BAB I
PENDAHULUAN
A. DESKRIPSI JUDUL
SENSOR DAN TRANDUSER merupakan modul yang memiliki ruang
lingkup meliputi berbagai komponen sensor dan komponen tranduser serta
penjelasan prinsip kerjanya dan contoh-contoh bentuk dari sensor dan
tranduser.
Dalam modul ini terdapat 2 (dua) Kegiatan Belajar yang masing-masing
memberikan kompetensi di bidang sensor dan tranduser.
Setelah mempelajari modul ini diharapkan peserta diklat dapat mengetahui,
mengaplikasikan dan mempergunakan berbagai macam sensor dan tranduser
dengan baik.
B. PRASYARAT
Untuk mempelajari modul SENSOR DAN TRANDUSER memerlukan
kemampuan awal yang harus dimiliki peserta diklat, yaitu:
1. Peserta diklat telah mengetahui dan menguasai komponen elektronika.
2. Peserta diklat telah mengetahui dan menguasai alat ukur elektronik.
3. Peserta diklat telah memahami gambar rangkaian elektronika.
4. Peserta diklat telah mengenal berbagai alat ukur seperti multimeter, dan
mengoperasikan osciloscope.
2
C. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL
1. Petunjuk bagi Peserta Diklat
Langkah-langkah dalam mempelajari modul ini :
a. Persiapkan dan periksalah kondisi alat dan bahan yang akan
digunakan dalam setiap kegiatan belajar!
b. Bacalah lembar informasi pada setiap kegiatan belajar dengan
seksama sebelum mengerjakan lembar kerja yang ada dalam modul!
c. Lakukan langkah kerja sesuai dengan urutan yang telah ditentukan!
d. Konsultasikan rangkaian yang akan diuji kepada instruktur sebelum
dihubungkan ke sumber tegangan!
e. Mengerjakan soal-soal baik yang ada dalam lembar latihan pada
setiap kegiatan belajar!
2. Petunjuk bagi Guru
a. Membantu siswa dalam merencanakan proses belajar
b. Membimbing siswa melalui tugas-tugas pelatihan yang dijelaskan
dalam tahap belajar
c. Membantu siswa dalam memahami konsep, praktik baru, dan
menjawab pertanyaan siswa mengenai proses belajar siswa
d. Membantu siswa untuk menentukan dan mengakses sumber
tambahan lain yang diperlukan untuk belajar
e. Mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok jika diperlukan
f. Merencanakan seorang ahli/pendamping guru dari tempat kerja untuk
membantu jika diperlukan
D. TUJUAN AKHIR
Setelah menyelesaikan modul ini, diharapkan peserta diklat dapat
mempergunakan sensor dan tranduser sesuai dengan jenis dan fungsinya.
3
E. KOMPETENSI
Modul ini merupakan subkompetensi Menguasai Jenis-Jenis Sensor dan Tranduser yang menjadi salah satu unsur untuk
membentuk kompetensi merawat peralatan elektronik audio, video dan game komersial. Uraian subkompetensi ini dijabarkan
seperti di bawah ini.
Materi Pokok Pembelajaran
Kompetensi/
Subkompetensi
Kriteria Unjuk
Kerja
Lingkup Belajar
Sikap Pengetahuan Ketrampilan
B.1.5.
Menguasai Jenis-Jenis
Sensor dan Tranduser
Ÿ Sensor dan
tranduser dapat
dipergunakan sesuai
jenis dan fungsinya
Ÿ Pengetahuan
sensor dan
transduser
Ÿ Sensor dan
tranduser
Ÿ Pengujian
sensor
elektronik,
optik, mekanik
Ÿ Pengujian
tranduser
4
F. CEK KEMAMPUAN
Sebelum mempelajari modul ini, isilah cek list (ü) kemampuan yang telah peserta diklat miliki dengan sikap jujur dan
dapat dipertanggungjawabkan :
Jawaban
Subkompetensi Pernyataan
Tidak Ya
Jika jawaban
‘Ya’ Kerjakan
1. Saya mampu menguasai bermacam -
macam jenis sensor
Menguasai Jenis- Test formatif 1
Jenis Sensor dan
Transdur 2. Saya mampu menguasai bermacammacam
jenis tranduser
Test formatif 2
Apabila anda menjawab Tidak pada salah satu pernyataan di atas, maka pelajarilah modul ini.
5
BAB II
PEMBELAJARAN
A. RENCANA BELAJAR PESERTA DIKLAT
Kompetensi : Merawat Peralatan Elektronik Audio, Video dan Game
Komersial
Sub Kompetensi : Menguasai Jenis-Jenis Sensor dan Tranduser
Jenis Kegiatan Tanggal Waktu Tempat
Belajar
Alasan
Perubahan
Tanda
Tangan
Guru
Kegiatan
Belajar 1 :
Sensor
Kegiatan
Belajar 2 :
Tranduser
6
B. KEGIATAN BELAJAR
1. Kegiatan Belajar 1 : Sensor
a. Tujuan Pembelajaran 1
Peserta diklat memiliki kemampuan :
1. Peserta diklat dapat menyebutkan pengertian sensor
2. Peserta diklat dapat memberikan contoh aplikasi penggunaan
sensor dalam rangkaian elektronika
b. Uraian materi 1
1) Pengertian sensor
Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah
besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi
tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk
pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian.
Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam rangkaian
elektronik antara lain sensor cahaya, sensor suhu, dan sensor
tekanan.
2) Sensor Cahaya
a) Fotovoltaic atau sel solar
Adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar langsung
menjadi energi listrik. Sel solar silikon yang modern pada
dasarnya adalah sambungan PN dengan lapisan P yang
transparan. Jika ada cahaya pada lapisan transparan P akan
menyebabkan gerakan elektron antara bagian P dan N, jadi
menghasilkan tegangan DC yang kecil sekitar 0,5 volt per sel
pada sinar matahari penuh. Sel fotovoltaic adalah jenis
tranduser sinar/cahaya seperti pada gambar 1.
7
Gambar 1. Cahaya pada sel fotovoltaik
menghasilkan tegangan
b) Fotokonduktif
Gambar 2.(a) Sel Fotokonduktif ; (b) Cahaya pada sel fotokonduktif
mengubah harga resistansi
(a) (b)
8
Energi yang jatuh pada sel fotokonduktif akan menyebabkan
perubahan tahanan sel. Apabila permukaan alat ini gelap maka
tahanan alat menjadi tinggi. Ketika menyala dengan terang
tahanan turun pada tingkat harga yang rendah. Seperti terlihat
pada gambar 2.
3) Sensor Suhu
Ada 4 jenis utama sensor suhu yang biasa digunakan :
a) Thermocouple
Thermocouple pada pokoknya terdiri dari sepasang penghantar
yang berbeda disambung las dilebur bersama satu sisi
membentuk “hot” atau sambungan pengukuran yang ada
ujung-ujung bebasnya untuk hubungan dengan sambungan
referensi. Perbedaan suhu antara sambungan pengukuran
dengan sambungan referensi harus muncul untuk alat ini
sehingga berfungsi sebagai thermocouple.
Gambar 3. (a)Thermocouple ; (b) Simbol thermocouple
(a)
(b)
9
b) Detektor Suhu Tahanan
Konsep utama dari yang mendasari pengukuran suhu dengan
detektor suhu tahanan (resistant temperature detector = RTD)
adalah tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding
dengan suhu. Kesebandingan
variasi ini adalah presisi dan
dapat diulang lagi sehingga
memungkinkan pengukuran suhu
yang konsisten melalui
pendeteksian tahanan. Bahan
yang sering digunakan RTD
adalah platina karena kelinearan,
stabilitas dan reproduksibilitas.
Gambar 4. (a) Detektor suhu tahanan
(b) Simbol RTD
c) Thermistor
Adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya
mempunyai koefisien suhu negatif. Karena suhu meningkat,
tahanan menurun dan sebaliknya. Thermistor sangat peka
(perubahan tahanan sebesar 5 % per °C) oleh karena itu
mampu mendeteksi perubahan kecil di dalam suhu.
(a)
(b)
10
Gambar 5. (a) Thermistor ; (b) Simbol Thermistor
d) Sensor Suhu Rangkaian
Terpadu (IC)
Sensor suhu dengan IC ini
menggunakan chip silikon untuk
elemen yang merasakan
(sensor). Memiliki konfigurasi
output tegangan dan arus.
Meskipun terbatas dalam
rentang suhu (dibawah 200
°C), tetapi menghasilkan
output yang sangat linear di
atas rentang kerja.
Gambar 6.
(a) Sensor suhu IC;
(b) Simbol sensor suhu IC
(a)
(b) T
(a)
(b)
11
Thermocouple RTD Thermistor IC Sensor
Kekuatan Simbol
ü Self powered
ü Sederhana
ü Murah
ü Banyak
macamnya
ü Range suhu
luas
ü Paling stabil
ü Paling akurat
ü Lebih linear
daripada
thermocouple
ü Output tinggi
ü Cepat
ü Mengukur
Ohms dua
kawat
ü Paling linear
ü Output paling
tinggi
ü Murah
Kelemahan
ü Tidak linear
ü Tegangan
rendah
ü Memerlukan
referensi
ü Kurang stabil
ü Kurang
sensitif
ü Mahal
ü Memerlukan
suply daya
ü D R kecil
ü Tahanan
absolut
rendah
ü Self heating
ü Tidak linear
ü Range suhu
terbatas
ü Rentan
ü Memerlukan
suply daya
ü Self heating
ü T < 200° C
ü Memerlukan
suply daya
ü Lambat
ü Self heating
ü Konfigurasi
terbatas
4) Sensor Tekanan
Prinsip kerja dari sensor tekanan ini adalah mengubah tegangan
mekanis menjadi sinyal listrik. Ukuran ketegangan didasarkan pada
prinsip bahwa tahanan pengantar berubah dengan panjang dan
luas penampang.
Temperatur
T
Tahanan
R
Temperatur
T
Tahanan
R
Temperatur
T
Tahanan
R
Temperatur
T
Tegangan atau
arus
V atau I
T
Karakteristik
12
Daya yang diberikan pada kawat menyebabkan kawat bengkok
sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan mengubah
tahanannya, seperti terlihat pada gambar 7.
