TEORI DASAR MIKROKONTROLER

2.1 Pengenalan Mikrokontroller

Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan

mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru.

Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang

lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara

masal (dalam jumlah banyak) membuat harganya menjadi lebih murah (dibandingkan

mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera

industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu bahkan mainan

yang lebih baik dan canggih.

Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menanganiberbagai macam program

aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angkadan lain sebagainya), mikrokontroler

hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja (hanya satu program saja yang

bisa disimpan). Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada

sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program

pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin

antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada

Mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar, artinya program kontrol

disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif

lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara, termasuk

register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

Adapun kelebihan dari mikrokontroller adalah sebagai berikut :

1. Penggerak pada mikrokontoler menggunakan bahasa pemograman assembly dengan

berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat

mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem (bahasa assembly ini mudah

dimengerti karena menggunakan bahasa assembly aplikasi dimana parameter input

dan output langsung bisa diakses tanpa menggunakan banyak perintah). Desain

bahasa assembly ini tidak menggunakan begitu banyak syarat penulisan bahasa

pemrograman seperti huruf besar dan huruf kecil untuk bahasa assembly tetap

diwajarkan.

2. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O

terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat

dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan

kebutuhan sistem.

3. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan

parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau

program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat

mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah.

4. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan

I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.

5. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat.

2.2 Unit Mikrokontroller

Keluarga MCS-51 merupakan mikrokontroller 8 bit seperti terlihat pada table

berikut ini :

Device Internal memory

program

Internal

memory data

Timer/efen

Counter

Interupt

S

8052AH

8051AH

8051

8032AH

8031AH

8031

8751H

8751H-12

8751H-88

8K x 8ROM

4K x 8ROM

4K x 8ROM

None

None

None

4K x 8ROM

4K x 8ROM

4K x 8ROM

256 x 8RAM

128 x 8RAM

128 x 8RAM

256 x 8RAM

128 x 8RAM

128 x 8RAM

128 x 8RAM

128 x 8RAM

128 x 8RAM

3 x 16 Bit

2 x 16 Bit

2 x 16 Bit

2 x 16 Bit

2 x 16 Bit

2 x 16 Bit

2 x 16 Bit

2 x 16 Bit

2 x 16 Bit

6

5

5

6

5

5

5

5

5

Tabel 2.1. keluarga MCS51

Terdapat beberapa anggotanya mempunyai internal memory, salah satunya adalah

mikrokontroller AT89C51 yang merupakan versi EEPROM dari 80C51 dimana memory

internal ini dapat diprogram dan dihapus secara elektrik diproduksi oleh ATMEL

Corporation. AT89C51 dibuat compatible dengan sel instruksi dan pin keluaran standar

industri MCS-51 yang memiliki 4Kbyte RAM internal dengan teknologi flas EEPROM

yang dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

DT-51 merupakan development tools yang terdiri dari 2 bagian terintegrasi yaitu

perangkat keras dan perangkat lunak. Komponen utama perangkat keras DT-51 ialah

mikrokontroler AT89C51 yang merupakan salah satu turunan keluarga MCS-51 Intel dan

telah menjadi salah satu standar industri dunia. Selain mikrokontroler, DT-51 dilengkapi

pula dengan EEPROM yang memungkinkan DT-51 bekerja dalam mode stand-alone

(bekerja sendiri tanpa komputer). Selain komponen-komponen tersebut masih banyak

fungsi lain pada DT-51, antara lain : timer, counter, RS-232 serial port, Programmable

Perangkat Interface (PPI), serta LCD port. Perangkat lunak DT-51 terdiri dari

Downloader DT51L dan Debugger DT51D. Downloader berfungsi untuk mentransfer

user program dari PC (Portable Computer) ke DT-51, sedangkan debugger akan

membantu user untuk melacak kesalahan program*.

Spesifikasi DT-51

1. Berbasis mikrokontroler 89C51 yang berstandar industri.

2. Serial port interface standar RS-232 untuk komunikasi antara komputer dengan

board DT-51.

3. 8 Kbytes non-volatile memory (EEPROM) untuk menyimpan program dan data.

4. 4 port input output (I/O) dengan kapasitas 8 bit tiap portnya.

