Home » Referensi Elektronika » Elektronika Digital » Gerbang Logika Digital

Gerbang Logika Digital

Wednesday, June 21st, 2023 - Elektronika Digital

Gerbang logika dalam sistem digital diantaranya adalah gerbang logika AND, OR, NOT, NAND, NOR dan gerbang logika X-OR. Sebuah sistem digital merupakan basis dalam melaksanakan berbagai tugas komputasional, oleh karena itu perlu dilakukan manipulasi informasi biner dengan menggunakan rangkaian-rangkaian logika yang disebut gerbang-gerbang (gates). Gerbang logika didefinisikan sebagai blok-blok piranti keras (hardware) yang menghasilkan sinyal-sinyal biner; 1 atau 0, jika persyaratan-persyaratan input logika dipenuhi. Hubungan input dan output dari variabel biner untuk setiap gerbang logika dapat disajikan dalam sebuah tabel yang disebut “tabel kebenaran” (truth table).

Simbol-simbol Gerbang Logika Digital

Jenis-jenis Gerbang Logika Digital

Gerbang AND

Gerbang AND dinyatakan sebagai Y = A · B, dimana output rangkaian Y bernilai 1, hanya jika kedua inputnya A dan B masing-masing bernilai 1; dan output Y bernilai 0 untuk nilai-nilai A dan B yang lain. Simbol gerbang AND dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Simbol gerbang AND

Sedangkan tabel kebenaran untuk rangkaian gerbang AND adalah:

Tabel 1. Tabel kebenaran dari gerbang AND

Gerbang OR

Gerbang OR dinyatakan sebagai Y = A + B, dimana output rangkaian Y bernilai 0, hanya jika kedua inputnya A dan B masing-masing bernilai 0; dan output Y bernilai 1 untuk nilai-nilai A dan B yang lain. Simbol gerbang OR dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Simbol gerbang OR

Adapun tabel kebenaran untuk rangkaian gerbang OR, sebagai berikut:

Tabel 2. Tabel kebenaran dari gerbang OR

Gerbang NOT

Gerbang NOT juga dikenal sebagai inverter dan dinyatakan sebagai Y = A. Nilai output Y merupakan negasi atau komplemen dari input A. Jika input A bernilai 1, maka output Y bernilai 0, demikian sebaliknya. Simbol gerbang NOT dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Simbol gerbang NOT

Sedangkan tabel kebenaran untuk rangkaian gerbang NOT adalah:

Tabel 3. Tabel kebenaran dari gerbang NOT

Gerbang NAND

Gerbang NAND dinyatakan sebagai Y = A · B, dimana output rangkaian Y bernilai 0, hanya jika kedua inputnya A dan B masing-masing bernilai 1; dan output Y bernilai 1 untuk nilai-nilai A dan B yang lain. Jadi NAND adalah komplemen dari AND. Simbol gerbang NAND dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Simbol gerbang NAND

Adapun tabel kebenaran untuk rangkaian gerbang NAND, sebagai berikut:

Tabel 4. Tabel kebenaran dari gerbang NAND

Gerbang NOR

Gerbang NOR dinyatakan sebagai Y = A + B, dimana output rangkaian Y bernilai 1, hanya jika kedua inputnya A dan B masing-masing bernilai 0, dan output Y bernilai 0 untuk nilai-nilai A dan B yang lain. Jadi NOR adalah komplemen dari OR. Simbol gerbang NOR dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Simbol gerbang NOR

Sedangkan tabel kebenaran untuk rangkaian gerbang NOR adalah:

Tabel 5. Tabel kebenaran dari gerbang NOR

Gerbang X-OR

Gerbang X-OR dinyatakan sebagai Y = A · B + A · B atau disederhanakan menjadi Y = A ⊕ B, dimana output rangkaian Y bernilai 0, jika kedua input A dan B memiliki nilai yang sama, dan output Y bernilai 1 jika kedua input A dan B memiliki nilai yang tidak sama. Simbol gerbang X-OR dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Simbol gerbang X-OR

Sedangkan tabel kebenaran untuk rangkaian gerbang X-OR adalah:

Tabel 6. Tabel kebenaran dari gerbang X-OR

Contoh IC dengan Fungsi Gerbang Logika Digital

74LS00 – Gerbang logika NAND
74LS02 – Gerbang logika NOR
74LS04 – Gerbang logika NOT
74LS08 – Gerbang logika AND
74LS32 – Gerbang logika OR

Chip IC TTL diatas didalamnya terdapat beberapa gerbang logika digital.