Gambar 8. Penggunaan Sensor Tekan pada
Pengukur Regangan Kawat
Gambar 9. Contoh Penggunaan Sensor Tekanan
Gaya diberikan
untuk mengukur
(a) Jenis kawat
(b) Jenis foil (c) Jembatan pengukur rangkaian
(d) Aplikasi umum-pengukuran tekanan
balok
Ukuran regangan
Gaya
Sel beban jenis S Sel kompresi
13
c. Rangkuman 1
1. Sensor digunakan untuk mendeteksi dan sering mengukur adanya
sesuatu
2. Sensor biasanya dikategorikan dengan apa yang diukur
3. Fotovoltaic atau sel solar adalah sensor cahaya mengubah energi
cahaya langsung menjadi energi listrik
4. Pengukur regangan kawat bekerja pada prinsipnya bahwa
tahanan penghantar berubah dengan panjang dan luas
penampang
5. Thermocouple pada prinsipnya menggunakan perbedaan suhu
antar sambungan penghantar menyebabkan terbangkitnya
tegangan DC yang kecil
d. Tugas 1
Cari spesifikasi dan cara kerja berbagai sensor yang ada dipasaran!
e. Tes Formatif 1
1. Apa yang dimaksud dengan sensor?
2. Jelaskan perbedaan prinsip kerja dari sensor fotovoltaic dan
sensor fotokonduktif!
f. Kunci jawaban formatif 1
1. Sensor adalah alat yang diigunakan untuk mendeteksi dan sering
berfungsi untuk mengukur magnitude sesuatu. Sensor adalah jenis
tranduser yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis,
magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik
2. Prinsip kerja sel fotovoltaic adalah adalah sambungan PN dengan
lapisan P yang transparan. Jika ada cahaya pada lapisan transparan
P akan menyebabkan gerakan elektron antara bagian P dan N, jadi
menghasilkan tegangan DC yang kecil sekitar 0,5 volt per sel pada
sinar matahari penuh. Sedangkan fotokonsuktif adalah apabila
permukaan alat ini gelap maka tahanan alat menjadi tinggi. Ketika
14
menyala dengan terang tahanan turun pada tingkat harga yang
rendah.
g. Lembar Kerja 1
1) Alat dan Bahan:
1. Catu daya 12 volt kembar (+ 12 V, 0, - 12 V) 1 buah
2. Pemanas air listrik.................................... 1 buah
3. Multimeter............................................... 1 buah
4. Thermometer alkohol 110o C..................... 1 buah
5. Termokopel ............................................. 1 buah
6. IC LM 741 .............................................. 3 buah
7. Resistor 10 k Ohm .................................. 1 buah
8. Resistor 1 k Ohm .................................... 4 buah
9. Resistor variabel 1 k Ohm......................... 1 buah
10. Potensiometer 20 k Ohm ......................... 1 buah
11. Kabel penghubung .................................. secukupnya
12. Es dengan tempatnya............................... secukupnya
2) Kesehatan dan Keselamatan Kerja
1. Pastikan tegangan keluaran catu daya sesuai yang
dibutuhkan.
2. Dalam menyusun rangkaian, perhatikan letak kaki-kaki IC.
3. Sebelum catu daya dihidupkan, hubungi guru untuk
mengecek kebenaran pemasangan rangkaian.
4. Dalam menggunakan meter kumparan putar (volt meter,
amper meter dan ohm meter), mulailah dari batas ukur yang
besar. Bila simpangan terlalu kecil dan masih di bawah batas
ukur yang lebih rendah, turunkan batas ukur.
15
3) Langkah Kerja
1. Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 10. berikut ini
Gambar 10. Aplikasi termokopel untuk alat ukur suhu
2. Letakkan termokopel pada es yang mencair. Ukurlah suhu es
dengan termometer! Bila suhu air es tepat 0o C, amatilah dan
catatlah tegangan keluaran V0!
3. Naikkan suhu air es dengan pemanas air listrik! Amatilah V0
untuk setiap kenaikan 10o C dan catatlah!
4. Ulangi langkah 4 sampai air mendidih (suhunya 100o C)!
5. Buatlah grafik hubungan antara suhu air dengan tegangan V0!
Apakah grafiknya merupakan fungsi linier?
4) Latihan
1. Mengapa thermocouple perlu dipasang lagi penguat?
2. Dari hasil grafik yang dibuat, bagaimana bentuk perbandingan
antara tegangan output dengan suhu pada thermocouple?
16
2. Kegiatan Belajar 2 : Tranduser
a. Tujuan Pembelajaran 2
Peserta diklat memiliki kemampuan :
1. Memahami karakter tranduser.
2. Mengukur karakter tranduser.
b. Uraian materi 2
1) Pengertian Tranduser
Transduser berasal dari kata “traducere” dalam bahasa Latin yang
berarti mengubah. Sehingga transduser dapat didefinisikan
sebagai suatu peranti yang dapat mengubah suatu energi ke
bentuk energi yang lain. Bagian masukan dari transduser disebut
“sensor ”, karena bagian ini dapat mengindera suatu kuantitas
fisik tertentu dan mengubahnya menjadi bentuk energi yang lain.