5. Port Liquid Crystal Display (LCD) untuk keperluan tampilan.

6. Konektor ekspansi untuk menghubungkan DT-51 dengan add-on board yang

kampatibel dari Innovative Electronics.

*Lihat AT89S51/52 Development Tools DT-51 MinSys.

Gambar di bawah ini menunjukan tata letak dari DT-51

Gambar 2.1. Tata Letak DT-51

2.3 Mikrokontroller AT89C51

Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian

elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler

umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit

pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di

dalamnya.

Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O

pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas.

Mikrokontroler AT89C51 ialah mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KB Flash PEROM

(Programmable and Erasable Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulisi sebanyak

1000 kali. Mikrokontroler ini diproduksi dengan menggunakan teknologi high density

non-volatile memory Atmel. Flash PEROM on-chip tersebut memungkinkan memori

program untuk diprogram ulang dalam sistem (in-system programming) atau dengan

menggunakan programmer non-volatile memory konvensional. Kombinasi CPU 8 bit

serba guna dan Flash PEROM, menjadikan mikrokontroler AT89C51 menjadi

microcomputer handal yang fleksibel.

Karakteristik lainya dari mikrokontroler AT89C51 sebagai berikut :

- Low-power

- 32 jalur masukan/keluaran yang dapat diprogram*

- Dua timer counter 16 bit

- RAM 128 byte

- Lima interrupt

Arsitektur perangkat keras 89C51 mempunyai 40 kaki, 31 kaki digunakan untuk

keperluan 4 buah port pararel. 1 port terdiri dari 8 kaki yang dapat di hubungkan untuk

interfacing ke pararel device, seperti ADC, sensor dan sebagainya, atau dapat juga

digunakan secara sendiri setiap bitnya untuk interfacing single bit septerti switch, LED,

dll.

*32 jalur masukan dihimpun dalam 4 buah port, setiap port memiliki 8 buah masukan

Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89C51

Fungsi dari mikrokontroler AT89C51 secara keseluruhan dapat digambarkan

yaitu sebagai berikut :

Pin 1 sampai 8

Adalah kelompok pin untuk port 1. Port 1 ini merupakan port I/O dua arah yang

digunakan untuk penghubungan dengan peralatan luar.

Pin 9

Adalah masukan reset. Dimana ketika ada masukan sinyal dalam waktu tertentu pada pin

ini, mikrokontroler akan di reset.

Pin 10 sampai 17

Adalah port 3 yang juga merupakan port I/O. Port 3 terdiri dari pin-pin yang

diperlihatkan tabel dibawah ini.

Tabel 2.2. fungsi pin pada P3

Pin 18

Adalah XTAL 2 yaitu untuk keluaran dari inverting oscillator amplifier. XTAL 2

digunakan untuk pewaktuan mikrokontroler.

Pin 19

Adalah XTAL 1 yaitu masukan untuk inverting oscillator amplifier dan masukan untuk

rangkaian sumber detak (clock).

Pin 20

Adalah ground dan diberi simbol gnd. Pin ini terhubung dengan jalur netral/ground dari

rangkaian pengatur daya.

Pin 21 sampai 28

Adalah port 2 yang juga sebagai port I/O.

Bit Nama Fungsi Alternatif

P3.0 RXD Port input serial

P3.1 TXD Port output serial

P3.2 INT0 Interupsi eksternal 0

P3.3 INT1 Interupsi eksternal 1

P3.4 T0 Input Eksternal waktu/pencacah 0

P3.5 T1 Input Eksternal waktu/pencacah 1

P3.6 WR Jalur menulis memori data eksternal

P3.7 RD Jalur membaca memori data eksternal

Pin 29

Adalah Program Store Enable (PSEN), yaitu masukan sinyal baca untuk memori

program eksternal agar masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan

instruksi (fetching).

Pin 30

Adalah Address Latch Enable (ALE) yaitu keluaran yang menghasilkan pulsa-pulsa

untuk mengancing byte rendah alamat selama mengakses eksternal. Selain itu pin ini juga

berfungsi sebagai PROG atau masukan pulsa program selama pemograman.