Title : Gerbang Logika Digital
Archive : Elektronika Digital

You may also like, related Gerbang Logika Digital

Frekuensi Meter Menggunakan… Frekuensi meter adalah perangkat yang berfunsi untuk mengetahui frekuensi suatu sinyal. Frekuensi meter sering juga disebut dengan nama "frekuensi counter". Frekuensi meter tidaklah harus dibeli dengan biaya yang mahal namun dapat dibuat dengan komponen yang cukup sederhana dengan bantuan komputer. Di dalam aplikasi ini tidak diperlukan komputer yang canggih tetapi cukup komputer ‘murah’ dengan prosessor 80386 ke atas untuk membuat Frekuensi Meter Menggunakan Komputer (PC). Frekuensi meter ini cukup sederhana baik pada programnya maupun pada perangkat kerasnya. Frekuensi meter ini dapat mengukur sinyal frekuensi audio antara 20Hz sampai 20KHz. Ketelitian alat ukur ini cukup baik yaitu sekitar 0.5Hz. Blok Diagram Frekuensi Meter Menggunakan Komputer (PC) Input sinyal merupakan input sinyal audio yang ingin diukur frekuensinya dengan tegangan puncakmaksimunya adalah sekitar 1.3V. Bila Tegangan puncak sinyal audio tersebut di atas 1.3V maka akan terjadi pemotongan tegangan puncak oleh rangkaian dioda D1 dan D2. Rangkaian ini dikatakan sebagai rangkaian ‘limiter’ yang berfungsi untuk membatasi rangkaian in dari tegangan sinyal input yang terlalu besar. Jika menggunakan dioda dengan tipe 1N4148 maka rangkaian ini masih tahan untuk menerima tegangan sinyal audio sampai 50Vpp. Frekuensi meter ini akan dapat bekerja dengan baik jika komputer yang digunakan mempunyai printer port yang bi-directional (dua arah). Pada aplikasi ini printer port digunakan untuk menerima data dari oktal 3 state buffer 74LS541. Data yan diterima merupakan data binary dari 7 stage ripple counter 4024. Prinsip Kerja Sistem Frekuensi Meter Pada dasarnya prinsip kerja dari frekuensi meter adalah menghitung jumlah pulsa yang masuk ke dalam sebuah counter dalam selang waktu tertentu. Di dalam sistem ini pulsa dihitung selama dua detik sehingga mendapatkan resolusi yang cukup baik pada daerah frekuensi audio. Sehingga untuk selang waktu 2 detik tersebut akan mendapatkan resolusi penghitungan sampai 0.5 Hz. Rangkaian limiter akan memotong, clipping, sinyal dengan tegangan di atas 1.3V. Pemotongan sinyal ini tidak akan mempengaruhi kerja sistem tetapi dapat melindungi rangkaian selanjutnya dari tegangan berlebih. Rangkaian berikutnya adalah rangkaian ‘buffer amplifier’ yang akan membuffer sinyal dari ‘limiter’ sehingga tidak membebani rangkaian yang sedang dites. Pembebanan yang berlebihan pada rangkaian yang berlebihan akan dapat menyebabkan perubahan frekuensi kerja dari sistem yang dites atau bahkan mengacaukan sistem tersebut. Bagian yang paling akhir sebelum rangkaian interface ke printer port adalah rangkaian schmitt trigger. Rangkaian in akan meningkatkan penguatan sehingga mampu menerima sinyal yang lemah yang mempunyai tegangan puncak 100mVpp dan menghasilkan sinyal yang baik untuk menghasilkan sebuah pembacaan pada komputer. Rangkaian schmit ini juga membatasi level sinyal input di mana seharusnya tidak menghasilkan suatu pembacaan. Untuk mengatur output dari schmitt trigger ini maka output dari rangkaian schmitt trigger ini diumpankan pada IC 4001 yang merupakan gerbang NOR 2 input. Dengan ada nya gerbang NOR ini maka sinyal STROBE dari printer port akan aktif selama 2 detik dan menyebabkan pulsa-pulsa diteruskan ke output gerbang NOR ini dan di-’count’ oleh 7 stage binary ripple counter. Rangkaian Audio Frekuensi Meter Penghitung Biner Pada Frekuensi Meter Penghitung biner ini dibentuk dari 4024, sebuah IC CMOS yang merupakan 7 stage binary ripple counter. Counter yang digunakan harus membentuk counter 17 stage binary counter sehingga harus menggunakan 3 buah IC 4024 yang dikaskadekan. Peng-kaskade-an counter akan memungkinkan dibentuk sebuah counter tertentu, dimana output MSB dari counter diumpankan ke clock counter berikutnya. Blok Diagram Casacade Counter Pada awal penghitungan, 17 stage binary counter ini harus direset terlebih dahulu untuk memastikan bahwa nilai awalnya adalah 00. Sinyal reset harus dibangkitkan lerlebih dahulu dari printer port pin ‘Init’. Reset pada 7 stage binary ripple counter ini aktif ‘high’ sehingga ketika tegangan pada pin ‘init’ ini pada +5Volt maka kaskade counter ini akan ter-‘reset’ sehingga semua outputnya ‘low’. Rangkaian Interface Frekuensi Meter ke Printer Port dan 17 Stage Binary Ripple Counter Rangkaian pada gambar rangkaian audio frekuensi meter dan gambar rangkaian inteface frekuensi meter diatas merupakan rangkaian secara keseluruhan dari proyek ini dimana output dari gerbang NOR 2 input pada gambar 2 (pin pulse) akan memberikan pulsa yang akan dihitung oleh counter sehingga harus diumpankan pada pin clock pada counter. Sinyal ‘strobe’ dari printer port ini digunakan untuk ‘memperbolehkan’ pulsa clock dari gerbang NOR 2 input pada gambar 2 masuk ke pin clock pada counter (gambar 4). Sinyal ‘strobe’ aktif pada logika ‘low’. Perhatikan gambar rangkaian audio frekuensi meter, ketika ‘strobe’ low maka ketika pin ‘in pulse’ low maka akan menghasilkan high pada output NOR sebaliknya ketika strobe tetap low dan pin ‘in pulse’ high akan menghasilkan output low pada outputnya. Tetapi ketika pin ‘strobe’ dalam kondisi high maka akan menghasilkan output low walaupun pin ‘in pulse’-nya dalam kondisi low atau high. Jadi pulsa yang dihasilkan dari sinyal suara akan diteruskan ke pin clock pada counter jika pin strobe dalam kondisi high. Data yang akan diambil dari sistem ini merupakan data 16 bit yang dihasilkan dari 17 stage binary ripple counter. Oleh sebab itu di sini ada sedikit penyesuaian untuk printer port yang hanya 8 bit data. Solusinya adalah dengan menggunakan 74LS541 yang merupakan octal 8 bit line driver with three state outputs. Dengan menggunakan 74LS541 maka data dikelompokkan dalam 2 byte dan aktivasinya diatur dari sebuah pin dari printer port yaitu pin Auto Line Feed, ALF. Ketika sinyal ALF ini high maka data yang diambil adalah data 8 bit pertama sedangkan ketika sinyal ALF ini low data yang diambil adalah data 8 bit kedua. Dimana data 8 bit yang pertama adalah lower byte sedangkan data 8 byte berikutnya adalah upper byte. Dengan menggunakan inverte 74LS14 maka akan dapat dipastikan hanya ada satu 74LS541 yang aktif pada suatu saat sehingga data yang ingin diambil dapat dimasukkan ke dalam printer port. Dengan bantuan software maka nantinya didapatkan sebuah 16 bit data. Yang tidak kalah pentingnya adalah deteksi terjadi kondisi overflow dari counter. Karena jika hal ini terjadi dan tidak terdapat deteksi yang benar maka tidak akan menghasilkan pembacaan yang benar. Hal in disebabkan karena ketika counter sudah mencapai overflow maka pada step berikutnya akan kembali lagi ke 00 dan mengulangi counternya mulai dari awal lagi. Sehingga jika terjadi overflow maka pembacaan akan menghasilkan nilai yang lebih rendah dari seharusnya. Pada counter 4024 tidak terdapat output overflow sehingga untuk menandakan terjadinya overflow maka digunakan bit output yang lebih tinggi dalam hal ini pada counter paling tinggi pada bit Q3 karena output yang diambil mulai dari Q1..Q7 counter pertama, Q1..Q7 counter kedua, Q1 dan Q2 pada counter ketiga (counter paling tinggi). Satu byte sisa dari 17 stage binari counter yang dibentuk (Q3) digunakan untuk menghasilkan sinyal overflow, yang akan memberitahu ke printer port bahwa sistem (sistem frekuensi meter) telah terjadi overflow melalui pin busy pada printer port. Hal ini bisa dimungkinkan demikian karena output dari Q3 dan reset digabungkan di dalam sebuah SR Latch dengan gerbang NOR. Pada saat normal, dimana jumlah pulsa yang dihitung tidak melebihi kapasitas dari 17 stage binary ripple counter maka pin Q3 pada counter yang paling tinggi tidak akan set tetapi jika terjadi hal demikian maka pin Q3 ini akan set yang artinya terjadi overflow pada counter. Sinyal ini dapat dimonitor dari pin busy pada printer port. RS latch akan ‘menangkap’ sinyal overflow dari Q3 ini (perubahan dari low – high – low) dan kemudian diumpankan ke pin busy pada printer port. Kondisi overflow ini akan tetap ‘ditahan’ oleh latch sampai diberi sinyal reset yaitu ketika pin init-nya dalam kondisi high. Sinyal ini dapat digunakan untuk memberitahu software bahwa telah tejadi overflow dan mengulangi proses penghitungan mulai dari awal lagi. Interface dari rangkaian pencacah 17 bit dengan PC dan perangkat lunaknya yang berfungsi untuk membaca dan mengontrol rangkaian pencacah serta menampilkan nilaimya di monitor. Sinyal Interface Frekuensi Meter Sinyal-sinyal interface di dalam sistem ini adalah : Strobe : Berfungsi untuk membukam gerbang sinyal sehingga pencacah dapat menghitung banyak pulsa dalam interval waktu tertentu. Pada regiter kontrol bit-0. ALF : Auto line Feed berfungsi untuk menentukan data yang dibaca. Terletak pada register kontrol bit-1. Busy : Indikator overflow. Terletak pada regiter status bit-7 Init : Melakukan reset pencacah. Terletak pada register kontrol bit-2. Pada sistem ini data yang dibaca adalah sebanyak 16 bit dari pencacah 17 bit. Bit ke-17 digunakan oleh pencacah untuk menandakan bahwa 16 bit data telah siap untuk dibaca. Komputer harus menunggu bit ke-17 in sampai ‘set’ untuk membaca data. Namun yang menjadi masalah sekarang adalah pada printer portnya. Data bus untuk printer port hanya 8 bit sedangkan data yang akan dibaca adalah 16 bit. Untuk mengatasi masalah ini maka pembacaanya dilakukan dua kali yaitu untuk lower byte (D0..D7) kemudian baru membaca upper byte (D8..D15). Untuk keperluan ini maka diperlukan sebuah sinyal kontrol dari komputer untuk memberitahukan rangkaian pencacah untuk menyiapkan data yang diinginkan oleh komputer, data lower byte atau data upper byte. Di dalam sistem ini menggunakan sinyal ‘ALF’ (Auto Line Feed). Ketika ALF bernilai ‘1’ maka data yang diambil adalah data lower byte (D0..D7) sedangkan sebaliknya, jika bernilai ‘0’ maka data yang diambil adalah data upper byte (D8..D15). Tabel Fungsi Printer Port Pada gambar diats merupakan tabel fungsi dari pin-pin pada printer port. Pada kolom sinyal, huruf ‘n’ yang mengawali sebuah nama sinyal menunjukkna bahwa keaktifan sinyal tersebut adalah aktif low. Jika diamati lebih lanjut, semua port/register control semuanya adalah hardware inverted. Dengan demikian jika kita mengoutputkan ‘1’ ke register kontrol maka output dari register kontrol ini adalah ‘0’. Dari keempat sinyal yang digunakan 3 diantaranya adalah sinyal dari register kontrol dan satu dari register status. Yang termasuk di dalam register kontrol adalah : Strobe, Auto Line Feed, Init sedangkan yang termasuk register status adalah Busy. Tabel Alamat Port LPT Setiap printer port mempunyai 3 buah register yaitu : Register data, register kontrol dan register status. Register data terdiri dari 8 bit data sedangkan register kontrol dan register status tidak semuanya terpakai. Oleh karena setiap port mempunyai 3 buah register maka tiap register ini harus mempunyai alamat tersendiri. Register Data : Alamat LPT + $00 Register Status : Alamat LPT + $01 Register Kontrol : Alamat LPT + $02 Dimana alamat LPT merupakan alamat LPT1 atau LPT2 yaitu $378 atau $278. Sebagai contoh, misalnya digunakan LPT1 maka alamat register data, register status dan register kontrol adalah $378, $379 dan $37A. Prinsip Kerja Program Frekuensi Meter Menggunakan Komputer Untuk membuat program dari sistem ini cukup mudah. Pertama kali yang harus dilakukan adalah melakukan setting pada LPT port agar bidirectional yaitu pada bit-5 pada register kontrol. Langkah berikutnya adalah me-reset pencacah/counter. Hal ini dilakukan agar pencacahannya selalu dimulai dari nol. Untuk tujuan ini maka yang harus dilakukan adalah memberikan ‘1’ pada semua IC pencacah 4024. Dalam hal ini sinyal yang mengontrolnya adalah sinyal Init pada register kontrol bit-2 diberi ‘0’. Hal ini dilakukan karena pada register kontrol merupakan register yang hardware inverted. Fungsi pin pada Printer Port Untuk melewatkan sinyal yang akan dihitung oleh pencacah maka signal gateharus diaktifkan. Signal gate ini dibentuk dari gerbang OR dimana jika sinyal strobe bernilai ‘1’ maka output dari gerbang OR ini akan selalu ‘1’ sehingga pencacah tidak akan aktif. Ketika sinyal strobe bernilai ‘0’ maka sinyal yang akan dihitung keluar dari gerbang OR seperti input apa adanya. Untuk tujuan ini maka pada program sinyal strobe ini harus di-‘1’-kan agar outputnya ‘0’ pada rangkaian pencacah, hardware inverted. Dan proses tersebut di atas ditunggu selama 1 detik sehingga dapat ditentukan jumlah pulsa yang telah dicacah oleh 4024 selama satu detik dan di dapatkan nilai frekuensinya tanpa perhitungan yang lain. Setelah ditunda selama satu detik maka sinyal strobe harus ‘1’ agar sinyal tidak dicacah lagi sehingga pada programnya strobe harus di-‘0’-kan. Nah sampai disini sinyal busy harus dibaca dan begitu pula dengan data 16 bit dari pencacah. Jika busy bernilai ‘1’ maka telah terjadi overflow dalam penghitungan. Dengan kondisi ini maka dapat dikatakn frekuensi sinyal yang diukur terlalu tinggi, di atas 65KHz. Untuk mendapatkan pembacaan frekuensi di atas 65KHz ada sedikit modifikasi pada program yaitu pada waktu tunda sinyal strobe. Waktu tunda