Gambar 11. Gambaran Umum Masukan–Keluaran Transduser
Radiasi
Mekanik
Panas
Magnetik
Listrik
Kimia
Radiasi
Mekanik
Panas
Magnetik
Listrik
Kimia
SENSOR
T
RA
NS
DUSE
R
17
Dari sisi pola aktivasinya, transduser dapat dibagi menjadi dua,
yaitu:
a. Transduser pasif, yaitu
transduser yang dapat
bekerja bila mendapat
energi tambahan dari luar.
b. Transduser aktif, yaitu
transduser yang bekerja
tanpa tambahan energi dari
luar, tetapi menggunakan
energi yang akan diubah itu
sendiri.
Untuk jenis transduser pertama,
contohnya adalah thermistor.
Untuk mengubah energi panas
menjadi energi listrik yaitu
tegangan listrik, maka
thermistor harus dialiri arus
listrik. Ketika hambatan
thermistor berubah karena
pengaruh panas, maka
tegangan listrik dari thermistor
juga berubah. Adapun contoh
untuk transduser jenis yang
kedua adalah termokopel.
Ketika menerima panas,
termokopel langsung menghasilkan
tegangan listrik tanpa
membutuhkan energi dari luar.
Gambar12. Berbagai macam
Tranduser yang Banyak
Digunakan
18
2) Pemilihan Transduser
Pemilihan suatu transduser sangat tergantung kepada kebutuhan
pemakai dan lingkungan di sekitar pemakaian. Untuk itu dalam
memilih transduser perlu diperhatikan beberapa hal di bawah ini:
1. Kekuatan, maksudnya ketahanan atau proteksi pada beban
lebih.
2. Linieritas, yaitu kemampuan untuk menghasilkan karakteristik
masukan-keluaran yang linier.
3. Stabilitas tinggi, yaitu kesalahan pengukuran yang kecil dan
tidak begitu banyak terpengaruh oleh faktor-faktor
lingkungan.
4. Tanggapan dinamik yang baik, yaitu keluaran segera
mengikuti masukan dengan bentuk dan besar yang sama.
5. Repeatability : yaitu kemampuan untuk menghasilkan kembali
keluaran yang sama ketika digunakan untuk mengukur
besaran yang sama, dalam kondisi lingkungan yang sama.
6. Harga. Meskipun faktor ini tidak terkait dengan karakteristik
transduser sebelumnya, tetapi dalam penerapan secara nyata
seringkali menjadi kendala serius, sehingga perlu juga
dipertimbangkan.
Diantara beberapa karakteristik transduser di atas, akan dibahas
lebih mendalam tentang linieritas.
3) Linieritas Transduser
Linieritas adalah suatu sifat yang penting dalam suatu transduser.
Bila suatu transduser adalah linier, maka bila masukan menjadi
dua kali lipat, maka keluaran – misalnya – menjadi dua kali lipat
juga. Hal ini tentu akan mempermudah dalam memahami dan
memanfaatkan transduser tersebut.
Ketidaklinieran setidaknya dapat dibagi menjadi dua, yaitu
ketidak-linieran yang diketahui dan yang tidak diketahui.
Ketidaklinieran yang tidak diketahui tentu sangat menyulitkan,
19
karena hubungan masukan – keluaran tidak diketahui.
Seandainya transduser semacam ini dipakai sebagai alat ukur,
ketika masukan menjadi dua kali lipat, maka keluarannya menjadi
dua kali lipat atau tiga kali lipat, atau yang lain, tidak diketahui.
Sehingga untuk transduser semacam ini, perlu dilakukan
penelitian tersendiri untuk mendapatkan hubungan masukan–
keluaran, sebelum memanfaatkannya.
Adapun untuk ketidaklinieran yang diketahui, maka transduser
yang memiliki watak semacam ini masih dapat dimanfaatkan
dengan menghindari ketidaklinierannya atau dengan melakukan
beberapa transformasi pada rumus-rumus yang menghubungkan
masukan dengan keluaran. Contoh ketidaklinieran yang diketahui
misalnya: daerah mati (dead zone), saturasi (saturation),
logaritmis, kuadratis dan sebagainya. Perinciannya adalah sebagai
berikut:
1. Daerah mati (dead zone) artinya adalah ketika telah diberikan
masukan, keluaran belum ada. Baru setelah melewati nilai
ambang tertentu, ada keluaran yang proporsional terhadap
masukan.
Gambar 13. Daerah Mati (dead zone)
2. Saturasi maksudnya adalah, ketika masukan dibesarkan
sampai nilai tertentu, keluaran tidak bertambah besar, tetapi
hanya menunjukkan nilai yang tetap.
masukan
keluaran
nilai ambang
20
Gambar 14. Saturasi (saturation)
3. Logaritmis, maksudnya adalah – sesuai dengan namanya –
bila masukan bertambah besar secara linier, keluarannya
bertambah besar secara logaritmis.
