mi kro kontrol er

16
PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA 2.4.Mikrokontroler 2.4.1. Pengertian Mikrokontroler Mikrokotroller adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yangbisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroller sebenarnya membaca dan menulis data, biasanya terdiri dari: 1. CPU (Central Processing Unit) 2. RAM (Random Access Memory) 3. EEPROM/EPROM/PROM/ROM 4. I/O, Serial &Parallel. 5. Timer 6. Interupt Controller Gambar 2.163 Mikrokontroller 2.4.2. Jenis-Jenis Dan Bagian-Bagian Mikrokontroler a. Mikrokontroler AVR KELOMPOK XII 1

Upload: orizo-sarfandy

Post on 24-Dec-2015

37 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

This useful for mechanical engineering student who learn mechactronics

TRANSCRIPT

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

2.4. Mikrokontroler

2.4.1.Pengertian Mikrokontroler

Mikrokotroller adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai

masukan dan keluaran serta kendali dengan program yangbisa ditulis dan dihapus

dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroller sebenarnya membaca dan menulis

data, biasanya terdiri dari:

1. CPU (Central Processing Unit)

2. RAM (Random Access Memory)

3. EEPROM/EPROM/PROM/ROM

4. I/O, Serial &Parallel.

5. Timer

6. Interupt Controller

Gambar 2.163 Mikrokontroller

2.4.2.Jenis-Jenis Dan Bagian-Bagian Mikrokontroler

a. Mikrokontroler AVR

Merupakan mikrokontroler dengna arsitektur modern. Terdapat 3

macam atau jenis mikrokontroler AVR, yaitu :

- Tiny AVR

- AVR atau Classic AVR,dan

- Mega AVR

Perbedaan jenis-jenis tersebut terletak dari fasilitas, atau lebih

dikenal dengan fitur-fiturnya. Jenis TinyAVR merupkan mikrokontroler

dengan jumlah pin yang terbatas dan sekaligus fitur-fiturnya juga terbatas

KELOMPOK XII 1

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

dibandingkan dengan megaAVR. Semua mikrokontroler AVR memiliki

set instruksi (assembly) dan organisasi yang sama.

Mikrokontroler Alv, dan Vegard’s risc Processor atau yang

disingkat AVR merupakan mikrokontroler RISC 8 bit, karena RISC

inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock.

AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam

bidang elektronika dan instrumentasi.

b. Mikrokontroler MCS-51

Mikrokontroler MCS-51 adalah mikrokontroler yang paling

populer saat ini. Keluarga ini diawali oleh Intel yang mengenalkan IC

Mikrokontroler tipe 8051 pada awal tahun 1980-an, 8051 termasuk

sederhana dan harganya murah sehingga banyak digemari, dan banyak

pabrik IC besar lain yang ikut memproduksinya.

c. Mikrokontroler PIC

Mikrokontroler PIC adalah salah satu jenis mikrokontroler yang

diproduksi oleh microchip, inc. Untuk mengontrol alat di sekeliling,

sehingga mengurangi beban CPU utama.

PIC 18f452, sama seperti CPU, memiliki fungsi kalkulasi dan serta

dikendalikan oleh software. Bagaimanapun PIC memiliki kapasitas

memori yang kecil. Frekuensi kerja maksimum clock untuk

mikrokontroler PIC adalah sekitar 1k sampai dengan 4k. Frekuensi clock

dapat menentukan kecepatan membaca suatu program dan sebuah

intstruksi dieksekusi atau dijalankan.

KELOMPOK XII 2

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

Bagian Mikrokontroler,

Gambar : Bagian Mikro kontroler

Gambar : Diagram blok mikrokontroler umum

2.4.3.Fitur mikrokontroler AT89s51, Atmega 8535, Arduino dan sebutkan

aplikasi dari mikrokontroler

a. AT89s51

Adapun fitur yang dimiliki Mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai

berikut:

1. Sebuah CPU (Central Processing Unit) 8 bit yang termasuk keluarga

MCS51.

2. 2. Osilator internal dan rangkaian pewaktu, RAM internal 128 byte (on

chip).

KELOMPOK XII 3

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

3. Empat buah Programmable port I/O,masing-masing terdiri atas 8 jalur

I/O

4. Dua buah Timer Counter 16 bit.

5. Lima buah jalur interupsi (2 interupsi external dan 3 interupsi internal )

6. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART.

7. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi

Boolean (bit)

8. Kecepatan pelaksanaan instruksi per siklus 1 microdetik pada frekuensi

clock 12 MHz

9. 4 Kbytes Flash ROM yang dapat diisi dan dihapus sampai 1000 kali

10. In-System Programmable Flash Memory

Dengan keistimewaan diatas, pembuatan alat menggunakan AT89S51

menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan IC pendukung yang banyak.

Sehingga mikrokontroler AT89S51 ini mempunyai keistimewaan dari segi

perangkat keras. Adapun blok diagram dari mikrokontroler 89S51

diperlihatkan pada Gambar 1.1.

b. Atmega 8535

Adapun kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut,

1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16

MHz.