selama satu detik dipilih karena akan menghasilkan pembacaan yang lebih teliti untuk frekuensi rendah daripada waktu tunda yang lebih pendek daripada satu detik. Tetapi jika diperlukan pembacaan untuk frekuensi yang lebih tinggi maka waktu tunda ini dapat dikecilkan , misalnya menjadi 100ms untuk frekuensi sampai 655KHz. Setelah dilakukan pembacaan sinyal busy maka data dari pencacah dibaca 2 kali. Untuk membaca data lower byte, pada program, sinyal ALF harus di-‘1’-kan kemudian data dari data register dibaca. Selanjutnya sinyal ALF harus di-‘0’-kan agar dapat membaca upper byte. Sampai di sini proses satu kali scan telah selesai dan untuk melakukannya lagi, proses diulangi mulai dari awal lagi, dimana pencacah harus di-reset terlebih dahulu. Contoh Program Untuk Frekuensi Meter Menggunakan Komputer (PC) Contoh program PC Frekuensi Meter} Uses Crt; Const BaseAddress = $378; {LPT1} DataPort = BaseAddress+$00; StatusPort = BaseAddress+$01; ControlPort = BaseAddress+$02; Var Key : Char; Freq : LongInt; Status : Byte; StatusMessage : String; LowerData : LongInt; UpperData : LongInt; Begin clrscr; {Inisialisasi bi directional printer port} { bit 0 : Strobe : 0 --> No Pass bit 1 : ALF : 0 --> Lower Byte bit 2 : Init : 0 --> Reset Pencacah bit 5 : Bidirectional : 1 --> Bidirectional mode is ON } Repeat Port[ControlPort]:=$30; {Inisialisasi} clrscr; {Reset OFF} Port[ControlPort]:=Port[ControlPort] or $04; {Pass signal} Port[ControlPort]:=Port[ControlPort] or $01; Delay(1000); {Delay 1 detik} Port[ControlPort]:=Port[ControlPort] and $FE; {No Pass} {Ambil Status overflow} Status := Port[StatusPort] and $80; If Status = $80 then StatusMessage := 'Overflow !!! -- False data received'else StatusMessage := 'In Range '; {Get Lower Byte} Port[ControlPort]:=Port[ControlPort] and $FD; {ALF = 0} LowerData:=Port[DataPort]; {Get Upper Byte} Port[ControlPort]:=Port[ControlPort] or $02; {ALF = 1} UpperData:=Port[DataPort]; Freq := LowerData + (UpperData*256); Writeln('Frekuensi saat ini adalah : ',Freq, ' Hz --- Status : ', StatusMessage); Writeln; Write('Scan Ulang ? [Y/N] '); Repeat Readln(Key); key:=upcase(key); Until key in ['Y','N']; Until key='N'; End. Frekuensi meter menggunakan komputer (PC) merupakan salah satu pilihan bila ingin memiliki frekuensi meter dengan harga yang murah.
Membuat Alarm Cahaya Untuk… Rangkaian alarm cahaya ini berfungsi untuk memberikan indikator berupa suara apabila tempat penyimpanan terbuka. Rangkaian alarm cahaya ini dibuat dan diperuntukan pada tempat penyimpanan barang berharga seperti brankas. Rangkaian alarm cahaya ini sangat sederhana namun mempunyai kemampuan yang cukup baik dalam memberikan indikator terbukanya lemari/laci yang seharusnya tertutup. Alarm cahaya ini aktif ketika mendapat cahaya. Rangkaian Lengkap Alarm Cahaya Untuk Tempan Penyimpanan Rangkaian alarm cahaya ini cara kerjanya sangat mudah dan pembuatannya juga tidak terlalu rumit, sederhana. Dari namanya sudah dapat diketahui bahwa alarm ini akan bekerja ketika terdeteksi adanya cahaya. Dengan fungsi tersebut maka rangkaian in dapat digunakan sebagai alarm pencuri atau alarm terbukanya lemari/laci yang seharusnya tertutup. Sistem Alarm Cahaya Untuk Tempan Penyimpanan Alarm ini dikatifkan ketika adanya cahaya yang datang pada sensor dengan taraf keterangan tertentu. Pengaturan taraf terang – redup ini dapat dilakukan dengan mengatur potensiometer R12. Sistem ini mempunyai 2 keunggulan yaitu dilengkapi dengan waktu tunda pengaktifan alarm, pengaturan bunyi buzzer dan detektor baterai. Rangkaian Tunda Pada Alarm Cahaya Untuk Penyimpanan Rangkaian alarm cahaya ini menggunakan sumber tenaga berupa baterai 9V agar dapat dibawa-bawa, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk diberikan sumber tenaga dari sebuah power suplai 12V. Rangkaian pada gambar 1 merupakan bagian dari rangkaian lengkap alarm cahaya. Pada gambar 1 merupakan rangkaian yang menunda aktifnya alarm ketika tombol SW1 di ‘ON’-kan/di tekan. Dengan adanya rangkaian ini maka memungkinkan user untuk meletakkan alarm ini di dalam sebuah lemari/laci sebelum alarm aktif. Rangkaian in dibentuk dari rangkaian C1, R1, R2, Q1 dan D1. Pada saat tombol SW1 maka kapasitor C1 akan mengisi muatan melalui R1 sehingga tegangan basis menjadi turun mendekati 0 volt. Kondisi ini akan menyebabkan transistor Q1 akan aktif dan memaksa tegangan di pin 1 IC 1A akan high. IC 1 merupakan gerbang inverter dengan schimtt trigger sebanya 6 buah. IC in merupakan IC CMOS sehingga tegangan suplainya maksimal adalah 18 volt sehingga dengan tegangan suplai saat ini (9 V dari baterai atau 12V dari power suplai eksternal) masih dapat bekerja dengan baik. Kondisi pin 1 pada IC1 yang high ini akan menyebabkan berapapun tegangan yang dihasilkan oleh pembagian tegangan R3, R12 dan R11 (LDR) tidak berubah yaitu mendekati 5 volt. Beberapa saat setelah muatan kapasitor telah penuh maka tegangan basis Q1 sudah cukup untuk membuat Q1 untuk OFF sehingga tegangan di pin 1 benar-benar dikendalikan oleh pembagian tegangan antara R3, R12 (potensiometer) dan R11 (LDR). Jadi ketika Q1 ON maka tegangan di titik pin 1 IC1 akan ditahan tetap sekitar 5 volt dan tegangan pembagian antara R3, R11, dan R12 akan diabaikan. Sebaliknya ketika Q1 OFF maka tegangan di titik pin 1 IC1 akan ditentukan oleh pembagian tegangan antara ketiga tahanan tersebut. Oleh sebab itu ketika Q1 ON maka apa pun kondisi cahaya lampu (terang/redup) tidak akan mempengaruhi sistem sehingga buzzer akan selalu OFF. Jika diperlukan waktu tunda yang lebih lama maka nilai kapasitor C1 dapat diganti dengan yang sedikit lebih besar. Semakin besar nilai kapasitor C1 akan menyebabkan waktu tunda keaktifan sistem akan semakin lama. Rangkaian Schmitt Trigger dan Pewaktu Buzzer Pada Alarm Cahaya Untuk Penyimpanan Rangkaian yang paling depan pada gambar 2 merupakan rangkaian untuk menentukan logika dari suatu keadaan terang gelap cahaya. Dengan digunakannya inverter dengan schmitt trigger akan mencegah trigger yang tidak diinginkan. LDR merupakan komponen yang mempunyai karakteristik dimana nilai resistansinya yang tinggi ketika tidak terkena cahaya tetapi nilai resistansinya akan turun dengan drastis ketika LDR terkena cahaya. Besarnya penurunan nilai resistansi LDR juga dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang masuk ke LDR, semakin tinggi intensitas cahayanya maka semakin rendah pula nilai resistansinya. Ketika Q1 OFF dan dalam kondisi gelap maka tegangan di pin 1 IC1 akan dihasilkan dari pembagian tegangan antara R3, R11 dan R12 akan menghasilkan tegangan yang cukup tinggi, cukup untuk dianggap logika high oleh gerbang inverter. Sedangkan sebaliknya ketika dalam kondisi terang maka tegangan di pin 1 akan cukup rendah karena nilai resistansi LDR yang turun drastis. Nilai tegangan ini bervariasi berdasarkan tingkat terang-redupnya cahaya yang masuk ke LDR. Kondisi ini dapat menimbulkan trigger yang berulang-ulang sehingga untuk menghindari trigger seperti ini digunakan gerbang dengan schmitt trigger, dalam sistem ini digunakan gerbang inverter. Dasar pemilihannya adalah karena murah dan di dalam satu kemasan terdapat 6 gerbang. Output dari inverter IC1a sudah berupa logika dan dapat diumpakan langsung ke buzzer. Namun, pada gambar 2, di depan IC1a ditambahkan rangkaian yang berfungsi untuk mengatur cara/lama bunyi dari buzzer. Ketika output dari gerbang IC1a high maka melalui R4 dan C4 (LPF filter) akan men-drive IC1b sehingga outputnya menjadi low dan menyebabkan kapasitor C6 mengosongkan muatan. Kondisi ini akan menyebabkan tegangan di pin 5 IC1C akan low untuk selang beberapa waktu (selama kapasitor C6 dis-charge) dan memberikan output high ke basis transistor Q2. Aktifnya transistor Q2 ini akan menyebabkan buzzer menyala. Sesaat kemudian (setelah kapasitor C6 dis-charge) kapasitor C6 akan melakukan pengisian ulang dan kemudian tegangan di pin 5 IC1c akan naik kembali dari menghasilkan output low pada basis transistor Q2, buzzer mati. Jadi lama buzzer aktif ditentukan dari lama waktu dis-charge – charge kapasitor C6 dan R6. Tetapi jika diinginkan buzzer tetap aktif selamanya sampai SW1 OFF maka jumper JP3 dapat disambungkan. JP3 yang tersambung akan memaksa tegangan diinput pin 3 IC1b akan low sehingga buzzer akan berbunyi terus walaupun LDR sudah tidak terkena cahaya lagi. Buzzer akan mati setalh tombol SW1 OFF. Sebaliknya ketika jumper JP3 ini tidak dihubungkan maka buzzer akan berbunyi hanya ketika LDR terkena cahaya. Setelah LDR tidak terkena cahaya maka buzzer akan tidak berbunyi. Rangkaian Detektor Low Battery Pada Alarm Cahaya Untuk Penyimpanan Sistem ini memang didisain dengan menggunakan power suplai dari baterai oleh sebab itu perlu dibuat detektor baterai agar dapat dketahui kapan baterai yang digunakan tesebut sudah layak untuk diganti. Tegangan baterai yang terlau rendah dapat menyebabkan sistem alarm salah dalam mengartikan terang-gelap cahaya. Selain itu bunyi buzzer pun akan semakin keci dan lemah. Seperti pada gambar 3, detektor baterai dibangun dari rangkaian D7 dan R10. Ketika tegangan baterai (VCC) di atas 4.3 volt maka masih terdapat arus bocor menuju R10 dan cukup untuk menyebakan tegangan di pin 9 IC1d high. Kondisi ini akan menyebabkan osilator yang dibentuk dari rangkaian IC1e, R9, C8, C5, dan R8 tidak bekerja sehingga menyebabkan tegangan di pin 13 IC1f high. Kondisi ini akan menyebabkan Q2 OFF dan hanya tergantung dari IC1c. Sebaliknya ketika tegangan baterai sudah dibawah tegangan 4.3 volt maka tidak ada arus bocor menuju R10 sehingga tegangan di pin 9 akan mendekati 0 volt dan dianggap sebagai logika low. Kondisi ini menyebabkan osilator aktif sehingga pin 13 IC1f akan mendapat pulsa-pulsa dari osilator sehingga Q2 akan aktif pula. Pulsa-pulsa yang dihasilkan oleh IC1f akan mengaktifkan Q2 walaupun IC1c juga aktif. Hal ini nantinya kan terdengar dengan perpaduan bunyi dengan frekuensi yang lebih tinggi bunyi buzzer ketika sistem mendapatkan cukup cahaya. Pengaturan Kepekaan LDR Rangkaian Alarm Cahaya Untuk Tempan Penyimpanan Pengaturan kepekaan LDR diatur dengan menggunakan potensiometer R11. Pada pengaturan awal, posisikan potensiometer kira ditengah-tengah. Kemudian letakkan cahaya pada tempat yang ingin di deteksi dan aturlah potensiometer supaya menghasilkan bunyi ketika mendapatkan cahaya dan tidak berbunyi ketika sistem tidak mendapatkan cahaya. Durasi pengatikfan buzzer ditentukan oleh nilai C6 dan R6, untuk waktu yang lebih lama disarankan untuk mengganti nilai kapasitor dengan nilai yang lebih tinggi. Untuk buzzer yang lebih besar, yang membutuhkan arus lebih besar transistor Q2 dapat diganti dengan transistor darlington yang mempunyai arus kolektor lebih besar. Perhatikan konsumsi arus buzzer dan kemampuan arus yang mampu dilewatkan oleh kolektor pada transistor Q2. Rangkaian alarm cahaya untuk tempat penyimpanan diatas disupply dengan batery 9 volt dan dilengkapi dengan detektor low baterry. Sehingga selain memiliki sensitifitas tinggi terhadap perubahan cahaya dengan meberikan bunyi pada saat terkena cahaya, pada saat energi baterry hampir habis rangkaian alarm cahaya untuk tempat penyimpanan ini juga akan berbunyi.
Detektor Medan Magnet… Detektor magnet dapat dibuat dengan beberapa metode dan komponen, salah satu sensor yang dapat digunakan untuk mendeteksi adanya medan magnet adalah fluxgate magnetometer. Fluxgate magnetormeter (FGM) merupakan sebuah sensor medan magnet dengan 3 pin yang mudah diaplikasikan. Sensor medan magnet fluxgate magnetometer (FGM) ini bekerja dengan sumber tegangan 5 volt DC dan mudah diaplikasikan dalam beberapa rangkaian. Sensor fluxgate magnetometer ini merupakan sensor kuat medan magnet yang mengukur kuat-lemahnya medan magnet secara absolut. Konstruksi dan penggunaannya juga sangat sederhana, tidak seperti rangkaian detektor medan dengan teknik BFO (Beat Frequency Oscilator). Rangkaian detektor medan magnet dengan menggunakan fluxgate magnetometer (FGM), yang selanjutnya disebut dengan fluxgate, sangat sederhana dan mudah dalam pengaplikasian dan konstruksinya. Selain itu alat ini berukuran kecil, mudah dibawa kemana-mana tanpa menampakkan bahwa alat ini adalah detektor medan magnet. Blok Diagram Detektor Medan Magnet dengan Menggunakan Fluxgate Fluxgate Magnetometer Komponen ini merupakan salah satu kompnen yang dapat mendeteksi kuat medan magnet selain komponen hall effect sensor. Pemakaian fluxgate sedikit berbeda dengan pemakaian pada hall effect sensor karena yang dioutputkan oleh komponen fluxgate adalah berupa pulsa-pulsa kotak 0 – 5volt dengan frekuensi tertentu yang berkaitan dengan polaritas dan kuat medan magnet yang diterima oleh fluxgate. Dengan bentuk output seperti ini maka output fluxgate dapat langsung diumpankan pada gerbang logika (TTL) karena outputnya sudah pada level TTL. Teknik yang digunakan untuk mengalikasikan fluxgate hampir sama dengan teknik BFO. Frekuensi output untuk fluxgate pada kondisi normal (tanpa pengaruh medan magnet) adalah pada 64.736KHz. Sinyal dengan frekuensi ini harus diturunkan dulu menjadi sekitar 32.368KHz agar ketika dicampur dengan sinyal referensi akan terbentuk sinyal dengan frekuensi yang dapat didengarkan oleh indera penderngar manusia. Untuk membagi 2 frekuensi output dari fluxgate