Masukan keluaran
10 1
100 2
1000 3
4. Kudratis, maksudnya adalah – sesuai dengan namanya – bila
masukan bertambah besar secara linier, keluarannya
bertambah besar secara kuadratis
Masukan keluaran
1 1
2 4
3 9
Pada kondisi riil, transduser yang linier dalam jangkau yang luas
sangat jarang ditemui. Bahkan banyak transduser yang memiliki
sifat tidak linier yang merupakan gabungan dari beberapa sifat
tidak linier. Oleh karena itu, perlu kiat-kiat yang tepat untuk
memanfaatkan fenomena tersebut.
c. Rangkuman 2
1. Tranduser adalah alat yang mengubah energi dari satu bentuk ke
bentuk yang lain
2. Berdasarkan pola aktivasinya transduser dibagi menjadi dua
macam, yaitu: Transduser pasif dan Transduser aktif
masukan
keluaran
21
3. Ketidaklinearan tranduser disebabkan oleh daerah mati (dead
zone), saturasi (saturation), logaritmis dan kuadratis
d. Tugas 2
Cari spesifikasi dan cara kerja berbagai tranduser yang ada
dipasaran!
e. Tes Formatif 2
1. Apa yang dimaksud dengan tranduser?
2. Apa yang dimaksud dengan linearitas tranduser?
3. Sebutkan contoh-contoh tranduser?
f. Kunci Jawaban Formatif 2
a. Tranduser adalah adalah alat yang mengubah energi dari satu
bentuk ke bentuk yang lain
b. Linieritas tranduser, yaitu kemampuan tranduser untuk
menghasilkan karakteristik masukan-keluaran yang linier
c. Mikrophon dan speaker
g. Lembar kerja 2
1) Alat dan Bahan
1. Busur derajat.......................................... 1 buah
2. Voltmeter ............................................... 1 buah
3. Catu daya arus searah 5 volt ................... 1 buah
4. Kabel penghubung ................................. secukupnya
5. Potensiometer linier................................. 1 buah
6. Potensiometer logaritmik ......................... 1 buah
2) Kesehatan dan Keselamatan Kerja
1. Pastikanlah tegangan keluaran catu daya sesuai yang
dibutuhkan
2. Sebelum catu daya dihidupkan, hubungilah instruktur untuk
mengecek kebenaran pemasangan rangkaian.
22
3. Dalam menggunakan meter kumparan putar, mulailah dari
batas ukur yang besar. Bila simpangan terlalu kecil dan masih
di bawah batas ukur yang lebih rendah, turunkan batas ukur.
3) Langkah Kerja
1. Susunlah rangkaian seperti Gambar 15. berikut ini.
V
5 V 10 k, Linier
Gambar 15. Rangkaian Potensiometer
2. Putarlah potensiometer ke kiri penuh, catatlah penunjukan
voltmeter!
3. Putarlah ke kanan potensiometer 20o, catatlah penunjukan
voltmeter!
4. Ulangilah langkah nomor 3 untuk setiap kenaikan 20o sampai
maksimal!
Sudut maksimal = …… o
Tegangan maksimal = …… V
Kepekaan potensiometer = …… V/ o
5. Dari sudut maksimal, putarlah potensiometer ke kiri pada
sudut satu langkah sebelum maksimal kanan dan catatlah nilai
voltmeter.
6. Ulangilah nomor 5 untuk setiap penurunan 20o sampai
kembali ke 0o.
7. Catatlah hasil pengukuran pada Tabel 1. berikut ini.
23
Tabel 1. Pengukuran Tegangan Potensiometer
No Sudut Vo No Sudut Vo
1 0 18 maksimum
2 20 19 300
3 40 20 280
4 60 21 260
5 80 22 240
6 100 23 220
7 120 24 200
8 140 25 180
9 160 26 160
10 180 27 140
11 200 28 120
12 220 29 100
13 240 30 80
14 260 31 60
15 280 32 40
16 300 33 20
17 maksimum 34 0
8. Buatlah kurva hubungan masukan-keluaran dari tabel diatas!
9. Ulangilah percobaan diatas untuk potensiometer logaritmik!
10. Bandingkan hasil pengukuran untuk potensiometer linier dan
potensio-meter logaritmik! Manakah yang linier?
4) Latihan
Bila hubungan masukan – keluaran suatu NTC digambarkan dengan
kurva di bawah ini, apakah NTC termasuk transduser linier ?
Gambar 16. Kurva NTC
masukan
keluaran
24
BAB III
LEMBAR EVALUASI
A. PERTANYAAN
1. Bila hubungan masukan – keluaran suatu transduser adalah logaritmik,
artinya untuk masukan yang berubah secara linier mengapa demikian?
2. Rancanglah suatu detektor suhu sederhana dengan menggunakan
fotokonduktif, sebuah transistor sebagai saklar, relay kecil dan suatu
beban!
B. KUNCI JAWABAN LEMBAR EVALUASI
1. Mengikuti keluaran transduser dengan suatu penguat anti logaritmis.
2. Langkah-langkahnya sebagai berikut:
a. Tentukan tipe relay yang tepat untuk beban RL
b. Untuk tegangan catu dipilih 9 volt, dan spesifikasi relay di atas
diketahui, dipilih tipe transistor Q1 yang sesuai (disipasi daya sesuai,
hFE cukup besar misalkan 100)
c. Tentukan titik ambang yang dikehendaki, kemudian atur R untuk
mendapatkan tegangan pulsa pemicu yang sesuai
Rangkaiannya seperti gambar dibawah ini :
25
C. KRITERIA KELULUSAN
Teori
No Tipe Pertanyaan Jumlah Soal Skor
1 Uraian 2 100
Jumlah
Praktek
No Uraian Bobot
1 Ketepatan alat/bahan 1 2 3 4
2 Kebenaran hasil praktek 1 2 3 4
3 Keselamatan kerja 1 2 3 4
4 Prosedur kerja 1 2 3 4
5 Interpretasi hasil 1 2 3 4
6 Waktu 1 2 3 4
Jumlah
Nilai Praktik = Jumlah x 4.167
Nilai Akhir = 0,3 Nilai Teori + 0.7 Nilai Praktik
Jika skor nilai akhir telah mencapai 70 maka
peserta diklat dinyatakan lulus
26
BAB IV
PENUTUP
Peserta diklat yang telah mencapai syarat kelulusan minimal dapat melanjutkan
ke modul EL.008. Sebaliknya, apabila peserta diklat dinyatakan tidak lulus, maka
peserta diklat harus mengulang modul ini dan tidak diperkenankan untuk
mengambil modul EL.008.
