MICROCONTROLLER

A.Perngertian Dasar Microcontroller

Microcontroller berasal dari kata pengontrol dalam ukuran micro. Secara umum microcontroller memiliki semua peralatan pokoknya sebagai sebuah komputer dalam satu chip. Microcontroller ini beberapa chip digabungkan dalam satu papan rangkaian. microcontroller ini harga umumnya lebih murah dibandingkan dengan komputer lainnya, karena perangkatnya relatif sederhana. Contoh alat ini diantaranya adalah komputer yang digunakan pada mobil untuk mengatur kestabilan mesin, alat untuk pengatur lampu lalu lintas.
Secara fisik, kerja dari sebuah mikrokontroler dapat dijelaskan sebagai siklus pembacaan instruksi yang tersimpan di dalam memori. Mikrokontroler menentukan alamat dari memori program yang akan dibaca, dan melakukan proses baca data di memori. Data yang dibaca diinterprestasikan sebagai instruksi. Alamat instruksi disimpan oleh mikrokontroler di register, yang dikenal sebagai program counter. Instruksi ini misalnya program aritmatika yang melibatkan 2 register. Sarana yang ada dalam program assembly sangat minim, tidak seperti dalam bahasa pemrograman tingkat atas (high level language programming) semuanya sudah siap pakai. Penulis program assembly harus menentukan segalanya, menentukan letak program yang ditulisnya dalam memori-program, membuat data konstan dan tablel konstan dalam memori-program, membuat variabel yang dipakai kerja dalam memori-data dan lain sebagainya.

Program sumber assembly
Program-sumber assembly (assembly source program) merupakan kumpulan dari baris-baris perintah yang ditulis dengan program penyunting-teks (text editor) sederhana, misalnya program EDIT.COM dalam DOS, atau program NOTEPAD dalam Windows atau MIDE-51. Kumpulan baris-printah tersebut biasanya disimpan ke dalam file dengan nama ekstensi *.ASM dan lain sebagainya, tergantung pada program Assembler yang akan dipakai untuk mengolah program-sumber assembly tersebut.
Setiap baris-perintah merupakan sebuah perintah yang utuh, artinya sebuah perintah tidak mungkin dipecah menjadi lebih dari satu baris. Satu baris perintah bisa terdiri atas 4 bagian, bagian pertama dikenali sebagai label atau sering juga disebut sebagai symbol, bagian kedua dikenali sebagai kode operasi, bagian ketiga adalah operand dan bagian terakhir adalah komentar.
Antara bagian-bagian tersebut dipisahkan dengan sebuah spasi atau tabulator.

Bagian label
Label dipakai untuk memberi nama pada sebuah baris-perintah, agar bisa mudah menyebitnya dalam penulisan program. Label bisa ditulis apa saja asalkan diawali dengan huruf, biasa panjangnya tidak lebih dari 16 huruf. Huruf-huruf berikutnya boleh merupakan angka atau tanda titik dan tanda garis bawah. Kalau sebuah baris-perintah tidak memiliki bagian label, maka bagian ini boleh tidak ditulis namun spasi atau tabulator sebagai pemisah antara label dan bagian berikutnya mutlak tetap harus ditulis.
Dalam sebuah program sumber bisa terdapat banyak sekali label, tapi tidak boleh ada label yang kembar.
Sering sebuah baris-perintah hanya terdiri dari bagian label saja, baris demikian itu memang tidak bisa dikatakan sebagai baris-perintah yang sesungguhnya, tapi hanya sekedar memberi nama pada baris bersangkutan.
Bagian label sering disebut juga sebagai bagian symbol, hal ini terjadi kalau label tersebut tidak dipakai untuk menandai bagian program, melainkan dipakai untuk menandai bagian data.