digunakan komponen digital D flip-flop yaitu MC4013. Pada MC4013 ini terdiri dari dua buah D flip-flop dimana salah satunya digunakan sebagai mixer dari osilator yang dibentuk dari IC opamp U2, TL081. Frekuensi output sinyal osilator ini pada 32.768KHz diumpankan pada input clock2 D flip-flop. Konfigurasi ini secara tidak langsung membentuk rangkaian mixer secara digital. Output dari Q2 merupakan level digital yang mempunyai variasi frekuensi cukup baik dan dapat di dengar perubahannya. Frekuensi output Q2 berkisar pada frekuensi 100Hz. Rangkaian Lengkap Detektor Medan Magnet Dengan Fluxgate Magnetometer (FGM) Resistor R3 berfungsi untuk menghasilkan negative feedback yang cukup kecil sedangkan R4 akan membatasi arus output opamp yang mengalir menuju kristal agar kristal bekerja pada daerah operasi yang baik. Rangkaian R5 dan C6 akan membentuk sebuah LPF orde satu untuk menapis sinyal dengan frekuensi tinggi sebelum sinyal ini dikuatkan lagi untuk akhirnya diumpankan pada sebuah speaker. Kuat-lemahnya bunyi ditentukan oleh besar-kecilnya nilai resistor R6. Apabila volume suara masih kurang keras maka nilai resistor R6 dapat diturunkan sampai didapatkan volume suara yang dinginkan. Selanjutnya rangkaian dioda D1, D2, C10 dan C12 akan membentuk sebuah rangakaian charge pump sederhana yang nantinya akan men-drive led. Rangkaian charge pump ini akan bekerja jika level output dari TL082 (U3) pada level yang cukup tinggi sehingga led akan tampak berkedip jika sensor mendapatkan medan magnet yang cukup kuat. Pengaturan nilai R5 dan C6 yang merupakan LPF ini sangat berperan dalam penentuan waktu penyalaan led. Dengan kata lain led akan menyala setelah didapatkan medan magnet dengan kekuatan tertentu. Semakin kuat medn magnet yang diukur oleh fluxgate maka semakin tinggi pula output frekuensinya sehingga pada akhirnya semakin tinggi pula frekuensi sinyal yang lewat pada rangkaian LPF tersebut. Sehingga nilai C6 dan R5 harus dibuat sedemikian rupa sehingga pada kuat medan magnet tertentu akan menyalakan led. Tetapi dengan nilai R5 dan C6 pada skematik sudah cukup untuk kondisi pada umumnya. Secara keseluruhan rangkaian detektor medan magnet ini tidak jauh berbeda dengan detektor medan magnet yang lain namun pada rangkaian ini, sensor yang digunakan mempunyai karakteristik yang berbeda dan menarik untuk dipelajari dan diaplikasikan. Selain itu konstruksi sensor medan magnet yang digunakan (Fluxgate Magnetometer) sangat sederhana dan mudah pasang, cukup dengan menyambungkan 3 buah kabel saja antara rangkaian kontrol dengan sensor medan magnet fluxgate magnetometer.
Operasi Bit Dengan MCS51 Operasi Bit Dengan MCS51 Pada umumnya mikrokontroler mengolah data 8 bit sekali gus, misalnya mengisi akumulator dengan data 8 bit sekali gus, isi akumulator yang 8 bit dijumlahkan dengan isi memori yang 8 bit dan lain sebagainya. MCS51 dilengkapi kemampuan mengolah data per bit, untuk keperluan ini bit Carry dalam PSW diperlakukan sebagai ‘akumulator bit’, dan dilengkapi dengan beberapa instruksi khusus untuk operasi Boolean. Objek Operasi Bit Seperti sudah dibahas dibagian depan, memori-data nomor $20 sampai $2F bisa dipakai menampung informasi dalam level bit. Setiap byte memori di daerah ini bisa menampung 8 bit informasi yang masing-masing dinomori tersendiri, misalkan bit 0 dari memori-data nomor $20 bisa disebut sebagai bit nomor 0, bit 1 memori-data nomor $20 disebut sebagai bit nomor 1… seterusnya bit 0 dari memori-data nomor $21 disebut sebagai bit nomor 8, bit 7 memori-data nomor $21 disebut sebagai bit nomor 15 dan seterusnyanya. Dengan demikian memori-data nomor $20 sampai dengan nomor $2F sebanyak 16 byte memori bisa dipakai untuk menyimpan 128 bit (16 x 8 bit) data Boolean yang dinomori dengan bit nomor $00 sampai $7F. Di samping itu, operasi bit bisa pula belaku di memori-data nomor $80 sampai dengan $FF yang biasa disebut sebagai Special Function Register (SFR). Hanya SFR dengan nomor memori-data yang diakhiri dengan angka heksa-desimal 0 atau 8 yang bisa dipakai untuk operasi bit, bit pada memori-data daerah ini sebanyak 128 bit, mendapat nomor dari $80 sampai dengan $FF. Secara keseluruhan operasi bit bisa diberlakukan pada 256 lokasi bit seperti terlihat dalam Gambar 1. Operasi bit yang bisa ditangani oleh MCS51 antara lain mencakup : pemberian nilai pada data biner 1 bit, perpindahan data 1 bit, operasi logika 1 bit meliputi operasi AND, OR dan NOT, pengujian nilai data biner 1 bit. Pemberian Nilai Data Biner Untuk keperluan ini disediakan 2 instruksi, yakni SETB (Set Bit) dipakai memberi nilai ‘1’ pada data biner 1 bit, dan CLR (Clear Bit) dipakai memberi nilai ‘0’ pada data biner 1 bit. Contoh pemakaian instruksi ini sebagai berikut : SETB ACC.0 SETB $E0 CLR P1.1 CLR $90 Instruksi SETB ACC.0 di atas membuat bit 0 dari akumulator (ACC.0) bernilai ‘1’, tapi mengingat nomor bit dari bit 0 akumulator adalah $E0 (lihat Gambar 1), maka hasil kerja kedua instruksi SETB di atas adalah sama. Demikian pula dengan kedua instruksi CLR berikutnya, instruksi-instruksi ini akan mengakibatkan P1.1 bernilai ‘0’. Di samping itu perlu pula diingat, P1.1 terhubung ke kaki IC MCS51, jadi hasil kerja operasi SETB maupun CLR pada P0, P1, P2 dan P3 bisa langsung terukur dengan volt meter, atau operasi-operasi ini bisa langsung dipakai men-on/off-kan rangkaian di luar IC MCS51. Perpindahan Data Biner Dalam operasi bit, bit Carry di dalam Program Status Word (PSW, nomor $D0) diperlakukan sebagai akumulator. 256 data dalam level bit dalam MCS51, bisa dipindahkan dari satu posisi ke posisi yang lain, permindahan ini dilakukan dengan bantuan bit Carry yang mempunyai sifat sebagai ‘akumulator bit’. Contoh permindahan data level bit ini bisa dilakukan sebagai berikut : MOV C,P1.1 MOV P1.0,C 2 instruksi di atas akan meng-copy-kan tegangan pada kaki Port 1 bit 1 ke kaki Port 1 bit 0, dengan demikian tegangan pada kedua kaki IC MCS51 itu akan sama. Seluruh 256 bit data yang dibahas di atas, bisa dipindah-pindahkan dengan instruksi ini. Operasi Logika Operasi logika pada umumnya mencakup empat hal, yaitu operasi AND, operasi OR, operasi EX-OR dan operasi NOT. MCS51 hanya bisa melaksanakan tiga jenis operasi logika yang ada, yakni intruksi ANL (AND Logical) untuk operasi AND instruksi ORL (OR Logical) untuk operasi OR, CPL (Complement bit) untuk operasi NOT. Bit Carry pada PSW diperlakukan sebagai ‘akumulator bit’, dengan demikian operasi AND dan operasi OR dilakukan antara bit yang tersimpan pada bit Carry dengan salah satu dari 256 bit data yang dibahas di atas. Contoh dari instruksi-instruksi ini adalah : ANL C,P1.1 ANL C,/P1.2 Instruksi ANL C,P1.1 meng-AND-kan nilai pada bit Carry dengan nilai Port 1 bit 1 (P1.1), dan hasil operasi tersebut ditampung pada bit Carry. Instruksi ANL C,/P1.1 persis sama dengan instruksi sebelumnya, hanya saja sebelum di-AND-kan, nilai P1.1 dibalik (complemented) lebih dulu, jika nilai P1.1=‘0’ maka yang di-AND-kan dengan bit Carry adalah ‘1’, demikian pula sebaliknya. Hal serupa berlaku pada instruksi ORL. Instruksi CPL dipakai untuk membalik (complement) nilai semua 256 bit data yang dibahas di atas. Misalnya : CPL C CPL P1.0 CPL C akan membalik nilai biner dalam bit Carry (jangan lupa bit Carry merupakan salah satu bit yang ada dalam 256 bit yang dibahas di atas, yakni bit nomor $E7 atau PSW.7). Pengujian Nilai Boolean Pengujian Nilai Boolean dilakukan dengan instruksi JUMP bersyarat, ada 5 instruksi yang dipakai untuk keperluan ini, yakni instruksi JB (JUMP if bit set), JNB (JUMP if bit Not Set), JC (JUMP if Carry Bit set), JNC (JUMP if Carry Bit Not Set) dan JBC (JUMP if Bit Set and Clear Bit). Dalam instruksi JB dan JNB, salah satu dari 256 bit yang ada akan diperiksa, jika keadaannya (false atau true) memenuhi syarat, maka MCS51 akan menjalankan instruksi yang tersimpan di memori-program yang dimaksud. Alamat memori-program dinyatakan dengan bilangan relatip terhadap nilai Program Counter saat itu, dan cukup dinyatakan dengan angka 1 byte. Dengan demikian instruksi ini terdisi dari 3 byte, byte pertama adalah kode operasinya ($29 untuk JB dan $30 untuk JNB), byte kedua untuk menyatakan nomor bit yang harus diuji, dan byte ketiga adalah bilangan relatip untuk instruksi tujuan. Contoh pemakaian instruksi JB dan JNB sebagai berikut : JB P1.1,$ JNB P1.1,$ Instruksi-instruksi di atas memantau kedaan kaki IC MCS51 Port 1 bit 1. Instruksi pertama memantau P1.1, jika P1.1 bernilai ‘1’ maka MCS51 akan mengulang instruksi ini, (tanda $ mempunyai arti jika syarat terpenuhi kerjakan lagi instruksi bersangkutan). Instruksi berikutnya melakukan hal sebaliknya, yakni selama P1.1 bernilai ‘0’ maka MCS51 akan tertahan pada instruksi ini. Bit Carry merupakan bit yang banyak sekali dipakai untuk keperluan operasi bit, untuk menghemat pemakaian memori-program disediakan 2 instruksi yang khusus untuk memeriksa keadaan bit Carry, yakni JC dan JNC. Karena bit akan diperiksa sudah pasti, yakni bit Carry, maka instruksi ini cukup dibentuk dengan 2 byte saja, dengan demikian bisa lebih menghemat memori program. JC Periksa JB PSW.7,Periksa Hasil kerja kedua instruksi di atas sama, yakni MCS51 akan JUMP ke Periksa jika ternyata bit Carry bernilai ‘1’ (ingat bit Carry sama dengan PSW bit 7). Meskipun sama tapi instruksi JC Periksa lebih pendek dari instruksi JB PSW.7,Periksa, instruksi pertama dibentuk dengan 2 byte dan instruksi yang kedua 3 byte. Instruksi JBC sama dengan instruksi JB, hanya saja jika ternyata bit yang diperiksa memang benar bernilai ‘1’, selain MCS51 akan JUMP ke instruksi lain yang dikehendaki MCS51 akan me-nol-kan bit yang baru saja diperiksa. Pemakaian Instruksi Operasi Bit Dengan ingtruksi-instruksi operasi bit yang ada, MCS51 bisa dipakai untuk mengimplementasi fungsi Boolean secara langsung, sebagai contoh persamaan Boolean berikut diimplementasikan dengan instruksi-instruksi MCS51. Q = ( U· ( V + W )) + ( X·/Y ) + /Z (Catatan : /Y artinya not Y dan /Z artinya not Z). Misalkan U V W X Y dan Z masing-masing adalah besaran Boolean yang dimasukkan ke kaki Port 1 bit 0 sampai dengan 5, sedangkan Q merupakan besaran Boolean yang ditampilkan di Port 3 bit 0, seperti terlihat dalam Gambar 2 berikut. Dalam Potongan Program baris 1 sampai dengan 7, P1.0 P1.1 dan lainnya dinyatakan sebagai data bit dengan nama U, V dan selanjutnya, penamaan ini menggunakan perintah khusus untuk assembeler (Assembler Directive) BIT, hanya nama-nama yang dibentuk dengan assembler-directive BIT yang bisa dipakai untuk operasi bit. Selamat belajar, semoga uraian singkat tentang "Operasi Bit Dengan MCS51" mudah dipahami.
Timer Dan Counter Dalam… Timer Dan Counter Dalam MCS51 Timer dan Counter merupakan sarana input yang kurang dapat perhatian pemakai mikrokontroler, dengan sarana input ini mikrokontroler dengan mudah bisa dipakai untuk mengukur lebar pulsa, membangkitkan pulsa dengan lebar yang pasti, dipakai dalam pengendalian tegangan secara PWM (Pulse Width Modulation) dan sangat diperlukan untuk aplikasi remote control dengan infra merah. Pada dasarnya sarana input yang satu ini merupakan seperangkat pencacah biner (binary counter) yang terhubung langsung ke saluran-data mikrokontroler, sehingga mikrokontroler bisa membaca kedudukan pancacah, bila diperlukan mikrokontroler dapat pula merubah kedudukan pencacah tersebut. Seperti layaknya pencacah biner, bilamana sinyal denyut (clock) yang diumpankan sudah melebihi kapasitas pencacah, maka pada bagian akhir untaian pencacah akan timbul sinyal limpahan, sinyal ini merupakan suatu hal yang penting sekali dalam pemakaian pencacah. Terjadinya limpahan pencacah ini dicatat dalam sebuah flip-flop tersendiri. Di samping itu, sinyal denyut yang diumpankan ke pencacah harus pula bisa dikendalikan dengan mudah. Hal-hal yang dibicarakan di atas diringkas dalam Gambar 1. Sinyal denyut yang diumpankan ke pencacah bisa dibedakan menjadi 2 macam, yang pertama yalah sinyal denyut dengan frekuensi tetap yang sudah diketahui besarnya dan yang kedua adalah sinyal denyut dengan frekuensi tidak tetap. Jika sebuah pencacah bekerja dengan frekuensi tetap yang sudah diketahui besarnya, dikatakan pencacah tersebut bekerja sebagai timer, karena kedudukan pencacah tersebut setara dengan waktu yang bisa ditentukan dengan pasti. Jika sebuah pencacah bekerja dengan frekuensi yang tidak tetap, dikatakan pencacah tersebut bekerja sebagai counter, kedudukan pencacah tersebut hanyalah menyatakan banyaknya pulsa yang sudah diterima pencacah. Untaian pencacah biner yang dipakai, bisa merupakan pencacah biner menaik (count up binary counter) atau pencacah biner menurun (count down binary counter). Timer/Counter sebagai sarana input banyak dijumpai dalam mikrokontroler, misalnya mikrokontroler keluarga MCS48, keluarga MCS51 ataupun MC68HC11 semuanya memiliki Timer/Counter di dalam chip sebagai sarana input. Di samping itu bisa pula dijumpai chip Timer/Counter yang berdiri sendiri sebagai penunjang kerja mikroprosesor, misalnya 8253/8254 Programmable Interval Timer buatan Intel, atau MC6840 Programmable Counter/Timer buatan Motorola. Sarana Timer/Counter dalam MCS51 Keluarga mikrokontroler MCS51, misalnya AT89C51 dan AT89Cx051, dilengkapi dengan dua perangkat Timer/Counter, masing-masing dinamakan