahaya infra merah te lah mulai populer, antara lain electronic diary atau buku harian elektronik, komputer palmtop dll. Tentu saja transfer data melalui infra red lebih mudah diterapkan jika dilakukan secara serial, bukan paralel 8-bit yang membutuhkan satu saluran infra red untuk setiap bit. IrDA-1, spesifikasi infra red yang pertama, dapat mentransfer data dengan baudrate 115.2 kilo baud dan telah dikaitkan (interfaced into) dengan UART (Universal Asynchronous Receive Transmit).
4. Penggunaan mikrokontroler atau single chip microprocessor juga sudah populer, beberapa di antaranya sudah dilengkapi dengan Serial Communication Interface, misalnya prosesor Intel 8051 yang dilengkapi dengan built in USART. Dengan fasilitas seperti ini prosesor dapat berkomunikasi dengan prosesor lain melalui 2 kabel saja, yaitu TxD dan RxD, tidak seperti komunikasi paralel yang paling tidak membutuhkan 8 kabel belum termasuk kab el strobe dan status.
2.2.
1 Pengaturan Impedansi Terminal
Pengaturan impedansi terminal dimaksudkan agar sinyal dapat terserap seca ra penuh oleh penerima dan tidak berbalik ke saluran transmisi lagi [4].
Pen gaturan impedansi terminal ini mengacu pada panjang kabel penghantar dan kec epatan laju data yang digunakan. Pengaturan impedansi terminal dapat diab aikan bila delay propagasi saluran data le bih rendah dari lebar satu bit data.
Sebagai contoh, sebuah sistem yang menggunakan kabel dengan panjang 2000 f eet (= 609,6 m), delay propagasi saluran data dapat dihitung dengan mengalikan panjang kabel dengan kecepatan laju propagasi yang biasanya sebesar
8
66% sampai 75% dari kecepatan cahaya (= 3x10 m/s). Dengan panjang kabel 2000 feet, perjalanan bolak-balik data 4000 feet dengan laju propagasi 0.66 x kecepatan cahaya, sehingga delay propagasi sebesar 6.2 µs. Bila perjalanan da ta sebany ak tiga kali bolak-balik maka delay propagasi sebesar 18.6 µs. Karena lebar satu bit data untuk 9600 baud adalah 104 µs, sehingga pada kasus ini pengaturan impedansi terminal dapat diabaikan.
Ada dua macam pengaturan impedansi terminal : 1. Parallel Termination.
Parallel Termination adalah menambahkan resistor yang dipasang parallel seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.9a sebagai penyesuai impedansi.
Nilai resistor ini pada umumnya sebesar 120 Ω. Nilai ini didapatkan dari nilai impedansi intrinsic kabel penghantar transmi si.
2. AC -couple Termination .
AC-couple Termination adalah menambahkan resistor yang dipasang parallel