Bagian kode operasi
Kode operasi (operation code atau sering disingkat sebagai OpCode) merupakan bagian perintah yang harus dikerjakan. Dalam hal ini dikenal dua macam kode operasi, yang pertama adalah kode-operasi untuk mengatur kerja mikroprosesor / mikrokontroler. Jenis kedua dipakai untuk mengatur kerja program assembler, sering dinamakan sebagai assemblerdirective
Kode-operasi ditulis dalam bentuk mnemonic, yakni bentuk singkatan-singkatan yang relatip mudah diingat, misalnya adalah MOV, ACALL, RET dan lain sebagainya. Kode-operasi ini ditentukan oleh pabrik pembuat mikroprosesor/mikrokontroler, dengan demikian setiap prosesor mempunyai kode-operasi yang berlainan.
Kode-operasi berbentuk mnemonic tidak dikenal mikroprosesor/mikrokontroler, agar program yang ditulis dengan kode mnemonic bisa dipakai untuk mengendalikan prosesor, program semacam itu diterjemahkan menjadi program yang dibentuk dari kode-operasi kode-biner, yang dikenali oleh mikroprosesor/mikrokontroler.
Tugas penerjemahan tersebut dilakukan oleh program yang dinamakan sebagai Program Assembler.
Di luar kode-operasi yang ditentukan pabrik pembuat mikroprosesor/mikrokontroler, ada pula kode-operasi untuk mengatur kerja dari program assembler, misalnya dipakai untuk menentukan letak program dalam memori (ORG), dipakai untuk membentuk variabel (DS), membentuk tabel dan data konstan (DB, DW) dan lain sebagainya.

Bagian operand
Operand merupakan pelengkap bagian kode operasi, namun tidak semua kode operasi memerlukan operand, dengan demikian bisa terjadi sebuah baris perintah hanya terdiri dari kode operasi tanpa operand. Sebaliknya ada pula kode operasi yang perlu lebih dari satu operand, dalam hal ini antara operand satu dengan yang lain dipisahkan dengan tanda koma.
Bentuk operand sangat bervariasi, bisa berupa kode-kode yang dipakai untuk menyatakan Register dalam prosesor, bisa berupa nomor-memori (alamat memori) yang dinyatakan dengan bilangan atau pun nama label, bisa berupa data yang siap di-operasi-kan. Semuanya disesuaikan dengan keperluan dari kode-operasi.
Untuk membedakan operand yang berupa nomor-memori atau operand yang berupa data yang siap di-operasi-kan, dipakai tanda-tanda khusus atau cara penulisan yang berlainan.
Di samping itu operand bisa berupa persamaan matematis sederhana atau persamaan Boolean, dalam hal semacam ini program Assembler akan menghitung nilai dari persamaan-persamaan dalam operand, selanjutnya merubah hasil perhitungan tersebut ke kode biner yang dimengerti oleh prosesor. Jadi perhitungan di dalam operand dilakukan oleh program assembler bukan oleh prosesor!

Bagian komentar
Bagian komentar merupakan catatan-catatan penulis program, bagian ini meskipun tidak mutlak diperlukan tapi sangat membantu masalah dokumentasi. Membaca komentar-komentar pada setiap baris-perintah, dengan mudah bisa dimengerti maksud tujuan baris bersangkutan, hal ini sangat membantu orang lain yang membaca program.
Pemisah bagian komentar dengan bagian sebelumnya adalah tanda spasi atau tabulator, meskipun demikian huruf pertama dari komentar sering-sering berupa tanda titik-koma, merupakan tanda pemisah khusus untuk komentar.
Untuk keperluan dokumentasi yang intensip, sering-sering sebuah baris yang merupakan komentar saja, dalam hal ini huruf pertama dari baris bersangkutan adalah tanda titik-koma.
AT89S51 memiliki sekumpulan instruksi yang sangat lengkap. Instruksi MOV untuk byte dikelompokkan sesuai dengan mode pengalamatan (addressing modes). Mode pengalamatan menjelaskan bagaimana operand dioperasikan. Berikut penjelasan dari berbagai mode pengalamatan.
Isi memori ialah bilangan heksadesimal yang dikenal oleh mikrokontroler kita, yang merupakan representasi dari bahasa assembly yang telah kita buat. Mnemonic atau opcode ialah kode yang akan melakukan aksi terhadap operand . Operand ialah data yang diproses oleh opcode. Sebuah opcode bisa membutuhkan 1 ,2 atau lebih operand, kadang juga tidak perlu operand. Sedangkan komentar dapat kita berikan dengan menggunakan tanda titik koma (;). Berikut contoh jumlah operand yang berbeda beda dalam suatu assembly.