sebagai Timer 0 dan Timer 1. Sedangkan untuk jenis yang lebih besar, misalnya AT89C52, mempunyai tambahan satu perangkat Timer/Counter lagi yang dinamakan sebagai Timer 2. Perangkat Timer/Counter tersebut merupakan perangkat keras yang menjadi satu dalam chip mikrokontroler MCS51, bagi pemakai mikrokontroler MCS51 perangkat tersebut dikenal sebagai SFR (Special Function Register) yang berkedudukan sebagai memori-data internal. Pencacah biner untuk Timer 0 dibentuk dengan register TL0 (Timer 0 Low Byte, memori-data internal nomor $6A) dan register TH0 (Timer 0 High Byte, memori-data internal nomor $6C). Pencacah biner untuk Timer 1 dibentuk dengan register TL1 (Timer 1 Low Byte, memori-data internal nomor $6B) dan register TH1 (Timer 1 High Byte, memori-data internal nomor $6D). Pencacah biner pembentuk Timer/Counter MCS51 merupakan pencacah biner menaik (count up binary counter) yang mencacah dari $0000 sampai $FFFF, saat kedudukan pencacah berubah dari $FFFF kembali ke $0000 akan timbul sinyal limpahan. Untuk mengatur kerja Timer/Counter dipakai 2 register tambahan yang dipakai bersama oleh Timer 0 dan Timer 1. Register tambahan tersebut adalah register TCON (Timer Control Register, memori-data internal nomor $88, bisa dialamat secara bit) dan register TMOD (Timer Mode Register, memori-data internal nomor $89). Pencacah biner Timer 0 dan 1 TL0, TH0, TL1 dan TH1 merupakan SFR (Special Function Register) yang dipakai untuk membentuk pencacah biner perangkat Timer 0 dan Timer 1. Kapasitas keempat register tersebut masing-masing 8 bit, bisa disusun menjadi 4 macam Mode pencacah biner seperti terlihat dalam Gambar 2a sampai Gambar 2d. Pada Mode 0, Mode 1 dan Mode 2 Timer 0 dan Timer 1 masing-masing bekerja sendiri, artinya bisa dibuat Timer 0 bekerja pada Mode 1 dan Timer 1 bekerja pada Mode 2, atau kombinasi mode lainnya sesuai dengan keperluan. Pada Mode 3 TL0, TH0, TL1 dan TH1 dipakai bersama-sama untuk menyusun sistem timer yang tidak bisa di-kombinasi lain. Susunan TL0, TH0, TL1 dan TH1 pada masing-masing mode adalah sebagai berikut: Mode 0 – Pencacah Biner 13 bit Pencacah biner dibentuk dengan TLx (maksudnya bisa TL0 atau TL1) sebagai pencacah biner 5 bit (meskipun kapasitas sesungguhnya 8 bit), limpahan dari pencacah biner 5 bit ini dihubungkan ke THx (maksudnya bisa TH0 atau TH1) membentuk sebuah untaian pencacah biner 13 bit, limpahan dari pencacah 13 bit ini ditampung di flip-flop TFx (maksudnya bisa TF0 atau TF1) yang berada di dalam register TCON. Mode ini meneruskan sarana Timer yang ada pada mikrokontroler MCS48 (mikrokontroler pendahulu MCS51), dengan maksud rancangan alat yang dibuat dengan MCS48 bisa dengan mudah diadaptasikan ke MCS51. Mode ini tidak banyak dipakai lagi. Mode 1 – Pencacah Biner 16 bit Mode ini sama dengan Mode 0, hanya saja register TLx dipakai sepenuhnya sebagai pencacah biner 8 bit, sehingga kapasitas pencacah biner yang tersbentuk adalah 16 bit. Seiring dengan sinyal denyut, kedudukan pencacah biner 16 bit ini akan bergerak dari $0000 (biner 0000 0000 0000 0000), $0001, $0002 … sampai $FFFF (biner 1111 1111 1111 1111), kemudian melimpah kembali menjadi $0000. Mode 2 – Pencacah Biner 8 bit dengan Isi Ulang TLx dipakai sebagai pencacah biner 8 bit, sedangkan THx dipakai untuk menyimpan nilai yang diisikan ulang ke TLx, setiap kali kedudukan TLx melimpah (berubah dari $FF menjadi $00). Dengan cara ini bisa didapatkan sinyal limpahan yang frekuensinya ditentukan oleh nilai yang disimpan dalam TH0. Mode 3 – Gabungan Pencacah Biner 16 bit dan 8 Bit Pada Mode 3 TL0, TH0, TL1 dan TH1 dipakai untuk membentuk 3 untaian pencacah, yang pertama adalah untaian pencacah biner 16 bit tanpa fasiltas pemantau sinyal limpahan yang dibentuk dengan TL1 dan TH1. Yang kedua adalah TL0 yang dipakai sebagai pencacah biner 8 bit dengan TF0 sebagai sarana pemantau limpahan. Pencacah biner ketiga adalah TH0 yang dipakai sebagai pencacah biner 8 bit dengan TF1 sebagai sarana pemantau limpahan. Register Pengatur Timer Register TMOD dan register TCON merupakan register pembantu untuk mengatur kerja Timer 0 dan Timer 1, kedua register ini dipakai bersama oleh Timer 0 dan Timer 1. Register TMOD dibagi menjadi 2 bagian secara simitris, bit 0 sampai 3 register TMOD (TMOD bit 0 .. TMOD bit 3) dipakai untuk mengatur Timer 0, bit 4 sampai 7 register TMODE (TMOD bit 4 .. TMOD bit 7) dipakai untuk mengatur Timer 1, pemakaiannya sebagai berikut : Bit M0/M1 dipakai untuk menentukan Mode Timer seperti yang terlihat dalam Tabel di Gambar 3a. Bit C/T* dipakai untuk mengatur sumber sinyal denyut yang diumpankan ke pencacah biner. Jika C/T*=0 sinyal denyut diperoleh dari osilator kristal yang frekuensinya sudah dibagi 12, sedangkan jika C/T*=1 maka sinyal denyut diperoleh dari kaki T0 (untuk Timer 0) atau kaki T1 (untuk Timer 1). Bit GATE merupakan bit pengatur saluran sinyal denyut. Bila bit GATE=0 saluran sinyal denyut hanya diatur oleh bit TRx (maksudnya adalah TR0 atau TR1 pada register TCON). Bila bit GATE=1 kaki INT0 (untuk Timer 0) atau kaki INT1 (untuk Timer 1) dipakai juga untuk mengatur saluran sinyal denyut (lihat Gambar 4). Register TCON dibagi menjadi 2 bagian, 4 bit pertama (bit 0 .. bit 3, bagian yang diarsir dalam Gambar 3b) dipakai untuk keperluan mengatur kaki INT0 dan INT1, ke-empat bit ini dibahas dibagian lain. Sisa 4 bit dari register TCON (bit 4..bit 7) dibagi menjadi 2 bagian secara simitris yang dipakai untuk mengatur Timer0/Timer 1, sebagai berikut: Bit TFx (maksudnya adalah TF0 atau TF1) merupakan bit penampung limpahan (lihat Gambar 2), TFx akan menjadi ‘1’ setiap kali pencacah biner yang terhubung padanya melimpah (kedudukan pencacah berubah dari $FFFF kembali menjadi $0000). Bit TFx di-nol-kan dengan istruksi CLR TF0 atau CLR TF1. Jika sarana interupsi dari Timer 0/Timer 1 dipakai, TRx di-nol-kan saat MCS51 menjalankan rutin layanan interupsi (ISR – Interupt Service Routine). Bit TRx (maksudnya adalah TR0 atau TR1) merupakan bit pengatur saluran sinyal denyut, bila bit ini =0 sinyal denyut tidak disalurkan ke pencacah biner sehingga pencacah berhenti mencacah. Bila bit GATE pada register TMOD =1, maka saluran sinyal denyut ini diatur bersama oleh TRx dan sinyal pada kaki INT0/INT1 (lihat Gambar 4). Mengatur Timer Gambar 4 merupakan bagan susunan rangkaian yang bisa terjadi pada Timer 1 secara lengkap, digambarkan pula hubungan-hubungan semua register pembentuk dan pengatur Timer 1. Gambar ini berlaku pula untuk Timer 0. Dalam pemakaian sesungguhnya, rangkaian yang dipakai hanya sebagian dari rangkaian lengkap tersebut, sesuai dengan keperluan sistem yang dibangun. Rangkaian yang dikehendaki dibentuk dengan mengatur register TMODE, sedangkan kerja dari Timer dikendalikan lewat register TCON. Setelah MCS51 di-reset register TMOD bernilai $00, hal ini berarti : bit C/T* =’0’, menurut Gambar 4 keadaan ini membuat saklar S1 ke posisi atas, sumber sinyal denyut berasal dari osilator kristal yang frekuensinya sudah dibagi 12, pencacah biner yang dibentuk dengan TL1 dan TH1 berfungsi sebagai timer. Jika sistem yang dirancang memang menghendaki Timer 1 bekerja sebagai timer maka bit C/T* tidak perlu diatur lagi. Tapi jika sistem yang dirancang menghendaki agar Timer 1 bekerja sebagai counter untuk menghitung pulsa yang masuk lewat kakai T1 (5), maka posisi saklar S1 harus dikebawahkan dengan membuat bit C/T* menjadi ‘1’. bit GATE=’0’, hal ini membuat output gerbang OR selalu ‘1’ tidak dipengaruhi keadaan ‘0’ atau ‘1’ pada kaki INT1 (3). Dalam keadaan semacam ini, saklar S2 hanya dikendalikan lewat bit TR1 dalam register TCON. Jika TR1=’1’ saklar S2 tertutup sehingga sinyal denyut dari S1 disalurkan ke sistem pencacah biner, aliran sinyal denyut akan dihentikan jika TR=’0’. Sebaliknya jika bit GATE=’1’, output gerbang OR akan mengikuti keadaan kaki INT1, saat INT1=’0’ apa pun keadaan bit TR1 output gerbang AND selalu =’0’ dan saklar S1 selalu terbuka, agar saklar S1 bisa tertutup kaki INT1 dan bit TR1 harus =’1’ secara bersamaan. Jika sistem yang dirancang menghendaki kerja dari timer/counter dikendalikan dari sinyal yang berasal dari luar chip, maka bit GATE harus dibuat menjadi ‘1’ bit M1 dan M0=’0’, berarti TL1 dan TH1 disusun menjadi pencacah biner 13 bit (Mode 0), jika dikehendaki Timer 1 bekerja pada mode 1 seperti terlihat dalam Gambar 4, maka bit M1 harus dibuat menjadi ‘0’ dan bit M0 menjadi ‘1’. Pengetahuan di atas dipakai sebagai dasar untuk mengatur dan mengendalikan Timer seperti terlihat dalam contoh-contoh berikut : Setelah reset TMOD bernilai $00, berarti Timer 1 bekerja sebagai pencacah biner 13 bit, sumber sinyal denyut dari osilator kristal atau Timer 1 bekerja sebagai ‘timer’, bit GATE =’0’ berarti kaki INT1 tidak berpengaruh pada rangkaian sehingga Timer 1 hanya dikendalikan dari bit TR1. Dalam pemakaian biasanya dipakai pencacah biner 16 bit, untuk keperluan itu instruksi yang diperlukan untuk mengatur TMOD adalah : MOV TMOD,#%00010000 Catatan dalam instruksi di atas tanda ‘#’ menyatakan bagian di belakangnya adalah bilangan konstan yang akan diisikan ke TMOD, ‘%’ merupakan awalan yang menandakan bahwa bilangan di belakangnya adalah bilangan biner. Penulisan dengan bilangan biner semacam ini, memudahkan untuk mengenali dengan cepat bit-bit apa saja yang diisikan ke TMOD. Bilangan biner %00010000 diisikan ke TMOD, berakibat bit 7 TMOD (bit GATE) bernilai ‘0’, bit 6 (bit C/T*) bernilai ‘0’, bit 5 dan 4 (bit M1 dan M0) bernilai ‘01’, ke-empat bit ini dipakai untuk mengatur Timer 1, sehingga Timer 1 bekerja sebagai timer dengan pencacah biner 16 bit yang dikendalikan hanya dengan TR1. Jika dikehendaki pencacah biner dipakai sebagai counter untuk mencacah jumlah pulsa yang masuk lewat kaki T1 (P3.5), instruksinya menjadi : MOV TMOD,#%01010000 Perbedaannya dengan instruksi di atas adalah dalam instruksi ini bit 6 (bit C/T*) bernilai ‘1’. Selanjutnya jika diinginkan sinyal dari perangkat keras di luar chip MCS51 bisa ikut mengendalikan Timer 1, instruksi pengatur Timer 1 akan menjadi : MOV TMOD,#%11010000 Dalam hal ini bit 7 (bit GATE) bernilai ‘1’. Setelah mengatur konfigurasi Timer 0 seperti di atas, pencacah biner belum mulai mencacah sebelum diperintah dengan instruksi : SETB TR1 Perlu diingatkan jika bit GATE = ‘1’, selama kaki INT1 bernilai ‘0’ pencacah biner belum akan mencacah. Untuk menghentikan proses pencacahan, dipakai instruksi CLR TR1 Di atas hanya dibahas Timer 1 saja, tata canya untuk Timer 0 persis sama. Yang perlu diperhatikan adalah register TMOD dipakai untuk mengatur Timer 0 dan juga Timer 1, sedangkan TMOD tidak bisa dialamati secara bit (non bit addressable) sehingga jika jika kedua Timer dipakai, pengisian bit-bit dalam register TMOD harus dipikirkan sekali gus untuk Timer 0 dan Timer 1. Bit TR1 dan TR0 yang dipakai untuk mengendalikan proses pencacahan, terletak di dalam register TCON (memori-data internal nomor $88) yang bisa dialamati secara bit (bit addressable). Sehingga TR0 dan TR1 bisa diatur secara terpisah (dengan perintah SETB atau CLR), tidak seperti mengatur TMOD yang harus dilakukan secara bersamaan. Demikian pula bit penampung limpahan pencacah biner TF0 dan TF1, juga terletak dalam register TCON yang masing-masing bisa di-monitor sendiri. Pemakaian waktu tunda Waktu tunda banyak dipakai dalam pemerograman mikronkontroler untuk membangkitkan pulsa, membangkitkan sinyal periodik dengan frekuensi tertentu, untuk menghilangkan effek getar dari skalar dalam membuat key pad (keyboard sederhana) dan lain sebagainya. Waktu tunda bisa dibangkitkan secara sederhana dengan menjalankan instruksi-instruksi yang waktu pelaksanaanya bisa diperhitungkan dengan tepat. Untuk mendapatkan waktu tunda yang panjang, tidak dipakai cara di atas tapi pakai Timer. Waktu tunda yang dibentuk dengan kedua cara tersebut sangat tergantung pada frekuensi kerja mikrokontroler, dalam contoh-contoh berikut dianggap mikrokontroler bekerja pada frekuensi 12 MHz. Instruksi-instruksi berikut ini bisa dipakai untuk membangkitkan pulsa ‘0’ dengan lebar 3 mikro-detik pada kaki P1.0 01: CLR P1.0 02: NOP ; 1 mikro-detik 03: NOP ; 1 mikro-detik 04: SETB P1.0 ; 1 mikro-detik Instruksi baris pertama membuat P1.0 yang mula-mula ‘1’ menjadi ‘0’, pelaksanaan instruksi NOP memerlukan waktu 1 mikro-detik (jika MCS51 bekerja pada frekuensi 12 MHz), instruksi SETB P1.0 juga memerlukan waktu 1 mikro-detik, total waktu sebelum P1.0 kembali menjadi ‘1’ adalah 3 mikro-detik (baris 2 3 dan 4). Dengan demikian terjadilah pulsa dengan lebar 3 mikro-detik pada kaki P1.0 seperti terlihat pada Gambar 5. Dengan sedikit perubahan instruksi-instruksi di atas bisa membangkitkan sinyal dengan frekuensi 100 KHz pada kaki P1.0 : 01: Sinyal100KHz: 02: CPL P1.0 ; 1 mikro-detik 03: NOP ; 1 mikro-detik 04: NOP ; 1 mikro-detik 05: SJMP Sinyal100KHz ; 2 mikro-detik Instruksi CPL P1.0 pada baris 1 membalik keadaan pada P1.0, bila mula-mula P1.0 bernilai ‘1’ akan dirubah menjadi ‘0’, sebaliknya bila mula-mula ‘0’ akan dirubah menjadi ‘1’. Total waktu tunda ke-empat baris di atas adalah 5 mikro-detik, sehingga yang terjadi adalah P1.0 bernilai ‘0’ selama 5 mikro-detik dan bernilai ‘1’ selama 5 mikro-detik berulang terus tanpa henti, dengan frekuensi sebesar 1/10 mikro-detik = 100.000 Hertz. Program di