Pin 31

Adalah External Acces Enable (EA ) yang merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan

memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan

seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan jika diset tinggi (H) maka

mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi

program kurang dari 4096. Port ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman (Vpp =

+ 12V) selama proses pemograman.

Pin 32 sampai 39

Adalah merupakan port 0 dan berfungsi sebagai I/O.

Pin 40

Adalah Vcc atau sumber tegangan. Pin ini dihubungakan dengan jalur positif dari

rangkaian pengatur daya

2.4 Organisai Memori Mikrokontroller AT89C51

AT89C51 yang merupakan versi EEPROM dari 8051yang program memorinya

dapat diprogram dan dihapus secara elektrik. AT89C51 mempunyai lokasi alamat yang

terpisah untuk program memori dan data memori . seperti yang terlihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. Blok Diagram Inti Dari AT89C

Pemisahan memori program dan data tersebut membolehkan memori data diakses

dengan alamat 8 bit, sehingga dapat dengan cepat dan mudah disimpan dan dimanipulasi

oleh CPU 8 bit. Namun demikian, alamat memori data 16-bit bisa juga dihasilkan melalui

register DPTR.

Gambar 2.4. Struktur Memori Mikrokontroler AT89C51

2.4.1 Memori Program

Memori program hanya bisa dibaca saja karena bersifat sebagai ROM.

Memori ini disimpan dalam Flash PEROM. Memori program yang bisa diakses

langsung hingga 64 Kbyte. Pada gambar memori program terdapat strobe (tanda) untuk

akses memori program eksternal melalui sinyal PSEN (Program Strobe Enable).

Mikrokontroler AT89C51 mempunyai 4 Kbyte memori program

internal. Bila memakai memori program eksternal, maka pin `EA ’ diberi

logika Low. Apabila ingin memakai memori program internal pin `EA ’ diberi

logika High.

2.4.2 Memori Data

Memori data menempati ruang alamat terpisah. Memori eksternalnya

dapat diakses secara langsung hingga 64 Kbyte. CPU akan memberikan sinyal baca RD

dan tulis WR selama mengakses memori data eksternal.

Gambar 2.4. menampilkan ruang alamat memori data internal dan

eksternal. Perincian ruang memori data internal seperti gambar 2.5. dibagi

menjadi tiga blok yaitu, 128 lower, 128 upper, dan Register Fungsi

Khusus (Special Function Register = SFR). Pengaksesan langsung dengan

alamat diatas 7FH mengakses suatu memori, sedangkan pengaksesan tak

langsung dengan alamat di atas 7FH mengakses ruang memori lain yang

berbeda. Pada memori data internal 128 byte lower terdapat empat bank dan

delapan register (Ro...R7).

FFH FFH

UPPER SFR

128

80H 80H

7H

LOWER

128

0

Gambar 2.5. Memori Data Internal

AKSES

DENGAN

PENGALAMATAN

TAK LANGSUNG

AKSES

DENGAN

PENGALAMATAN

LANGSUNG

AKSES

DENGAN

PENGALAMATAN

TAK LANGSUNG

Pengalamatan langsung dari 80H sampai FFH tergolong dalam SFR.

Berikut fungsi yang terdapat dalam SFR.

1. Program Status Word (PSW)

PSW berisi bit-bit status yang berkaitan dengan kondisi CPU saat itu. PSW

terletak dalam ruang SFR pada lokasi D0H.

2. Akumulator

ACC atau akumulator menempati lokasi E0H dan digunakan sebagai register

untuk penyimpanan data sementara dalam program.

3. Register B

Register B terletak pada lokasi F0H. Register ini digunakan selama operasi

perkalian dan pembagian. Saat intstruksi MUL AB terjadi perkalian antara akumulator

dengan data yang tersimpan dalam register B dan hasilnya 16 bit disimpan dalam

register B dan akumulator (A). Instruksi DIV AB melakukan pembagian antara

akumulator dengan data yang tersimpan dalam register B.

4. Stack Pointer (SP)

Register SP terletak pada lokasi 81H. SP merupakan register dengan

panjang 8 bit dan digunakan dalam proses simpan dan ambil dari/ke stack.