Label/Simbol
Opcode
Operand
Komentar

Org
0H

Start:

Kiri:

Delay:
Del1:
Del2:

Mov
Mov
Mov
Call
RL
DEC
CJNE
Sjmp
mov
mov
djnz
djnz
ret
end
A, #11111110b
R0, #7
P0, A
Delay
A
R0
R0, #0, Kiri
Start
R1, #255
R2, #255
R2, del2
R1, del1

; Isi Akumulator
; Isi R0 dengan 7
; Copy A ke P0
; Panggil Delay

B.Jenis dan penggunaan microkontroler yang biasanya dipakai untuk alat-alat elektronik

Jenis microcontroler:
Produk Atmel :
1. AT89C2051
2. AT89C4051
3. AT89C51
4. AT89C52
5. AT89C55WD

Selain produk Atmel : Motorola,PIC dll
Aplikasi :
1. inteface dengan Hp mengunakan komunikasi serial
2. security rumah
3. robot line follower
4. jam digital
5. temperature digital
6. mengontrol kecepatan motor DC atau AC
7. Movie display
8. Display pemantau pencemaran udara yang ada di jalan-jalan
9. Scoring board.

C.Contoh Microcontroller

1.DT-PROTO
DT-PROTO 40 Pin MCS-51 merupakan suatu modul single chip dengan mikrokontroler AT89S51 dan kemampuan komunikasi serial secara UART serta In-System Programming (untuk mikrokontroler yang berkemampuan ISP). Modul ini dilengkapi dengan pad array yang dapat digunakan sebagai tempat untuk rangkaian tambahan. Modul ini cocok bagi Pengguna yang ingin bereksperimen, membuat prototipe, atau membuat aplikasi sederhana. Contoh aplikasinya adalah sebagai pengendali tampilan LED, pengendali driver motor, pengendali gerak robot, tukar-menukar data dengan komputer, pembaca sensor digital, serta akses memori dan PPI.sederhana. Contoh aplikasinya adalah sebagai pengendali tampilan LED, pengendali driver motor, pengendali gerak robot, tukar-menukar data dengan komputer, pembaca sensor digital, serta akses memori dan PPI.
Spesifikasi Hardware
1.Mikrokontroler AT89S51 dengan 4Kbyte Flash memory.
2.Mendukung varian MCS-51 40 pin antara lain: AT89SXX, AT89SXXXX, AT89LSXX, AT89LSXXXX, dan AT89CXX.
3.Memiliki hingga 32 pin jalur input/output.
4.Rangkaian RC reset, tombol reset, serta brown-out detector.
5.Frekuensi Osilator sebesar 11,0592 MHz.
6.Tersedia jalur komunikasi serial UART RS-232 dengan konektor
RJ11.
7.Tersedia Port untuk pemrograman secara ISP.
8.Tegangan input 9 – 12 VDC pada VIN dan memiliki tegangan
output +5V (VCC).
Tata Letak & Setting Jumper

Pad untuk VIN, GND, +5V, serta Pin I/O memiliki label di sisikanan atau kirinya.

Dua baris pad array paling atas dan satu baris pada array paling bawah saling terhubung per baris dan dapat digunakan sebagai jalur untuk VIN, GND, +5V, atau jalur lain.

Untuk menggunakan jalur komunikasi serial UART, maka hal yang harus diperhatikan adalah pengaturan jumper J3 dan J4.