atas bisa pula dibuat dengan memakai Timer 1 sebagai pengatur waktu tunda sebagai berikut : 01: MOV TMOD,#%00100000 ; Timer 1 bekerja pada Mode 2 02: MOV TH1,#$F6 ; Nilai pengisi ulang TL1 03: SET TR1 ; Timer 1 mulai mencacah 04: Ulangi: 05: BIT TF1,$ ; Tunggu sampai melimpah 06: CPL P1.0 ; Keadaan pada P1.0 di-balik 07: CLR TF1 ; Hapus limpahan pencacah 08: SJMP Ulangi ; Ulangi terus tiada henti… Instruksi baris pertama mempersiapkan Timer 0 bekerja pada Mode 2 – Pencacah Biner 8 bit dengan Isi Ulang, bilangan pengisi ulang ditentukan sebesar $F0 yang disimpan ke register TH1 pada baris 2, instruksi berikutnya memerintahkan pencacah biner mulai mencacah. Pencacah biner yang dibentuk dengan register TL1 akan mencacah naik seirama dengan sikluas sinyal denyut, mulai dari $F6 sampai $FF, saat pencacah melimpah dari $FF ke $00 bit TR1 pada register TCON akan menjadi ‘1’ dan TL1 secara otomatis di isi ulang dengan bilangan $F0 yang tersimpan pada register TH0. Hal ini akan terjadi terus menerus dan berulang setiap 10 siklus sinyal denyut ($F6, $F7, $F8, $F9, $FA, $FB, $FC, $FD, $FE, $FF kembali ke $00, total 10 siklus) Instruksi BIT TR1,$ menunggu bit TR1 menjadi ‘1’, yakni saat pecacah biner melimpah dari $FF ke $00 yang dibahas di atas. Lepas dari penantian tersebut, P1.0 dibalik keadaanya dengan instruksi CPL P1.0, TR1 dikembalikan menjadi 0 (harus dikembalikan sendiri dengan instruksi ini), agar bisa ditunggu lagi sampai menjadi ‘1’ kembali setelah instruksi SJMP Ulangi. Frekuensi dari sinyal di P1.0 sebesar 1 / 16 mikro-detik = 31,25 KHz. Nilai awal yang diisikan ke pencacah biner di atas, adalah nilai negatip dari faktor pembagi yang dikehendaki. Dalam contoh di atas, bilangan pembaginya adalah 16 (atau $10 heksadesimal), nilai negatip dari $10 adalah $F0 (bilangan negatip komplemen 2 diturunkan dengan cara bilangan asal dibalik/di-not-kan kemudian ditambah 1, dalam hal ini $10 di-not-kan menjadi $EF dan ditambah 1 menjadi $F0). Cara menentukan bilangan negatip di atas cukup merepotkan, tapi hal ini mudah diselesaikan dengan bantuan assembler, instruksi MOV TH1,#$F0 di atas bisa digantikan dengan MOV TH1,#-$10, assembler yang akan menghitung -$10 menjadi $F0. Contoh pemakaian waktu tunda berikutnya adalah untuk mengatasi getaran saklar dalam membuat key pad (keyboard sederhana). Pada saat saklar mekanis di tekan atau pada saat tekanan pada saklar dilepas, selama lebih kurang 30 mili-detik saklar tersebut akan bergetar atau sebelum mencapai keadaan stabil saklar tersebut akan on/off selama waktu lebih kurang 30 detik, mengakibatkan program mikrokontroler merasakan tombol berulang-ulang ditekan, meskipun sesungguhnya hanya ditekan satu kali saja. Hal ini bisa diatasi dengan cara menunda waktu sekitar 50 mili-detik setelah program merasakan sebuah tombol ditekan, seperti berikut: 01: BacaTombol: 02: MOV TMOD,#%00010000 ; Timer 1 bekerja pada mode 1 03: JB T1,$ ; tunggu di sini sampai tombol ditekan 04: MOV TL1,#-50000/256 ; siapkan waktu tunda 50 mili-detik 05: MOV TH1,#-50000 06: CLR TF1 ; me-nol-kan bit limpahan 07: SETB TR1 ; timer mulai bekerja 08: JNB TF1,$ ; tunggu di sini sampai melimpah 09: CLR TR1 ; timer berhenti kerja 10: RET Dalam program di atas, saklar dipasangkan antara kaki T1 dan Ground, pencacah biner yang dipakai adalah pencacah biner 16 yang sudah ditentukan dengan instruksi MOV TMOD,#%00010000. Pada baris berikut program menunggu saklar yang terhubung pada T1 ditekan, selama saklar belum ditekan mikrokontroler akan tertahan pada instruksi JB T1,$. Dua baris berikutnya adalah cara mengisikan nilai –50000 yang terdiri dari 2 byte ke register TL1 dan TH1. Bit TF1 di-nol-kan dan akan kembali menjadi ‘1’ setelah Tl1/TH1 mencacah dari –50000 kembali menjadi $0000. Waktu tunda dimulai segera setelah instruksi SETB TR1, dan selesainya waktu tunda ditunggu dengan instruksi JNB TF1,$. Jika MCS51 bekerja dengan kristal 12 MHz, waktu tunda selama 50000 siklus sama dengan 50.000 x 1 mikro-detik = 50 mili-detik, Setelah menunggu selama 50 mili-detik, pencacah biner kembali di-non-aktipkan dengan CLR TR1 dan berikutnya meninggalkan sub-rutin ini dengan instruksi RET. Dengan demikian mikrokontroler akan menungu saklar stabil, selama saklar masih bergetar mikrokontroler masih tertahan di dalam su-rutin BacaTombol. Selamat belajar, semoga uraian tentang "Timer Dan Counter Dalam MCS51" diatas mudah dipahami.
Dasar Pemrograman MCS51 Dasar Pemrograman MCS51 Program pengendali mikrokontroler disusun dari kumpulan instruksi, instruksi tersebut setara dengan kalimat perintah bahasa manusia yang hanya terdiri atas predikat dan objek. Dengan demikian tahap pertama pembuatan program pengendali mikrokontroler dimulai dengan pengenalan dan pemahaman predikat (kata kerja) dan objek apa saja yang dimiliki mikrokontroler. Objek dalam pemrograman mikrokontroler adalah data yang tersimpan di dalam memori, register dan input/output. Sedangkan ‘kata kerja’ yang dikenal pun secara umum dikelompokkan menjadi perintah untuk perpindahan data, arithmetik, operasi logika, pengaturan alur program dan beberapa hal khusus. Kombinasi dari ‘kata kerja’ dan objek itulah yang membentuk perintah pengatur kerja mikrokontroler. Intruksi MOV A,$7F merupakan contoh sebuah intruksi dasar yang sangat spesifik, MOV merupakan ‘kata kerja’ yang memerintahkan peng-copy-an data, merupakan predikat dalam kalimat perintah ini. Sedangkan objeknya adalah data yang di-copy-kan, dalam hal ini adalah data yang ada di dalam memori nomor $7F di-copy-kan ke Akumulator A. Penyebutan Data Dalam MCS51 Data bisa berada diberbagai tempat yang berlainan, dengan demikian dikenal beberapa cara untuk menyebut data (dalam bahasa Inggris sering disebut sebagai ‘Addressing Mode’), antara lain sebagai berikut: Penyebutan data konstan (immediate addressing mode): MOV A,#$20. Data konstan merupakan data yang berada di dalam instruksi. Contoh instruksi ini mempunyai makna data konstan $20 (sebagai data konstan ditandai dengan ‘#’) di-copy-kan ke Akumulator A. Yang perlu benar-benar diperhatikan dalam perintah ini adalah bilangan $20 merupakan bagian dari instruksi. Penyebutan data secara langsung (direct addressing mode), cara ini dipakai untuk menunjuk data yang berada di dalam memori dengan cara menyebut nomor memori tempat data tersebut berada : MOV A,$30. Contoh instruksi ini mempunyai makna data yang berada di dalam memori nomor $30 di-copy-kan ke Akumulator. Sekilas intruksi ini sama dengan instruksi data konstan di atas, perbedaannya instruksi di atas memakai tanda ‘#’ yang menandai $20 adalah data konstan, sedangkan dalam instruksi ini karena tidak ada tanda ‘#’ maka $30 adalah nomor dari memori. Penyebutan data secara tidak langsung (indirect addressing mode), cara ini dipakai untuk menunjuk data yang berada di dalam memori, kalau memori penyimpan data ini letaknya berubah-rubah sehingga nomor memori tidak disebut secara langsung tapi di-‘titip’-kan ke register lain : MOV A,@R0. Dalam instruksi ini register serba guna R0 dipakai untuk mencatat nomor memori, sehingga instruksi ini mempunyai makna memori yang nomornya tercatat dalam R0 isinya di-copy-kan ke Akumulator A. Tanda ‘@’ dipakai untuk menandai nomor memori disimpan di dalam R0.Bandingkan dengan instruksi penyebutan nomor memori secara langsung di atas, dalam instruksi ini nomor memori terlebih dulu disimpan di R0 dan R0 berperan menunjuk memori mana yang dipakai, sehingga kalau nilai R0 berubah memori yang ditunjuk juga akan berubah pula. Dalam instruksi ini register serba guna R0 berfungsi dengan register penampung alamat (indirect address register), selain R0 register serba guna R1 juga bisa dipakai sebagai register penampung alamat. Penyebutan data dalam register (register addressing mode): MOV A,R5. Instruksi ini mempunyai makna data dalam register serba guna R5 di-copy-kan ke Akumulator A. Instruksi ini membuat register serba guna R0 sampai R7 sebagai tempat penyimpan data yang sangat praktis yang kerjanya sangat cepat. Data yang dimaksud dalam bahasan di atas semuanya berada di dalam memori data (termasuk register serba guna letaknya juga di dalam memori data). Dalam penulisan program, sering-sering diperlukan tabel baku yang disimpan bersama dengan program tersebut. Tabel semacam ini sesungguhnya merupakan data yang berada di dalam memori program! Untuk keperluan ini, MCS51 mempunyai cara penyebutan data dalam memori program yang dilakukan secara indirect (code indirect addressing mode) : MOVC A,@A+DPTR. Perhatikan dalam instruksi ini MOV digantikan dengan MOVC, tambahan huruf C tersebut dimaksud untuk membedakan bahwa instruksi ini dipakai di memori program. (MOV tanpa huruf C artinya instruksi dipakai di memori data). Tanda ‘@’ dipakai untuk menandai A+DPTR dipakai untuk menyatakan nomor memori yang isinya di-copy-kan ke Akumulator A, dalam hal ini nilai yang tersimpan dalam DPTR (Data Pointer Register - 2 byte) ditambah dengan nilai yang tersimpan dalam Akumulator A (1 byte) dipakai untuk menunjuk nomor memori program. ‘Kata kerja’ Dalam Mikrokontroler MCS51 Secara keseluruhan mikrokontroler MCS51 mempunyai sebanyak 255 macam instruksi, yang dibentuk dengan mengkombinasikan ‘kata kerja’ dan objek. “Kata kerja’ tersebut secara kelompok dibahas sebagai berikut : Kelompok Peng-Copy-an data Kode dasar untuk kelompok ini adalah MOV, singkatan dari MOVE yang artinya memindahkan, meskipun demikian lebih tepat dikatakan perintah ini mempunyai makna peng-copy-an data. Hal ini bisa dijelaskan berikut : setelah instruksi MOV A,R7 dikerjakan, Akumulator A dan register serba guna R7 berisikan data yang sama, yang asalnya tersimpan di dalam R7. Perintah MOV dibedakan sesuai dengan jenis memori MCS51. Perintah ini pada memori data dituliskan menjadi MOV, misalkan : MOV A,$20 MOV A,@R1 MOV A,P1 MOV P3,A Untuk pemakaian pada memori program, perintah ini dituliskan menjadi MOVC, hanya ada 2 jenis instruksi yang memakai MOVC, yakni: MOVC A,@A+DPTR ; DPTR sebagai register indirect MOVC A,@A+PC ; PC sebagai register indirect Selain itu, masih dikenal pula perintah MOVX, yakni perintah yang dipakai untuk memori data eksternal (X singkatakan dari External). Perintah ini hanya dimiliki oleh anggota keluarga MCS51 yang mempunyai memori data eksternal, misalnya AT89C51 dan lain sebagainya, dan jelas tidak dikenal oleh kelompok AT89Cx051 yang tidam punya memori data eksternal. Hanya ada 6 macam instruksi yang memakai MOVX, instruksi-instruksi tersebut adalah: MOVX A,@DPTR MOVX A,@R0 MOVX A,@R1 MOVX @DPTR,A MOVX @R0,A MOVX @R1,A Kelompok Aritmatika (ADD, ADDC, SUBB, DA, MUL dan DIV) Perintah ADD dan ADDC Isi Akumulator A ditambah dengan bilangan 1 byte, hasil penjumlahan akan ditampung kembali dalam Akumulator. Dalam operasi ini bit Carry (C flag dalam PSW – Program Status Word) berfungsi sebagai penampung limpahan hasil penjumlahan. Jika hasil penjumlahan tersebut melimpah (nilainya lebih besar dari 255) bit Carry akan bernilai ‘1’, kalau tidak bit Carry bernilai ‘0’. ADDC sama dengan ADD, hanya saja dalam ADDC nilai bit Carry dalam proses sebelumnya ikut dijumlahkan bersama. Bilangan 1 byte yang ditambahkan ke Akumulator, bisa berasal dari bilangan konstan, dari register serba guna, dari memori data yang nomor memorinya disebut secara langsung maupun tidak langsung, seperti terlihat dalam contoh berikut : ADD A,R0 ; register serba guna ADD A,#$23 ; bilangan konstan ADD A,@R0 ; no memori tak langsung ADD A,P1 ; no memori langsung (port 1) Perintah SUBB Isi Akumulator A dikurangi dengan bilangan 1 byte berikut dengan nilai bit Carry, hasil pengurangan akan ditampung kembali dalam Akumulator. Dalam operasi ini bit Carry juga berfungsi sebagai penampung limpahan hasil pengurangan. Jika hasil pengurangan tersebut melimpah (nilainya kurang dari 0) bit Carry akan bernilai ‘1’, kalau tidak bit Carry bernilai ‘0’. SUBB A,R0 ; A = A - R0 - C SUBB A,#$23 ; A = A - $23 SUBB A,@R1 SUBB A,P0 Perintah DA Perintah DA (Decimal Adjust) dipakai setelah perintah ADD; ADDC atau SUBB, dipakai untuk merubah nilai biner 8 bit yang tersimpan dalam Akumulator menjadi 2 buah bilangan desimal yang masing-masing terdiri dari nilai biner 4 bit. Perintah MUL AB Bilangan biner 8 bit dalam Akumulator A dikalikan dengan bilangan biner 8 bit dalam register B. Hasil perkalian berupa bilangan biner 16 bit, 8 bit bilangan biner yang bobotnya lebih besar ditampung di register B, sedangkan 8 bit lainnya yang bobotnya lebih kecil ditampung di Akumulator A. Bit OV dalam PSW (Program Status Word) dipakai untuk menandai nilai hasil perkalian yang ada dalam register B. Bit OV akan bernilai ‘0’ jika register B bernilai $00, kalau tidak bit OV bernilai ‘1’. MOV A,#10 MOV B,#20 MUL AB Perintah DIV AB Bilangan biner 8 bit dalam Akumulator A dibagi dengan bilangan biner 8 bit dalam register B. Hasil pembagian berupa bilangan biner 8 bit ditampung di Akumulator, sedangkan sisa pembagian berupa bilangan biner 8 bit ditampung di register B. Bit OV dalam PSW (Program Status Word) dipakai untuk menandai nilai sebelum pembagian yang ada dalam register B. Bit OV akan bernilai ‘1’ jika register B asalnya bernilai $00. Kelompok Logika (ANL, ORL dan XRL) Kelompok perintah ini dipakai untuk melakukan operasi logika mikrokontroler MCS51, operasi logika yang bisa dilakukan adalah operasi AND (kode operasi ANL), operasi OR (kode operasi ORL) dan operasi Exclusive-OR (kode operasi XRL). Data yang dipakai dalam operasi ini bisa berupa data yang berada dalam Akumulator atau data yang berada dalam memori-data, hal ini sedikit berlainan dengan operasi aritmatik yang harus melihatkan Akumulator secara aktip. Hasil operasi ditampung di sumber data yang pertama. Operasi logika AND banyak dipakai untuk me-‘0’-kan beberapa bit tertentu dari sebuah bilangan biner 8 bit, caranya dengan membentuk sebuah bilangan biner 8 bit sebagai data konstan yang di-ANL-kan bilangan asal. Bit yang ingin di-‘0’-kan diwakili dengan ‘0’ pada data konstan, sedangkan bit lainnya diberi nilai ‘1’, misalnya Instruksi ANL P1,#%01111110 akan mengakibatkan bit 0 dan bit 7 dari Port 1 (P1) bernilai ‘0’ sedangkan bit-bit lainnya tetap tidak berubah nilai. Operasi logika OR banyak dipakai untuk me-‘1’-kan beberapa bit tertentu dari sebuah bilangan biner 8 bit, caranya dengan membentuk sebuah bilangan biner 8 bit sebagai data konstan yang di-ORL-kan bilangan asal. Bit yang ingin di-‘1’-kan diwakili dengan ‘1’ pada data konstan, sedangkan bit lainnya diberi nilai ‘0’, misalnya Instruksi ORL A,#%01111110 akan mengakibatkan bit 1 sampai dengan bit 6 dari Akumulator bernilai ‘1’ sedangkan bit-bit lainnya tetap tidak berubah nilai. Operasi logika Exclusive-OR banyak dipakai untuk membalik nilai (complement) beberapa bit tertentu dari sebuah bilangan biner 8 bit, caranya dengan membentuk sebuah bilangan biner 8 bit sebagai data konstan yang di-XRL-kan bilangan asal. Bit yang ingin dibalik-nilai diwakili dengan ‘1’ pada data konstan, sedangkan bit lainnya diberi nilai ‘0’, misalnya Instruksi XRL A,#%01111110 akan mengakibatkan bit 1 sampai dengan bit 6 dari Akumulator berbalik nilai, sedangkan bit-bit lainnya tetap tidak berubah nilai. Selamat belajar, semoga materi singkat dasar pemrograman MCS51 bagian I diatas mudah dipahami.