5. Data Pointer

Register Data Pointer atau DPTR mengandung byte tinggi (DPH) dan byte

rendah (DPL) masing-masing berada di lokasi 83H dan 82H. DPTR dapat

dimanipulasi sebagai dua register 8 bit yang terpisah.

6. Port 0, Port 1, Port 2, Port 3

P0, P1, P2, P3 masing-masing menempati lokasi 80H, 90H, A0H, dan B0H.

7. Register Kontrol (Control Register)

Pada register kontrol terdapat TMOD sebagai pewaktu.

8. Timer Register

Timer register merupakan register pencacah 16 bit. Timer 0 high dan timer

0 low terdapat pada masing-masing 8CH dan 8AH. Timer 1 high dan Timer

1 low terdapat dilokasi 8DH dan 8BH.

2.4.3 Memori Eksternal

Selain PEROM dan internal RAM yang terdapat pada

mikrokontroler AT89C51, DT51 juga mempunyai memori eksternal

berjenis EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only

Memory). Sesuai dengan namanya maka EEPROM dapat ditulis dan

dihapus secara elektrik, mirip seperti RAM namun bersifat non volatile

sehingga data yang tersimpan dalam EEPROM tidak hilang meskipun catu

daya dimatikan.

AT28C64B adalah suatu memori eksternal seperti yang digunakan sebagai

tambahan dalam menyimpan program dan data. Pada pengaksesannya baik dalam

menulis dan membaca, memori ini tidak membutuhkan komponen luar. Didalamnya

terdiri dari suatu halaman register 64 byte untuk penulisan. Memori AT28C64B

memiliki 28 pin yang terdiri dari 13 pin pengalamatan, 8 pin I/O data dan 3 pin

inisialisasi, serta 2 pin untuk Vcc dan ground, sedangkan 2 pin lainnya tidak

dihubungkan.

Gambar 2.6. Electrically-Erasable and Programmable Read Only

Memory (EEPROM) AT28C64B.

Untuk penggunaan memori ini seperti telah disinggung diatas,

dilakukan dari mikrokontroler. Sebagai memori program, pengaturan

dilakukan dari mikrokontroler pada pin ALE, pin EA dan pin PSEN . Pin

ALE sebagai pengunci alamat, pin EA berfungsi untuk menentukan

pengambilan instruksi. Jika EA disambung pada Vcc, maka

mikrokontroler mengambil instruksi dari memori internal, dan bila EA

tersambung pada ground maka pengambilan instruksi dari memori eksternal.

Sedangkan untuk inisialisasi pengambilan program dari memori ekternal diatur pada

pin PSEN . Sama dengan memori internal, program hanya dapat dibaca.

Penggunaan sebagai memori data, dilakukan pada pin WR dan pin RD . Pin WR

untuk penulisan data dan pin RD untuk pembacaan data.

2.5 Set Instruksi

Ada beberapa instruksi yang dikenal oleh mikrokontroler AT89C51 yaitu:

Instruksi aritmetika

Intruksi logika dan manipulasi bit

Instruksi transfer data

Instruksi percabangan

Instruksi-instruksi tersebut dijelaskan berikut ini.

2.5.1 Instruksi Aritmetika

Intruksi aritmetika mencakup penambahan (ADD), pengurangan

(SUBB), perkalian (MUL), dan pembagian (DIV).

1. Penambahan (ADD)

Instruksi ini menjumlahkan suatu data dengan isi akumulator dan hasilnya

disimpan dalam akumulator.

Operasi ADD : A←A+data

2. Pengurangan (SUBB)

Instruksi ini mengurangkan isi akumulator dengan isi carry flag dan isi data.

Operasi SUBB : A←A-C-data

3. Perkalian (MUL)

Instruksi ini mengalikan isi akumulator dengan isi register B.

Operasi MUL : AB←A*B

4. Pembagian (DIV)

Instruksi ini akan membagi isi register akumulator dengan isi register B.

Operasi DIV : AB←A/B

5. Penambahan satu (INC)

Proses ini menambahkan satu pada isi suatu register atau memori.

Operasi INC A : AB←A+B

6. Pengurangan Satu (DEC)

Proses ini kebalikan dari proses pengurangan satu.