Jika peserta diklat telah lulus menempuh modul, maka peserta diklat berhak
memperoleh sertifikat kompetensi.
27
DAFTAR PUSTAKA
Wasito S., 1986, Vademekum Elektronika, cet. ketiga, PT Gramedia, Jakarta
Robert Boylestad and Louis Nashelsky, 1994, Electronic Devices And Circuit
Theory, Fifth Ed., Eighth Printing, Prentice-Hall of India Private Ltd, New
Delhi
Anton F. P. van Putten, 1988, Electronic Measurement Systems, Prentice
Hall International (UK) Ltd.
CS Rangaan et. al. , 1990, Instrumentation: Devices and Systems, Tata
McGraw-Hill Publishing Company Ltd., New Delhi
Selasa, 13 Oktober 2009
TEORI DASAR MIKROKONTROLLER
TEORI DASAR MIKROKONTROLER
Pengenalan Mikrokontroller
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) membuat harganya menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu bahkan mainan yang lebih baik dan canggih.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angkadan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja (hanya satu program saja yang bisa disimpan). Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada Mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan. Adapun kelebihan dari mikrokontroller adalah sebagai berikut :
1. Penggerak pada mikrokontoler menggunakan bahasa pemograman assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem (bahasa assembly ini mudah dimengerti karena menggunakan bahasa assembly aplikasi dimana parameter input dan output langsung bisa diakses tanpa menggunakan banyak perintah). Desain bahasa assembly ini tidak menggunakan begitu banyak syarat penulisan bahasa pemrograman seperti huruf besar dan huruf kecil untuk bahasa assembly tetap diwajarkan.
2. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem.
3. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah.
4. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.
5. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat.
Unit Mikrokontroller
Keluarga MCS-51 merupakan mikrokontroller 8 bit seperti terlihat pada table
berikut ini :
Tabel 1 keluarga MCS51
Terdapat beberapa anggotanya mempunyai internal memory, salah satunya adalah mikrokontroller AT89C51 yang merupakan versi EEPROM dari 80C51 dimana memory internal ini dapat diprogram dan dihapus secara elektrik diproduksi oleh ATMEL Corporation. AT89C51 dibuat compatible dengan sel instruksi dan pin keluaran standar industri MCS-51 yang memiliki 4Kbyte RAM internal dengan teknologi flas EEPROM yang dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan. DT-51 merupakan development tools yang terdiri dari 2 bagian terintegrasi yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Komponen utama perangkat keras DT-51 ialah mikrokontroler AT89C51 yang merupakan salah satu turunan keluarga MCS-51 Intel dan telah menjadi salah satu standar industri dunia. Selain mikrokontroler, DT-51 dilengkapi pula dengan EEPROM yang memungkinkan DT-51 bekerja dalam mode stand-alone (bekerja sendiri tanpa komputer). Selain komponen-komponen tersebut masih banyak fungsi lain pada DT-51, antara lain : timer, counter, RS-232 serial port, Programmable Perangkat Interface (PPI), serta LCD port. Perangkat lunak DT-51 terdiri dari Downloader DT51L dan Debugger DT51D. Downloader berfungsi untuk mentransfer user program dari PC (Portable Computer) ke DT-51, sedangkan debugger akan membantu user untuk melacak kesalahan program.
Spesifikasi DT-51
1. Berbasis mikrokontroler 89C51 yang berstandar industri.
2. Serial port interface standar RS-232 untuk komunikasi antara komputer dengan board DT-51.
3. 8 Kbytes non-volatile memory (EEPROM) untuk menyimpan program dan data.
4. 4 port input output (I/O) dengan kapasitas 8 bit tiap portnya.
5. Port Liquid Crystal Display (LCD) untuk keperluan tampilan.
6. Konektor ekspansi untuk menghubungkan DT-51 dengan add-on board yang kampatibel dari Innovative Electronics.
Gambar.1 Tata Letak DT-51
1. Mikrokontroller AT89C51
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler AT89C51 ialah mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KB Flash PEROM (Programmable and Erasable Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulisi sebanyak 1000 kali. Mikrokontroler ini diproduksi dengan menggunakan teknologi high density non-volatile memory Atmel. Flash PEROM on-chip tersebut memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem (in-system programming) atau dengan menggunakan programmer non-volatile memory konvensional. Kombinasi CPU 8 bit serba guna dan Flash PEROM, menjadikan mikrokontroler AT89C51 menjadi microcomputer handal yang fleksibel. Karakteristik lainya dari mikrokontroler AT89C51 sebagai berikut :
- Low-power
- 32 jalur masukan/keluaran yang dapat diprogram*
- Dua timer counter 16 bit
- RAM 128 byte
- Lima interrupt Arsitektur perangkat keras 89C51 mempunyai 40 kaki, 31 kaki digunakan untuk keperluan 4 buah port pararel. 1 port terdiri dari 8 kaki yang dapat di hubungkan untuk interfacing ke pararel device, seperti ADC, sensor dan sebagainya, atau dapat juga
digunakan secara sendiri setiap bitnya untuk interfacing single bit septerti switch, LED, dll.