A/V Selector 3 Channel… A/V Selector 3 Channel Dengan Remote Control ini akan mempermudah penggantian saluran A/V dengan bantuan remote control tanpa harus melepas saluran A/V setiap penggantian peralatan yang terhubung ke TV. Blok Diagram A/V Selector 3 Channel Dengan Remote Control Pengolahan Data Remote IR data remote bergerak dengan gelombang cahaya pada spektrum infra merah, di mana secara fisik komunikasinya dilakukan oleh sebuah photo diode yang berfungsi sebagai transmitter dan photo diode yang lain sebagai receiver. Pada dasarnya informasi dikirim dengan tiga macam sistem encoding yaitu: Pulse coded Panjang dari masing-masing data berubah/bervariasi sesuai dengan logikanya. Misalnya untuk logika satu dinyatakan dengan 2 periode high dan 1 periode low, logika nol dinyatakan dengan 1 periode high dan 1 periode low, 1 periode berkisar 600 us. Sistem semacam ini digunakan oleh remote Sony. Space coded Berbeda dengan pulse coded, yang mewakili data pada space coded adalah perbedaan pada nilai space antara pulsa satu dan pulsa lainnya, dengan kata lain kode-kodenya menggunakan pulsa high dengan periode yang sama sedangkan pulsa lownya menggunakan periode yang berbeda-beda, dikenal dengan sistem REC-80. Biasanya digunakan pada remote Panasonic. Shift coded Pada sistem ini, data yang dikirim berupa perbedaan pada transisi dari data, sistem ini dikenal dengan RC-5, biasanya digunakan pada remote Philips. Kode yang ditransmisikan terdiri dari 14 bit data yang susunannya terdiri dari beberapa bit antara lain : 2 bit start bit 1 kontrol bit untuk mengindikasikan data baru 5 system address bits 6 command bits. | S | S | T | A4 | A3 | A2 | A1 | A0 | C5 | C4 | C3 | C2 | C1 | C0 | Panjang data 1.728 ms per bit, data akan diulang setelah 130 ms jika tombol ditekan terus. Untuk membedakan logika satu dan nol dilihat pada transisinya , bila transisi dari high ke low maka logika nol dan sebaliknya. Sebelum dibahas lebih lanjut akan dikaji terlebih dahulu data yang ada pada remote Sony. Code length : 12 bits Carrier : 40kHz T : ± 550us Space between data: 25ms Header : 1 is coded:0 is coded: Format pada data : hxxxxxyyyyyyy Dari data diatas dapat dilihat bahwa panjang data remote Sony adalah 12 bit yang terdiri dari 5 bit address data dan 7 bit sisanya adalah data itu sendiri. Data dimulai dengan start bit/header yang panjang datanya sekitar 2,4 ms (4T). Sedangkan untuk data nol terdiri dari low 0.6 ms high 0.6 ms, data satu terdiri dari low 0.6 ms, high 1.2 ms. Data selalu dimulai dari start bit diikuti dengan LSB dan diakhiri dengan MSB-nya. Jadi total panjang data sekitar 45 ms dengan jarak antar data sekitar 25 ms. Nilai dari data pada remote TV Sony adalah sebagai berikut : #080 1 #081 2 #082 3 #083 4 #084 5 #085 6 #086 7 #087 8 #088 9 #089 0 #095 power (toggle) Data di atas merupakan ciri yang dimiliki oleh remote Sony. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa data yang ada pada remote terdiri dari 12 bit, yang dimulai dengan header yang kemudian diikuti dengan 12 bit datanya. Pengiriman dari data tersebut dilakukan secara serial yaitu dimulai dengan header atau start bit lalu diikuti dengan LSB kemudian diakhiri dengan MSBnya. Yang dapat dilihat dari data tersebut bahwa perbedaan antara header, nilai logika satu dan nilai logika nol terletak pada periode setiap data. Untuk melakukan penghitungan dari masing-masing jenis data (header, logika satu, logika nol) dilakukan percobaan dengan menghitung periode dari masing-masing logika terlebih dahulu. Gambar berikut akan memperlihatkan data remote dari setiap tombol yang tampak pada osiloskop. Gambar 5. Data remote control Sony pada osiloskop Secara software prosesnya penghitungan periode data remote adalah sebagai berikut : Potongan Program 1 – Program membaca nilai logika data remote 01: MOV TMOD,#$01 ;timer 0 mode 1 02: MOV R0,#$40 ;nomor memori penyimpan data 03: MOV R1,#13 04: START: 05: JB REMOTE_DATA,* ;menunggu ada data remote 06: MOV TH0,#0 07: MOV TL0,#0 08: SETB TR0 ;start timer 09: JNB REMOTE_DATA,* ;hitung satu periode 10: JB REMOTE_DATA,* ; 11: CLR TR0 ;stop timer 12: MOV @R0,TH0 ;simpan data ke memori 13: INC R0 14: DJNZ R1,START ;ulangi sampai 12 bit data Dari potongan program 1 tersebut akan tampak bahwa setiap data disimpan di dalam memori dengan alamat 40h dan hasilnya akan menunjukkan bahwa pada alamat ke 40 nilai dari TH0 akan selalu tetap yaitu 0Ah, yang berarti panjang periode header adalah 0Ah. Di sini digunakan TH0 karena bagian itu yang selalu tetap, sedangkan bagian TL0 berubah-ubah tergantung dari jarak, sehingga yang dapat digunakan sebagai pembanding adalah TH0 = 0AH. Selain itu dapat diketahui pula bahwa untuk logika satu maka TH0 bernilai 06H, sedangkan untuk logika nol TH0 bernilai 04H. Penggunaan tombol dari A/V selector ini hanya membutuhkan 4 tombol yaitu 3 tombol untuk menentukan channel dari relay yang aktif dan satu tombol untuk menjalankan fungsi sleep, jadi digunakan tombol 1, 2, 3, dan power. Untuk mendeteksi nilai logika satu dan nol dapat digunakan tombol nomer 2 (#081 terdapat pada datasheet remote control Sony) yang secara biner adalah (0000 1000 0001b). Dari kode biner di atas terlihat bahwa LSB-nya adalah satu yang berarti setelah pengiriman header atau start bit langsung diikuti oleh logika satu dan setelah itu logika nol dan seterusnya. Setelah dicek pada alamat memori 41 dan seterusnya dapat diketahui bahwa untuk logika satu TH0 bernilai 06H, sedangkan untuk logika nol TH0 bernilai 04H. Setelah mengetahui perbedaan dari data yang dikirimkan maka tinggal diperlukan pembacaan data secara menyeluruh. Proses penempatan data dilakukan dengan menempatkan setiap bit data yang diterima pada accumulator A mulai bit yang ke-7, setelah itu apabila ada data lagi maka data yang sudah diterima sebelumnya digeser terlebih dahulu ke kanan barulah bit accumulator yang ke-7 dipakai oleh bit data yang baru. Hal ini dilakukan secara terus-menerus sampai sudah mencapai 8 bit data. Kalau sudah 8 bit data di accumulator A akan ditransfer dahulu ke R6 lalu A dikosongkan lagi dan siap untuk menerima 4 bit sisanya. Apabila 4 bit sisanya sudah diambil maka dilakukan instruksi swap yang berfungsi untuk memindahkan bit A7-A4 ke bit A3-A0 dan sebaliknya supaya pembacaan data remote secara keseluruhan dilakukan dengan benar. Jadi data remote yang sebanyak 12 bit itu telah dapat dibaca dengan meletakkannya ke accumulator A dan R6. sehingga sebagai pembanding untuk menentukan relay dan 7 segment mana yang bekerja digunakan A dan R6 halini dapat direalisasikan dengan program berikut: Potongan program 2 – membaca 12 bit data remote 01: NEXT: 02: RR A ;data digeser 03: MOV TH0,#0 04: MOV TL0,#0 05: SETB TR0 ;start timer 06: JNB REMOTE_DATA,* ;hitung 1 periode data 07: JB REMOTE_DATA,* ; 08: CLR TR0 ;stop timer 09: MOV R4,TH0 ;simpan periode data ke memori 10: CJNE R4,#$06,NOL ;memenuhi syarat data 1/ tidak 11: SETB A.7 ;jika benar set A bit ke-7 12: SJMP JUMP 13: NOL: 14: CLR A.7 ;jika salah clear A bit ke-7 15: JUMP: 16: DJNZ R3,CEK ;cek apakah sudah 12 bit data 17: SWAP A ;jika sudah A diswap 18: RETI 19: CEK: 20: CJNE R3,#04,NEXT ;Cek sudah terima 8 bit data 21: MOV R6,A ;simpan nilai A ke B, supaya A Bisa terima 4 bit sisanya 22: MOV A,#0 ;Reset A 23: SJMP NEXT ;Ambil 4 bit sisanya Program untuk pembacaan data ini dimasukkan dalam proses interrupt, sedangkan program utama hanyalah pembanding dari data remote yang dibaca yang dilakukan secara terus-menerus dimana apabila ada level low dari input yang pertama kali maka program akan melakukan pembacaan data dan kemudian kembali lagi ke program utamanya. Rangkaian Penerima Infra Merah Pada dasarnya, data yang dikirimkan oleh suatu remote disertai dengan carriernya hal ini dimaksudkan supaya data dapat ditransmisikan untuk mencapai jarak yang lebih jauh, pada remote control Sony carriernya berkisar 40 KHz. Sinyal high yang dikirimkan oleh remote control Sony ditumpangkan pada Carrier sebesar 40 KHz sehingga sebetulnya di dalam pulsa high tersebut terdapat pulsa-pulsa kecil dengan frekuensi yang lebih tinggi (gambar 6) Pada rangkaian ini, digunakan Infra-red Diode sebagai penerima infra merah dari remote control. Akan tetapi tentu saja memerlukan piranti lain supaya data yang dikirimkan dapat diterima oleh mikrokontroller sebagai suatu data digital Untuk itu, sebelum data tersebut diterima oleh mikrokontroller maka carriernya harus dihilangkan, supaya data dapat diolah dengan baik, selain itu tentunya sinyal dari IR diode juga harus dikuatkan dengan baik. Untuk menghilangkan sinyal carrier 40 KHz mula-mula sinyal yang diterima oleh IR Diode kemudian dilewatkan ke sebuah High Pass Filter (HPF) yang dibentuk oleh R3 dan C1 di mana frekuensi yang dilewatkan oleh HPF ini sekitar 159 Hz ke atas. Hal ini memenuhi rumus : Setelah itu sinyal tersebut dikuatkan melalui dua buah amplifier yang berfungsi sebagai penguatan non inverting. Lalu sinyal yang cukup kuat tersebut difilter oleh sebuah Low Pass Filter (LPF) yang dibentuk oleh R10 dan C4 di mana frekuensi yang dilewatkan oleh LPF (dengan rumus yang sama) ini sekitar 7 KHz kebawah. Diperoleh dari perhitungan : Jadi sinyal carrier yang dibawa oleh data tersebut sudah hilang. Sebab, dengan sebuah HPF dan LPF akan terbentuk suatu Band Pass Filter dengan range frekuensi yang dilewatkan adalah 150 Hz – 7 KHz, sehingga untuk frekuensi yang berada di atas dan di bawah renge frekuensi tersebut tidak akan dilewatkan. Output dari rangkaian BPF ini dimasukkan kedalam Komparator, yang bertugas untuk mengubah sinyal yang diterima menjadi berbentuk gelombang kotak. Penggunaan dioda pada kaki input dari komparator (IC LM 339 pin 5) bertujuan untuk mencegah adanya tegangan negatif yang masuk ke komparator, untuk kelindung agar komparator tidak rusak. Selain itu terakhir diberi inverter, yang dimaksudkan untuk menyesuaikan dengan port interupt dari mikrokontroler AT89C2051. Port ini nantinya digunakan untuk mendeteksi adanya level sinyal low dari output penerima infra merah (default high). Proses Power Down Pada dasarnya apabila A/V Selector ini dimatikan dalam kondisi channel bagian tertentu, maka apabila dihidupkan lagi seharusnya posisi channel harus berada seperti kondisi terakhir sebelum dimatikan. Untuk merealisasikan hal ini maka isi dari memori internal AT89C2051 harus dipertahankan dalam arti harus tetap mendapat supply tegangan selama sistem secara keseluruhan dimatikan. Untuk itu diperlukan sebuah baterai untuk memberi tegangan pada mikrokontroller. Namun tentunya mikrokontroller harus dikondisikan dahulu sedemikian rupa supaya tegangan yang diperlukan untuk mempertahankan memori internalnya dalam kondisi minimum, hal ini yang disebut dengan power down mode Instruksi yang mengatur agar sistem bekerja pada power down akan menjadi instruksi terakhir sebelum melaksanakan power down. Pada operasi power down ini : Oscillator on-chip berhenti bekerja. Semua fungsi dimatikan. Isi dari on-chip RAM masih dipertahankan. Level logika dari masing-masing port tetap. Untuk keluar dari power down maka sistem harus direset, sebab jalan keluar satu-satunya hanya dengan operasi reset. Yang perlu diperhatikan adalah bahwa sebelum operasi powerdown dilakukan maka kondisi terakhir harus disimpan terlebih dahulu ke dalam memori