2.5.2 Instruksi Logika Dengan Manipulasi Bit

Instruksi logika dan manipulasi bit terdiri dari :

1. Logika AND (ANL)

Instruksi ini melakukan proses logika AND antara suatu register dengan

register, register dengan data, carry flag dengan suatu alamat, dan lain- lain.

Tabel kebenarannya terlihat pada Tabel 2.3

.

#1 #2 HASIL

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Tabel 2.3. operasi AND

Sebagai contoh, misalnya akumulator berisi 1011 1011B dan register R0 berisi

0100 1100B dengan instruksi ANL A, R0 menyebabkan isi akumulator menjadi

sebagai berikut :

A : 1011 1011

B : 0100 1100

0000 1000 → akumulator akan berisi 0000 1000B atau 08H

Format instruksi AND :

ANL A, @Rr

ANL A, #data

ANL alamat data, A

ANL alamat, #data

2. Logika OR (ORL)

Instruksi ini melakukan logika OR antara suatu register dengan register, register

dengan data, carry flag dengan isi suatu alamat bit.

Tabel kebenaran untuk logika OR ditunjukkan oleh Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Operasi OR

Format instruksi OR:

ORL A, @Rr

ORL A, #data

ORL alamat data, A

ORL A, alamat data

3. Logika NOT (CPL)

Instruksi ini melakukan proses logika NOT pada suatu register, carry flag,

atau isi suatu alamat bit. Tabel kebenarannya sebagai berikut.

#1 HASIL

0 1

1 0

Tabel 2.5. Operasi NOT

#1 #2 HASIL

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Format instruksi NOT:

CPL A

CPL alamat bit

4. Logika EXOR (XRL)

Instruksi ini melakukan proses logika exlusive-OR antara register dengan

register, register dengan data, dan lain-lain. Tabel kebenarannya sebagai

berikut.

#1 #2 HASIL

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Tabel 2.6. Operasi EXOR

5. Manipulasi Pengesetan (CLR)

Instruksi ini menyebabkan suatu bit menjadi reset atau nol

Format instruksi CLR :

CLR A

CLR alamat bit

6. Manipulasi Bit Pengesetan (SETB)

Instruksi ini akan mengeset bit yang dimaksud (atau 1)

Format instruksi SETB :

SETB C

SETB bit

7. Manipulasi Bit Pengisian (MOV)

Instruksi ini akan mengisi suatu data dalam bentuk byte.

Format instruksi MOV :

MOV @Rr, A

MOV A, @Rr

MOV @Rr, #data

MOV @Rr, alamat data

MOV A, alamat data

8. Manipulasi Lompat

Program counter akan meloncat ke alamat yang dikehendaki.

Format instruksinya :

JC alamat kode

JNC alamat kode

2.5.3 Instruksi Transfer Data

Kelompok instruksi ini digunakan untuk memindahkan data antara :

1. register-register

2. memori-memori

3. register-memori

4. antarmuka-register

5. antarmuka-memori

Contoh :

MOV A, R0 : Pindahkan isi register R0 ke akumulator.

MOV A, @R0 : Pindahkan isi memori yang alamatnya ditunjukkan oleh

register R0 ke akumulator.

MOV A, P3 : Pindahkan isi port 3 ke akumulator.

2.5.4 Instruksi Percabangan

Instruksi percabangan ini dibagi dua yaitu percabangan dengan syarat

dan percabangan tanpa syarat.

Percabangan dengan syarat terdiri atas :

CJNE

Instruksi ini akan membandingkan isi register atau isi memori dengan suatu

data. Bila hasil perbandingan itu sama, instruksi selanjutnya yang akan dituju. Bila tidak

sama, instruksi yang ditunjuk oleh label yang akan dilaksanakan.

Format instruksi CJNE :

CJNE A, @Rr

DJNZ

Instruksi ini akan mengurangi isi register atau memori dengan satu. Bila sudah

0, instruksi selanjutnya akan dilaksanakan dan bila belum 0 instruksi dilanjutkan

ke label.

Format instruksi DJNZ :

DJNZ Rr, alamat kode

DJNZ alamat data, alamat kode

JBC

Instruksi ini akan menguji suatu alamat bit. Apabila alamat bit berisi 1 (set)

bit tersebut akan di clear dan selanjutnya program menuju tabel. Bila alamat bit

berisi 0, instruksi selanjutnya yang akan dieksekusi.