Gambar 2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89C51
Fungsi dari mikrokontroler AT89C51 secara keseluruhan dapat digambarkan yaitu sebagai berikut :
Pin 1 sampai 8
Adalah kelompok pin untuk port 1. Port 1 ini merupakan port I/O dua arah yang digunakan untuk penghubungan dengan peralatan luar.
Pin 9
Adalah masukan reset. Dimana ketika ada masukan sinyal dalam waktu tertentu pada pin ini, mikrokontroler akan di reset.
Pin 10 sampai 17
Adalah port 3 yang juga merupakan port I/O. Port 3 terdiri dari pin-pin yang diperlihatkan tabel dibawah ini.
Tabel 2. fungsi pin pada P3
Pin 18
Adalah XTAL 2 yaitu untuk keluaran dari inverting oscillator amplifier. XTAL 2 digunakan untuk pewaktuan mikrokontroler.
Pin 19
Adalah XTAL 1 yaitu masukan untuk inverting oscillator amplifier dan masukan untuk rangkaian sumber detak (clock).
Pin 20
Adalah ground dan diberi simbol gnd. Pin ini terhubung dengan jalur netral/ground dari rangkaian pengatur daya.
Pin 21 sampai 28
Adalah port 2 yang juga sebagai port I/O.
Pin 29
Adalah Program Store Enable ( ), yaitu masukan sinyal baca untuk memori program eksternal agar masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching).
Pin 30
Adalah Address Latch Enable (ALE) yaitu keluaran yang menghasilkan pulsa-pulsa untuk mengancing byte rendah alamat selama mengakses eksternal. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai atau masukan pulsa program selama pemograman.
Pin 31
Adalah External Acces Enable ( ) yang merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan jika diset tinggi (H) maka mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi program kurang dari 4096. Port ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman (Vpp = + 12V) selama proses pemograman.
Pin 32 sampai 39
Adalah merupakan port 0 dan berfungsi sebagai I/O.
Pin 40
Adalah Vcc atau sumber tegangan. Pin ini dihubungakan dengan jalur positif dari rangkaian pengatur daya
Organisai Memori Mikrokontroller AT89C51
AT89C51 yang merupakan versi EEPROM dari 8051yang program memorinya dapat diprogram dan dihapus secara elektrik. AT89C51 mempunyai lokasi alamat yang terpisah untuk program memori dan data memori .
Gambar 3. Blok Diagram Inti Dari AT89C
Pemisahan memori program dan data tersebut membolehkan memori data diakses dengan alamat 8 bit, sehingga dapat dengan cepat dan mudah disimpan dan dimanipulasi oleh CPU 8 bit. Namun demikian, alamat memori data 16-bit bisa juga dihasilkan melalui register DPTR.
Gambar 4. Struktur Memori Mikrokontroler AT89C51
Memori Program
Memori program hanya bisa dibaca saja karena bersifat sebagai ROM. Memori ini disimpan dalam Flash PEROM. Memori program yang bisa diakses langsung hingga 64 Kbyte. Pada gambar emori program terdapat strobe (tanda) untuk akses memori program eksternal melalui sinyal (Program Strobe Enable). Mikrokontroler AT89C51 mempunyai 4 Kbyte memori program internal. Bila memakai memori program eksternal, maka pin ` ’ diberi logika Low. Apabila ingin memakai emori program internal pin diberi logika High.
Memori Data
Memori data menempati ruang alamat terpisah. Memori eksternalnya dapat diakses secara langsung hingga 64 Kbyte. CPU akan memberikan sinyal baca dan tulis selama mengakses memori data eksternal.Gambar menampilkan ruang alamat memori data internal dan
eksternal. Perincian ruang memori data internal seperti gambar 2.5. dibagi menjadi tiga blok yaitu, 128 lower, 128 upper, dan Register Fungsi Khusus (Special Function Register = SFR). Pengaksesan langsung dengan alamat diatas 7FH mengakses suatu memori, sedangkan pengaksesan tak langsung dengan alamat di atas 7FH mengakses ruang memori lain yang berbeda. Pada memori data internal 128 byte lower terdapat empat bank dan delapan register (Ro...R7).
Gambar 5. Struktur Memori Mikrokontroler AT89C51
Pengalamatan langsung dari 80H sampai FFH tergolong dalam SFR. Berikut fungsi yang terdapat dalam SFR. 1. Program Status Word (PSW) PSW berisi bit-bit status yang berkaitan dengan kondisi CPU saat itu. PSW terletak dalam ruang SFR pada lokasi D0H.
1. Akumulator
ACC atau akumulator menempati lokasi E0H dan digunakan sebagai register untuk penyimpanan data sementara dalam program.