2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte,

dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memori)

sebesar 512 byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.

KELOMPOK XII 4

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

c. Arduino

Board Arduino Uno memiliki fitur – fitur baru sebagai berikut :

1. pinout : menambahkan SDA dan SCL pin yang deket ke pin aref dan

dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan I/O REF

yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan

yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem akan

lebih kompatibel dengan prosesor yang menggunakan AVR, yang

beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino karena beroperasi dengan

3,3V. Yang kedua adalah pin yang tidak terhubung, yang disediakan

untuk tujuan pengembangannya.

2. Sirkuit reset

3. ATMega 16U2 ganti 8U yang digunakan sebagai konverter USB-to-

serial.

2.4.4.Rangkaian minimum AT89s51 dan Atmega 8535, Arduino dan fungsi

setiap pin

a. AT89s51

Gambar:Konfigurasi PIN AT89s51

Mikrokontroler AT89S51 memiliki pin berjumlah 40 dan umumnya

dikemas dalam DIP (Dual Inline Package). Masing-masing pin pada

mikrokontroler AT89S51 mempunyai kegunaan sebagai berikut:

KELOMPOK XII 5

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

Port 0

Port 0 merupakan port dua fungsi yang berada pada pin 32-39 dari

AT89S51. Dalam rancangan sistem sederhana port ini sebagai port I/O

serbaguna. Untuk rancangan yang lebih komplek dengan melibatkan

memori eksternal jalur ini dimultiplek untuk bus data dan bus alamat.

Port 1

Port 1 disediakan sebagai port I/O dan berada pada pin 1-8.

Beberapa pin pada port ini memiliki fungsi khusus yaitu P1.5 (MOSI), P1.6

(MISO), P1.7 (SCK) yang digunakan untuk jalur download program.

Port 2

Port 2 ( pin 21-28 ) merupakan port dua fungsi yaitu sebagai I/O

serbaguna, atau sebagai bus alamat byte tinggi untuk rancangan yang

melibatkan memori eksternal.

Port 3

Port 3 adalah port dua fungsi yang berada pada pin 10-17, port ini

memiliki multi fungsi, seperti yang terdapat pada tabel 1.1 berikut ini :

BIT NAME BIT ADRESS ALTERNATE FUNCTION

P 3.0 RXD B0h Receiver data for serial port

P 3.1 TXD B1h Transmit data for serial port

P 3.2 INT0 B2h External interrupt 0

P 3.3 INT1 B3h External interrupt 1

P 3.4 T0 B4h Timer/counter 0 external input

P 3.5 T1 B5h Timer/counter 1 external input

P 3.6 WR B6h External data memory write strobe

P 3.7 RD B7h External data memory read strobe

PSEN  (Program Store Enable)

PSEN adalah sebuah sinyal keluaran yang terdapat pada pin 29.

Fungsinya adalah sebagai sinyal kontrol untuk memungkinkan

mikrokontroler membaca program (code) dari memori eksternal. Biasanya

pin ini dihubungkan ke pin EPROM. Jika eksekusi program dari ROM

KELOMPOK XII 6

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

internal atau dari flash memori (ATMEL AT89SXX), maka berada pada

kondisi tidak aktif (high).

ALE (Address Latch Enable)

Sinyal output ALE yang berada pada pin 30 fungsinya sama dengan

ALE pada microprocessor INTEL 8085, 8088 atau 8086. Sinyal ALE

dipergunakan untuk demultiplek bus alamat dan bus data. Sinyal ALE

membangkitkan pulsa sebesar 1/6 frekuensi oscillator dan dapat dipakai

sebagai clock yang dapat dipergunakan secara umum.

EA(External Access)

Masukan sinyal terdapat pada pin 31 yang dapat diberikan logika

rendah (ground) atau logika tinggi (+5V). Jika diberikan logika tinggi maka

mikrokontroler akan mengakses program dari ROM internal (EPROM/flash

memori). Jika diberi logika rendah maka mikrokontroler akan mengakses

program dari memori eksternal.

RST (Reset)

Input reset pada pin 9 adalah reset master untuk AT89S51. Pulsa

transisi dari tinggi selama 2 siklus ke rendah akan mereset mikrokontroler.

Oscillator

Oscillator yang disediakan pada chip dikemudikan dengan XTAL

yang dihubungkan pada pin 18 dan pin 19. Diperlukan kapasitor penstabil

sebesar 30 pF. Besar nilai XTAL sekitar 3 MHz sampai 33 MHz. XTAL1

adalah input ke pembalikan penguat osilator (inverting oscillator amplifier)

dan input ke clock internal pengoperasian rangkaian. Sedangkan XTAL2

adalah output dari pembalikan penguat osilator.