Format instruksi JBC :

JBC alamat bit, alamat kode

Percabangan tanpa syarat meliputi :

Long Jump (LJMP)

Format instruksi Long Jump :

LJMP alamat kode

Short Jump (SJMP)

Format instruksi Short Jump :

SJMP alamat kode

2.6 Progaram sumber assembly

Program sumber assembly merupakan program yang ditulis oleh pembuat

program berupa kumpulan baris-baris perintah dan biasanya disimpan dengan extension

.ASM. program sumber assembly terdiri atas beberapa bagian yaitu Label, Mnenonikm

Operand, dan Komentar.

1. Label

Label sangat berguna dalam pemberian nama pada alamat-alamat yang dituju, karena

pemberian label pada suatu alamat lebih bersifat relatif. Selain itu, label juga digunakan

sebagai catatan diri alur program. Untuk membuat label, ada beberapa persyaratan yang

harus dipenuhi, dimana persyaratan ini kadang-kadang juga bergantung pada program

assembler yang digunakan, yaitu :

A. Harus diawali dengan huruf.

B. Tidak diperbolehkan adanya label yang sama dalam satu program assembly.

C. Maksimal 16 karakter.

D. Tidak diperbolehkan adanya karakter spasi dalam label.

2. Mnemonic

Mnemonic atau bisa juga disebut kode operasi adalah kode-kode yang akan dikerjakan

oleh program assembler yang ada pada mikrokontroller merupakan perintah-perintah atau

instruksi-instruksi yang sangat bergantung dengan jenis mikrokontroller yang digunakan.

Contoh, untuk keluarga MCS51 digunakan MOVX, MOV, ADD dan lain-lain.

3. Operand

Operand merupakan pelengkap dari mnemonic, jumlah operand yang dibutuhkan oleh

satu mnemonic tidak selalu sama, sebuah mnemonic dapat memiliki tiga, dua, satu atau

bahkan tidak memiliki operand sama sekali.

4. Komentar

Bagian komentar tidak mutlak ada dalam sebuah program, namun bagian ini sangat

berguna untuk menjelaskan proses-proses kerja ataupun catatan-catatan tertentu pada

bagian-bagian program. Bahkan pembuat program seringkali membutuhkannya untuk

mengingat kembali jalannya program rancanganya.

2.7 Sistem pengalamatan

Dalam sebuah program, terdapat beberapa system pengalamatan yang perlu

diketahui, yaitu :

2.7.1 Pengalamatan Langsung

1. Immediate Data

Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika nilai operand

merupan data yang akan diproses. Biasanya operand tersebut selalau diawali

dengan tanda ‘#’. Operand yang digunakan operand yang digunakan pada immediate

data juga dapat berupa bilangan bertanda mulai -256 hingga +256

Contoh :

Mov A,#-1 sama dengan Mov A,#0FFH

Bilangan 1 adalah sama dengan 0 dikurangi 1, dalam bentuk heksa bilangan 00H

jika dikurangi 1, hasilnya adalah 0FFH. Dengan pengertian seperti ini, bilangan -1

dianggap sama dengan 0FFH.

2. Pengalamatan Data

Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah proses perintah ketika nilai

operand merupakan alamat dari data yang akan di isi, dipingahkan atau

diproses.

2.7.2 Pengalamatan Tak Langsung

Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika salah satu

operand merupakan register berisikan alamat dari data yang akan di isi atau

dipindahkan. Pengalamatan jenis ini biasa digunakan untuk melakukan penulisan,

pemindahan, atau pembacaan beberapa data dalam lokasi memori yang mempunyai

urutan beraturan.

2.7.3 Pengalamatan Kode

Pengalamatan kode merupakan pengalamatan kerja operand,

merupakan alamat dari instruksi jump dan call. Biasanya operand

tersebut akan menuju ke suatu alamat yang telah diberi label sebelumnya.

2.7.4 Pengalamatan Bit

Pengalamatan bit adalah pengalamatan ketika operand menunjuk ke

alamat pada RAM internal ataupun register fungsi khusus yang mempunyai

kemampuan pengalamatan secara bit.