sehingga program pertama kali dijalankan selalu membaca isi dari memori yang disimpan sebelumnya. Untuk melaksanakan operasi power down, perlu diperhatikan register PCON yang dipakai untuk mengaktifkan mode power down, yakni PCON.1 harus diaktifkan. Pada operasi power down, arus yang diambil hanya 20 μA dan tegangan yang dibutuhkan minimal sebesar 2 volt. Sehingga memungkinkan dicatu oleh sebuah baterai pada operasi tersebut. Di sini digunakan baterai NiCd 3,6V yang dapat diisi ulang, pengisian dilakukan pada waktu operasi biasa, sedangkan pada waktu power down baterai akan memberikan arus hanya pada mikrokontroller, karena dibatasi oleh sebuah dioda. Rangkaian Transistor Dan Relay Pada dasarnya cara kerja relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik sehingga kumparan mempunyai sifat sebagai magnet. Magnet sementara tersebut digunakan untuk menggerakkan suatu sistem saklar yang terbuat dari logam sehingga pada saat relay dialiri arus listrik maka magnet akan menarik logam tersebut (connect), saat arus listriknya diputus maka logam akan kembali pada posisi semula. Digunakan relay yang bekerja pada tiga jalur sekaligus, karena diperlukan untuk melewatkan jalur audio (kiri dan kanan) dan video sekaligus. Untuk menggerakkan relay mana yang aktif ditentukan oleh mikrokontroller berdasarkan program yang ditentukan. Namun arus yang diperlukan dari mikrokontroller sangatlah kecil sehingga tidak dapat menggerakkan relay, sehingga digunakan bantuan transistor NPN untuk menggerakkannya. Proses kerjanya adalah apabila dari port mikrokontroller bernilai logika satu (setb P3.0/P3.1/P3.7) maka tegangan dari rangkaian pull-up tidak akan ke port dari mikrokontroller tetapi akan menge-drive basis dari transistor. Karena yang digunakan adalah transistor NPN maka apabila basisnya mendapat tegangan positif, kolektor dan emitornya akan short sehingga tegangan 12 Volt akan mengalir ke ground dan relay akan bekerja. Sebaliknya apabila dari port tidak aktif (clr P3.0/P3.1/P3.7) maka tegangan dari rangkian pull-up akan mencari tegangan yang lebih rendah yaitu masuk ke port dari mikrokontroller sehingga basis dari transistor tidak akan mendapat tegangan positif dan relay tidak bisa connect. Selamat mencoba, semoga inforamsi "A/V Selector 3 Channel Dengan Remote Control" diatas dapat dipahami dengan mudah.
Komunikasi Seri Asinkron Komunikasi seri asinkron ikut populer seiring dengan makin maraknya Internet, modem yang dipakai menghubungkan komputer rumah ke Internet lewat saluran telepon menyalurkan data secara Komunikasi Seri Asinkron. Komunikasi Seri Asinkron Pada Mikrokontroler Microprocessor dalam komputer bekerja atas dasar prinsip data paralel, mula-mula banyak dipakai microprocessor dengan data paralel 8 bit dan kini sudah dipakai data pararel 32 bit, tapi dalam hal komunikasi data yang dipakai adalah teknik pengiriman data secara seri. Alasan utama pemakaian teknik pengiriman seri karena saluran komunikasi data pararel yang panjang harganya sangat mahal dan tidak praktis. Sinyal digital dari IC TTL (Transistor Transistor Logic) paling-paling bisa dikirimkan sejauh 1 sampai 2 meter tergantung kecepatan pengiriman data. Agar bisa dikirimkan lebih jauh, sinyal TTL tadi harus di-buffer dengan rangkaian buffer khusus, beaya pengolahan sinyal ini cukup mahal. Untuk mengirim data secara paralel diperlukan satu saluran untuk setiap bit data, dengan demikian pengiriman data paralel 8 bit, membutuhkan beaya 8 kali lebih mahal dibandingkan dengan komunikasi data secara seri yang hanya perlu satu saluran saja. Dengan demikian, meskipun kecepatan transmisi data dengan teknik komunikasi data secara paralel lebih cepat, teknik komunikasi data seri tetap dipilih untuk transmisi data jarak jauh. Ada 3 hal yang harus diperhatikan dalam transmisi data seri. Pertama, cara merubah data paralel jadi seri dan mengembalikan data seri ke paralel. Kedua, jenis-jenis sinyal dan rangkaian yang dipakai untuk transmisi sinyal jarak jauh. Ketiga, bagaimana mengendalikan transmisi data tersebut agar data bisa transmisikan utuh tanpa cacat. Perubahan data paralel/seri Karena microprocessor mengolah data secara paralel, maka proses transfer data secara seri harus diawali dan diakhiri dengan bentuk data paralel. Artinya data dari microprocessor yang bentuknya paralel diubah menjadi data seri, dikirimkan, setelah diterima diubah kembali menjadi paralel. Perubahan data paralel ke seri bisa dilakukan secara mudah dengan bantuan Shift Register, Gambar 1 memperlihatkan proses perubahan ini. Shift Register yang dipakai adalah jenis Shift Register input paralel/output seri, misalnya IC CMOS type MC14021, data paralel 8 bit diumpankan ke input paralel shift register, kemudian di bangkitkan 8 pulsa clock untuk mendorong keluar data di dalam shift register, data akan terdorong keluar dari shift register bit demi bit, 1 pulsa clock akan mendorong data 1 bit. Dengan demikian pada satu saluran bisa dipakai menampung data 8 bit, saat pulsa clock yang pertama bit D0 berada di saluran selama 1 periode clock, saat pulsa clock kedua bit D1 yang berada di saluran dan seterusnya sama pulsa clock kedelapan. Menerima data seri dan mengubahnya kembali ke bentuk paralel, merupakan proses kebalikan dari proses di atas. Shift Register yang dipakai adalah jenis Shift Register input seri/output paralel, misalnya IC CMOS type MC14094, data seri diumpankan ke input seri dan didorong masuk ke shift register, setelah 8 pulsa clock data kembali menjadi bentuk paralel di 8 output shift register. Transmisi data seri dibedakan menjadi 2 macam, yakini komunikasi data seri sinkron dan komunikasi data asinkron, perbedaan ini tergantung pada clock pendorong data. Dalam komunikasi data seri sinkron, clock untuk shift register ikut dikirimkan bersama dengan data seri, seperti yang dijumpai di Keyboard Komputer PC, teknik I2C yang dikembangkan Philips dan juga pengiriman data dalam Ethernet. Sebaliknya dalam komunikasi data seri asinkron, clock pendorong shift register tidak ikut dikirim, rangkaian penerima data harus dilengkapi dengan rangkaian yang mampu membangkitkan clock yang diperlukan. Ada IC khusus yang dibuat untuk mengubah data paralel dan menjadi data seri, dan menerima data seri yang kemudian dirubah kembali menjadi data paralel, IC tersebut dinamakan IC Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART). Selain berbentuk sebagai IC mandiri, pada berbagai macam microcontroler ada yang dilengkapi UART, misalnya keluarga microcontroler MCS51 (termasuk AT89C2051), microcontroler MC68HC11 buatan Motorola dan lain sebagainya. Bagian yang terpenting dari komunikasi seri asinkron adalah upaya agar penerima data bisa membangkitkan clock yang bisa dipakai untuk mendorong shift register penerima. Unuk keperluan tersebut terlebih dulu ditentukan bahwa saat tidak ada pengiriman data, keadaan saluran adalah ‘1’, saat akan mulai mengirim data 1 byte saluran dibuat menjadi ‘0’ dulu selama 1 periode clock pendorong, dalam 8 periode clock berikutnya dikirim data bit 0, bit 1 dan seterusnya sampai bit 8, dan pada periode clock yang ke 10 saluran dikembalikan menjadi ‘1’. Dengan demikian data 8 bit yang dikirim di-awal-i dengan bit START yang bernilai ‘0’ dan di-akhir-i dengan bit STOP yang bernilai ‘1’, seperti terlihat dalam Gambar 2. Kemasan data ini dimaksud agar rangkaian penerima bisa membangkitkan clock yang frekuesinya sama dengan clock pengirim dan fasanya di-sinkron-kan pada awal penerimaan data 1 byte! Catatan : Gambar 2 merupakan bentuk gambar yang umum dipakai menggambarkan format data seri dalam banyak buku, meskipun sebetulnya cara penggambaran ini terbalik, bit START yang pertama-tama dikirimkan malah digambarkan dibagian kiri dan bit STOP yang munculnya terakhir digambarkan dibagian kanan. Saluran komunikasi data seri Seperti yang dibicarakan di atas, sinyal digital dari IC TTL paling-paling hanya bisa ditransmisikan sejauh satu-dua meter, untuk pengiriman yang lebih jauh sinyal harus diolah dan disalurkan dengan cara khusus. Pada umumnya dikenal 3 macam saluran untuk transmisi data seri, yakni saluran yang memenuhi ketentuan standard EIA RS232, saluran yang memeuhi ketentuan standard EIA RS422/485 atau saluran arus 20 mA (20 mA current loop). Standard EIA RS232 pertama kali di dipublikasikan pada tahun 1962, merupakan sebuah standard yang ‘tua’, sudah ada jauh sebelum IC TTL populer. Saluran RS232 banyak dipakai untuk menghubungkan komputer dengan alat pendukungnya, misalnya komputer dengan printer (sekarang hampir tidak ada printer seri), komputer dengan modem, pokoknya adalah hubungan antara alat yang tidak lebih jauh dari 50 feet (sekitar 15 meter). Dalam ketentuan RS232, level logika ‘0’ dinyatakan dengan tegangan antara –3 sampai –15 Volt, dan level logika ‘1’ dinyatakan dengan tegangan antara +3 sampai +15 Volt. Mengingat komponen digital pada umumnya bekerja dengan sumber tegangan +5 Volt, dan level logika ‘0’ dinyatakan dengan tegangan antara 0,8 sampai 0 Volt dan level logika ‘1’ dinyatakan dengan tegangan 3,5 sampai 5 Volt, maka antara rangkaian digital dan saluran RS232 biasanya disisipkan IC ‘RS232-TTL Voltage Translator’, dulu yang banyak dipakai adalah IC MC1488 dan MC1489, kedua IC ini memerlukan sumber tegangan +12 Volt dan –12 Volt, kini ornag lebih senang memakai IC MAX232 yang hanya perlu catu daya +5 Volt saja. Dalam saluran RS232 level logika ditransmisikan sebagai perbedaan tegangan antara saluran dan Ground, cara semacam ini dikatakan sebagai unbalanced transmission (transmisi tidak imbang), dalam perjalanan jika sinyal menerima gangguan derau listrik (electrical noise), bisa berakibat fatal pada penerima karena derau yang diterima bisa disalah tafsirkan sebagai sinyal digital. Standard lain yang dikenalkan EIA adalah RS422, saluran ini menggunakan cara transmisi berimbang (balance transmission), sinyal TTL disalurkan lewat IC Line Driver yang mengeluarkan sinyal diffrential pada outputnya, level logika tidak dinyatakan dengan perbedaan tegangan dengan ground, tapi dinyatakan dengan perbedaan tegangan antara kedua sinyal output itu, selanjutnya sinyal ini akan diterima oleh IC Line Receiver yang mempunyai input diffrential yang akan merubah sinyal diffrential tapi ke sinyal TTL. Dengan cara semacam ini, jika dalam perjalanan sinyal menerima derau listrik, kedua utas dalam saluran akan mendapat sinyal derau yang sama besarnya, sinyal derau yang sama besar ini bagi input diffrential di IC Line Receiver tidak akan dirasakan sebagai sinyal digital, sehingga saluran ini lebih kebal gangguan dibanding dengan saluran RS232. Untuk meningkatkan kekebalannya terhadap ganguan, kabel yang dipakai untuk saluran RS422 biasanya dipakai dua kabel yang dililit jadi satu, dengan maksud jika sampai mendapat gangguan maka gangguan yang diterima kedua kabel yang dililit itu benar-benar sama besarnya, sehingga selisih tegangannya derau antara dua kabel benar-benar nol dan tidak dirasakan sebagai gangguan. Dengan cara balance transmission ini, RS422 bisa dipakai untuk menyalurkan informasi dengan kecepatan yang lebih tinggi, dan jarak yang bisa dijangkau pun mencapai 4000 feet! Bandingkan dengan RS232 yang hanya bisa dipakai sampai 50 feet! Jenis saluran ketiga adalah 20 mA Current Loop (saluran arus 20 mA), saluran ini termasuk dikenal sebagai saluran kuno, kini tidak lagi banyak dipakai. Meskipun demikian karena sifat saluran ini yang sangat kebal terhadap gangguan, pada lingkungan pabrik yang mengandung sumber gaangguan derau listrik yang sangat besar, saluran ini tetap digunakan. 20 mA Current Loop berbeda prinsip dengan saluran RS232 dan RS422/485, karena informasi disalurkan sebagai ada tidaknya arus. Gambar 3(c) merupakan rangkaian saluran current loop, sinyal TTL dipakai untuk mengatur transistor, jika transistor on maka arus akan mengalir dari V+ melalui resistor dan membuat LED di dalam Opto Coupler yang ada di bagian penerima menyala, yang pada gilirannya membuat transistor on. Bisa dibayangkan, sebesar-besarnya tegangan derau yang diterima saluran, hampir tidak mungkin menimbulkan arus yang cukup besar sampai LED bisa menyala, dengan demikian menjadikan saluran ini sangat kebal terhadap gangguan. Tidak ada standard yang mengatur saluran arus ini, makin besar tegangan V+ makin besar pula arus yang mengalir (idealnya sampai 20 mA) maka saluran makin kebal terhadap gangguan. Kecepatan saluran sangat tergantung pada mutu opto coupler yang dipakai, meskipun demikian pada umumnya saluran arus ini bisa dipakai dengan aman paling tidak sampai sejauh 1000 feet. Pengendalian saluran komunikasi Setelah 2 aspek yang menyangkut perangkat keras di atas, aspek berikutnya yang menentukan berhasilnya komunikasi data seri adalah pengendalian saluran komunikasi, apek ini lebih banyak mengarah ke perangkat lunak. Selamat belajar, semoga uraian singkat "Komunikasi Seri Asinkron" diatas mudah dipahami.

"Referensi Belajar Elektronika Online"

Gerbang Logika Digital

Jenis-jenis Gerbang Logika Digital

Gerbang AND

Gerbang OR

Gerbang NOT

Gerbang NAND

Gerbang NOR

Gerbang X-OR

Contoh IC dengan Fungsi Gerbang Logika Digital

You may also like, related Gerbang Logika Digital

Advertisement

Artikel Elektronika

Advertisement

Query Elektronika

Advertisement