Gambar 1.3. Konfigurasi Xtal Osilator

KELOMPOK XII 7

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

Power

AT89S51 dioperasikan pada tegangan supply +5v, pin Vcc berada

pada nomor 40 dan Vss (ground) pada pin 20.

b. Atmega 8535

Gambar : Konfigurasi PIN Atmega 8535

Konfigurasi Pin ATMega8535

Secara umum konfigurasi dan fungsi pin ATMega8535 dapat dijelaskan

sebagai berikut

1. VCC Input sumber tegangan (+)

2. GND Ground (-)

3. Port A (PA7 … PA0) Berfungsi sebagai input analog dari ADC (Analog

to Digital Converter). Port ini juga berfungsi sebagai port I/O dua arah,

jika ADC tidak digunakan.

4. Port B (PB7 … PB0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PB5,

PB6 dan PB7 juga berfungsi sebagai MOSI, MISO dan SCK yang

dipergunakan pada proses downloading. Fungsi lain port ini

selengkapnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

KELOMPOK XII 8

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

5. Port C (PC7 … PC0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Fungsi lain

port ini selengk apnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR

ATMega8535”.

6. Port D (PD7 … PD0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PD0 dan

PD1 juga berfungsi sebagai RXD dan TXD, yang dipergunakan untuk

komunikasi serial. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pad a

buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.

7. RESET Input reset.

8. XTAL1 Input ke amplifier inverting osilator dan input ke sirkuit clock

internal.

9. XTAL2 Output dari amplifier inverting osilator.

10. AVCC Input tegangan untuk Port A dan ADC.

11. AREF Tegangan referensi untuk ADC.

c. Arduino

Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu

daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non-

USB) daya dapat berupa baik AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini

dapat dihubungkan dengan cara menghubungkan plug pusat – positif

2.1mm ke dalam board colokan listrik. Sedangkan untuk baterai dapat

dihubungkan kedalam header pin GND dan Vin dari konektor Power.

KELOMPOK XII 9

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 – 20 volt. Jika

diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat

menyeluplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika

menggunakan lebih dari 12V, regulator bisa panas dan merusak board.

Rentang yang dianjurkan adalah 7V – 12V. Selain itu,

beberapa pin memiliki fungsi khusus :

Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan

mengirim (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai

dari chip ATMega8U2 USB-to-Serial TTL.

Eksternal Interupsi : 2 dan 3. Pin ini dapat dapat dikonfigurasi untuk

memicu interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau

perubahan nilai. Lihat attchInterrupt() fungsi untuk rincian.

PWM : 3,5,6,9,10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM

dengan analogWrite() fungsi.

SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung

komunikasi SPI menggunakan librarySPI.

LED : 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13.

Ketika pin adalah nilai TINGGI. LED menyala, ketika pin adalah

RENDAH, itu off.

Arduino Uno R3 memiliki 6 input analog diberi label A0 sampai A5,

masing – masing menyediakan 10-bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang

berbeda). Secara default sistem mengukur dari ground sampai 5 volt,

meskipun mungkin untuk mengubah ujung atas rentang

mengunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Selain itu,

beberapapin memiliki fungsi khusus :

TWI : A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung

komunikasi TWI

AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan

analogReference()

RESET

2.4.5.Pengertian Interface

KELOMPOK XII 10

PRAKTIKUM MEKATRONIKA 2014/2015 LABORATORIUM MEKATRONIKA

Antarmuka (Interface) merupakan mekanisme komunikasi antara

pengguna (user) dengan sistem. Antarmuka (Interface) dapat menerima

informasi dari pengguna (user) dan memberikan informasi kepada pengguna

(user) untuk membantu mengarahkan alur penelusuran masalah sampai

ditemukan suatu solusi.

Interface, berfungsi untuk menginput pengetahuan baru ke dalam

basis pengetahuan sistem pakar (ES), menampilkan penjelasan sistem dan

memberikan panduan pemakaian sistem secara menyeluruh / step by step

sehingga pengguna mengerti apa yang akan dilakukan terhadap suatu

sistem. Yang terpenting adalah kemudahan dalam memakai / menjalankan

sistem, interaktif, komunikatif, sedangkan kesulitan dalam

mengembangkan/membangun suatu program jangan terlalu diperlihatkan.

Interface yang ada untuk berbagai sistem, dan menyediakan cara :

Input, memungkinkan pengguna untuk memanipulasi sistem.

Output, memungkinkan sistem untuk menunjukkan efek manipulasi

pengguna.

Tujuan sebuah interface adalah mengkomunikasikan fitur-fitur sistem

yang tersedia agar user mengerti dan dapat menggunakan sistem tersebut.

Dalam hal ini penggunaan bahasa amat efektif untuk membantu pengertian,

karena bahasa merupakan alat tertua (barangkali kedua tertua setelah

gesture) yang dipakai orang untuk berkomunikasi sehari-harinya. Praktis,

semua pengguna komputer dan Internet (kecuali mungkin anak kecil yang

memakai komputer untuk belajar membaca) dapat mengerti tulisan.

Interface ada dua jenis, yaitu :

Graphical Interface : Menggunakan unsur-unsur multimedia (seperti

gambar, suara, video) untuk berinteraksi dengan pengguna.

Text-Based : Menggunakan syntax/rumus yang sudah ditentukan untuk

memberikan perintah.

KELOMPOK XII 11