Berdasarkan penulisannya, pengalamatan ini terdiri dari beberapa macam yaitu :

1. Langsung menuju ke alamat bit

Contoh :

Setb 0B0H

Perintah ini memberikan logika 1 pada bit di alamat B0H dengan pengalamatan

secara bit.

2. Menggunakan operator titik

Contoh :

Setb P3.0

Perintah ini memberikan logika 1 pada bit ke 0 dari port 3, bit tersebut terletak

di alamat B0H dengan pengalamatan secara bit.

3. Menggunakan lambang assembler secara standar

Contoh :

Setb RXD

Perintah ini memberikan logika 1 pada kaki RXD yang terletak pada bit ke

0 dari port 3.

4. Menggunakan lambang assembler secara bebas

Contoh :

Penerima Bit P30

Setb Penerima

Perintah ini memberikan logika 1 pada bit penerima yang sebelumnya

didefinisikan sebagai bit P3.

2.8 Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255

Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255 ialah chip antarmuka 24 bit (3

port) yang dapat diprogram sesuai keinginan kita. PPI 8255 merupakan chip yang paling

banyak digunakan untuk interfacing menggunakan port ISA komputer. PPI 8255 sering

digunakan sebagai pengendali motor stepper, ADC/DAC, relay, dan rangkaian digital

lainnya yang digunakan untuk Sistem Akuisisi Data.

Gambar 2.7. merupakan skema IC 8255 yang memiliki 40 pin. Perlu diingat

bahwa pin gnd berada di pin 7 dan Vcc berada di pin 26.Ic sangat sensitive terhadap listrik

statis. Arus keluaran IC ini sangat kecil, karena itu biasanya digunakan resistor pull-up

agar dapat menyuplai arus lebih besar.

Gambar 2.7. Programmable Peripheral Interface (PPI) 82C55A

Berikut ini penjelasan mengenai tiap pin :

PA0-PA07

Merupakan port A yang terdiri dari 8 bit, dapat diprogram sebagai input atau output

dengan metode bidirectional input/output.

PB0-PB07

Port B dapat diprogram sebagai input/output, tetapi tidak dapat digunakan sebagai port

bidirectional.

PC0-PC07

Port C dapat diprogram sebagai input/output, bahkan dapat dipecah menjadi dua, yaitu

CU (bit PC4-PC7) dan CL (bit PC0-PC3) yang dapat diprogram sebagai input/output.

RD dan WR

Sinyal kontrol aktif rendah ini dihubungkan ke 8255. Jika 8255 menggunakan desain

periferal I/O maka IOR dan IOW bus sistem dihubungkan ke kedua pin ini.

RESET

Pin aktif tinggi ini digunakan untuk membersihkan Control Register. Ketika RESET

diaktifkan, seluruh port diinisialisasi sebagai port input.

2.9. Pengaturan Control Word

Pengaturan control word bertujuan untuk menentukan fungsi dari setiap port pada

PPI 8255. dengan menentukan data yang masuk pada pin D0 – D7, kita dapat

menentukan fungsi dari port-port pada PPI 8255. Dengan fungsi masing - masing pin

sebagai berikut :

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Mengatur fungsi Port C Lower apakah Input atau

Output. 1 = Input dan 0 = Output.

Mengatur fungsi Port B apakah Input atau Output.

1 = Input dan 0 = Output.

Mode Select untuk D0 dan D1. 0 = fungsi D0 dan D1 dua arah (I/O) 1 = fungsi D0 harus 1 (input).

Mengatur fungsi Port C Upper apakah Input atau

Output. 1 = Input dan 0 = Output.

Mengatur fungsi Port A apakah Input atau Output.

1 = Input dan 0 = Output.

Mode Select untuk D3 dan D4. 00 = fungsi D3 dan D4 bisa dua arah (I/O) 01 = fungsi D3 harus 1 (input) 10 = fungsi D4 harus 1 (input) 11 = fungsi D3 dan D4 harus 1 (input)

Sebagai mode aktif PPI.