Adapun hubungan antara komputer dengan DT-PROTO 40 Pin MCS-51 adalah “Straight” dengan konfigurasi sebagai berikut:

Isi CD
1.Basic Compiler for MCS-51 : BASCOM-8051 versi Demo
2.Assembler ASM51
3.Atmel Microcontroller ISP Software
4.Contoh Program LCmicro.ASM, LCmicroS.ASM, LCmicro2.ASM,
dan MCS40.ASM
5.Program Tester SERTEST.EXE
6.Datasheet Mikrokontroler
7.Manual DT-PROTO 40 Pin MCS-51
8.Website Innovative Electronics

Program Testing
Program yang telah dituliskan ke dalam AT89S51 (MCS40.ASM) dapat digunakan sebagai program testing awal. Program ini akan mengeluarkan gelombang kotak pada semua pin Port 0, Port 1, Port2, dan Port 3 kecuali P3.0 dan P3.1 yang awalnya difungsikan sebagai jalur komunikasi serial.
Langkah-langkah testing:
- Aturlah jumper J3 dan J4 agar P3.0 dan P3.1 berfungsi sebagai jalur komunikasi serial (jumper terhubung).
- Hubungkan kabel serial ke COM port komputer dan RJ11 DT-PROTO 40 Pin MCS-51 .
- Hubungkan sumber tegangan 9 VDC ke VIN.
- Jalankan program SERTEST.EXE. Tentukan COM port yang digunakan dan tekan START.

Jika komunikasi serial berjalan dengan lancar, pada program akan tampak daftar data yang dikirim dan diterima (0=0, 1=1, 2=2, dst) serta tampil jendela berisi “Success!”. Jika komunikasi serial tidak berjalan lancar, pada program akan tampak tulisan FAIL serta tampil jendela berisi “Fail!”.
Sedangkan gelombang kotak dapat dilihat melalui osiloskop atau dihubungkan ke rangkaian LED atau DT-I/O LED Logic Tester sehingga tampak nyala-padamnya LED.

2.SC-51 ISP V2.0 Single Chip AT89S51 Versi ISP

Spesifikasi
- 8 Kb Serial EEPROM
- 3 Port Parallel I/O kompatibel kit-kit pendukung DST-51
- 2 LCD Port (Hitachi & Standard M1632)
- AVR90S8515 Mode (AT89S51 dapat digantikan dengan AVR90S8515 namun fasilitas ISP tidak dapat digunakan)
- Auto & Manual LCD Backlight
- 9-12 Volt AC/DC Power Supply
- RS232 Cable

Deskripsi
SC-51 ISP adalah Single Chip AT89S51 yang diluncurkan oleh Delta Electronic untuk mendukung teknologi ISP yang baru-baru ini dikeluarkan oleh Atmel. ISP atau In System Programming adalah teknik pemrograman Flash PEROM mikrokontroler yang dilakukan tanpa menggunakan perangkat programmer yang rumit. Proses pemrograman hanya dilakukan dengan Kabel ISP, yaitu kabel dengan rangkaian elektronik di dalamnya yang digunakan untuk melakukan pengisian program ke dalam mikrokontroler berteknologi ISP.
Tata Letak Port
Sebuah sistem mikrokontroler seringkali tak lepas dengan antar muka-antar muka pendukung, untuk itu SC-51 dirancang dengan tata letak port yang kompatibel dengan modul-modul pendukung DST-51 yang sudah beredar sebelumnya.
Teknik Interfacing Sistem Bus Intel

Teknik Interfacing (Antar Muka) Sistem Bus adalah teknik penggunaan jalur bus sebagai I/O antara SC-51 dan modul-modul ataupun komponen-komponen pendukungnya. Dengan menggunakan teknik ini semua modul-modul ataupun komponen-komponen yang mempunyai kemampuan akses melalui jalur bus terhubung menjadi satu dalam jalur tersebut sehingga jumlah I/O yang digunakan dapat diringkas dan Port 0 yang digunakan sebagai Data Bus untuk mengakses memori eksternal pada Mode Monitor dan Mode Memori Eksternal dapat digunakan sebagai I/O untuk komponen-komponen lain.