1 = PPI aktif dan 0 = PPI tidak aktif

Gambar 2.8. Pengaturan Control Word

2.10. Keypad

Keypad adalah rangkaian tombol yang berfungsi untuk memberi sinyal pada suatu

rangkaian dengan menghubungkan jalur-jalur tertentu. Keypad terdiri dari beberapa

macam berdasarkan jumlah tombol dan fungsinya. Pada sistem pengontrolan ini,

digunakan keypad matriks 3 x 4 (12 saklar) dengan pin penghubung rangkaian berjumlah

7 buah.

Gambar 2.9. Tampilan Fisik Keypad 3 x 4

Ketujuh pin penghubung ini terbagi dua kelompok yaitu 4 buah pin sebagai input

dan 3 buah lainnya sebagai ouput. Adapun maksud dari 7 pin I/O adalah untuk dijadikan

kombinasi penghubungan pada rangkaian yang akan disambungkan dengan keypad ini.

Dimana dalam setiap penekanan satu tombol/saklar keypad maka terjadi kombinasi antara

dua buah pin dalam pembacaan sinyalnya.

1 2 3

4 5 6

7 8 9

0 #

Output

Gambar 2.10. Skematik Keypad 3 x 4

2.11 LCD (Liquid Cristal Display)

LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu komponen elektronika yang

berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. Dipasaran

tampilan LCD sudah tersedia dalam bentuk modul yaitu tampilan LCD beserta rangkaian

pendukungnya termasuk ROM dll. LCD mempunyai pin data, kontrol catu daya, dan

pengatur kontras tampilan.

Pin No Name Function Description

1 Vss Power GND

2 Vdd Power + 5 V

3 Vee Contrast Adj. (-2) 0 - 5 V

4 RS Command Register Select

I

n

p

u

t

5 R/W Command Read / Write

6 E Command Enable (Strobe)

7 D0 I/O Data LSB

8 D1 I/O Data

9 D2 I/O Data

10 D3 I/O Data

11 D4 I/O Data

12 D5 I/O Data

13 D6 I/O Data

14 D7 I/O Data MSB

Tabel 2.7. Konfigurasi Pin Dari LCD 2x16 M1632

Gambar 2.10. Rangkaian LCD

Fungsi dari pin-pin pada rangkaian LCD yaitu:

Pin data dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler

dengan lebar data 8 bit.

Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data

Data Bus Control Supply

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RS R/W E VCC Gnd VLCD

yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah

perintah, sedangkan logika high menunjukan data.

Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data,

sedangkan high baca data.

Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan

dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan

tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

LCD telah dilengkapi dengan mikrokontroler HD44780 yang berfungsi sebagai

pengendali. LCD ini juga mempunyai CGROM (Character Generator Read Only

Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory) dan DDRAM

(Display Data Random Access Memory).

2.11.1 DDRAM

DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan

memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada. Contoh, untuk

karakter ‘A’ atau 41H yang ditulis pada alamat 00, maka karakter tersebut akan

tampil pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut

ditulis dialamat 40, maka karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolom

pertama dari LCD.

Display

Position 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

0 0 0 0 04 05 06 07 08 09 0 0 0 0 0E 0

0 1 2 3 A B C D F

4

0

4

1

4

2

4

3

44 45 46 47 48 49

4

A

4

B

4

C

4

D

4E

4

F

DDRAM Address

Tabel 2.8. DDRAM Address

2.11.2 CGRAM

CGRAM (Character Generator Random Access Memory) adalah

merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana

bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan. Namun

memori ini akan hilang saat power supply tidak aktif, sehingga pola

karakter akan hilang.

2.11.3 CGROM

CGROM (Character Generator Read Only Memory) adalah

merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana

pola tersebut sudah ditentukan secara permanen dari HD 44780, sehingga

pengguna tidak dapat merubahnya. Karena ROM bersifat permanen, maka

pola karakter tersebut tidak akan hilang walaupun sumber tegangan tidak aktif.

Pada tabel 2.9. terlihat pola-pola karakter yang tersimpan dalam lokasi-

lokasi tertentu dalam CGROM. Pada saat HD44780 akan menampilkan data 41H yang

tersimpan pada DDRAM, maka HD44780 akan mengambil data di alamat 41H (0100

0001) yang ada pada CGROM yaitu pola karakter A.

Tabel 2.9. Karakter Pada CGROM M1632 LCD