2. Register B
Register B terletak pada lokasi F0H. Register ini digunakan selama operasi perkalian dan pembagian. Saat intstruksi MUL AB terjadi perkalian antara akumulator dengan data yang tersimpan dalam register B dan hasilnya 16 bit disimpan dalam register B dan akumulator (A). Instruksi DIV AB melakukan pembagian antara akumulator dengan data yang tersimpan dalam register B.
3. Stack Pointer (SP)
Register SP terletak pada lokasi 81H. SP merupakan register dengan panjang 8 bit dan digunakan dalam proses simpan dan ambil dari/ke stack.
4. Data Pointer
Register Data Pointer atau DPTR mengandung byte tinggi (DPH) dan byte rendah (DPL) masing-masing berada di lokasi 83H dan 82H. DPTR dapat dimanipulasi sebagai dua register 8 bit yang terpisah.
5. Port 0, Port 1, Port 2, Port 3
P0, P1, P2, P3 masing-masing menempati lokasi 80H, 90H, A0H, dan B0H.
6. Register Kontrol (Control Register)
Pada register kontrol terdapat TMOD sebagai pewaktu.
7. Timer Register
Timer register merupakan register pencacah 16 bit. Timer 0 high dan timer 0 low terdapat pada masing-masing 8CH dan 8AH. Timer 1 high dan Timer
1 low terdapat dilokasi 8DH dan 8BH.
Memori Eksternal
Selain PEROM dan internal RAM yang terdapat pada mikrokontroler AT89C51, DT51 juga mempunyai memori eksternal berjenis EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Sesuai dengan namanya maka EEPROM dapat ditulis dan dihapus secara elektrik, mirip seperti RAM namun bersifat non volatile sehingga data yang tersimpan dalam EEPROM tidak hilang meskipun catu daya dimatikan. AT28C64B adalah suatu memori eksternal seperti yang digunakan sebagai tambahan dalam menyimpan program dan data. Pada pengaksesannya baik dalam menulis dan membaca, memori ini tidak membutuhkan komponen luar. Didalamnya terdiri dari suatu halaman register 64 byte untuk penulisan. Memori AT28C64B memiliki 28 pin yang terdiri dari 13 pin pengalamatan, 8 pin I/O data dan 3 pin inisialisasi, serta 2 pin untuk Vcc dan ground, sedangkan 2 pin lainnya tidak dihubungkan.
Gambar 6. Electrically-Erasable and Programmable Read Only
Memory (EEPROM) AT28C64B.
Untuk penggunaan memori ini seperti telah disinggung diatas, dilakukan dari mikrokontroler. Sebagai memori program, pengaturan dilakukan dari mikrokontroler pada pin ALE, pin dan pin . Pin ALE sebagai pengunci alamat, pin berfungsi untuk menentukan pengambilan instruksi. Jika disambung pada Vcc, maka mikrokontroler mengambil instruksi dari memori internal, dan bila tersambung pada ground maka pengambilan instruksi dari memori eksternal.
Sedangkan untuk inisialisasi pengambilan program dari memori ekternal diatur pada pin . Sama dengan memori internal, program hanya dapat dibaca. Penggunaan sebagai memori data, dilakukan pada pin dan pin . Pin untuk penulisan data dan pin untuk pembacaan data.
Set Instruksi
Ada beberapa instruksi yang dikenal oleh mikrokontroler AT89C51 yaitu:
Instruksi aritmetika
Intruksi logika dan manipulasi bit
Instruksi transfer data
Instruksi percabangan
Instruksi-instruksi tersebut dijelaskan berikut ini.
Instruksi Aritmetika
Intruksi aritmetika mencakup penambahan (ADD), pengurangan (SUBB), perkalian (MUL), dan pembagian (DIV).
1. Penambahan (ADD)
Instruksi ini menjumlahkan suatu data dengan isi akumulator dan hasilnya disimpan dalam akumulator.
Operasi ADD : A←A+data
2. Pengurangan (SUBB)
Instruksi ini mengurangkan isi akumulator dengan isi carry flag dan isi data.
Operasi SUBB : A←A-C-data
3. Perkalian (MUL)
Instruksi ini mengalikan isi akumulator dengan isi register B.
Operasi MUL : AB←A*B
4. Pembagian (DIV)
Instruksi ini akan membagi isi register akumulator dengan isi register B.
Operasi DIV : AB←A/B
5. Penambahan satu (INC)
Proses ini menambahkan satu pada isi suatu register atau memori.
Operasi INC A : AB←A+B
6. Pengurangan Satu (DEC)
Proses ini kebalikan dari proses pengurangan satu.
Instruksi Logika Dengan Manipulasi Bit
Instruksi logika dan manipulasi bit terdiri dari :
1. Logika AND (ANL)
Instruksi ini melakukan proses logika AND antara suatu register dengan register, register dengan data, carry flag dengan suatu alamat, dan lain- lain.
Tabel kebenarannya
Tabel 3. operasi AND
Sebagai contoh, misalnya akumulator berisi 1011 1011B dan register R0 berisi 0100 1100B dengan instruksi ANL A, R0 menyebabkan isi akumulator menjadi sebagai berikut :
A : 1011 1011
B : 0100 1100
0000 1000 → akumulator akan berisi 0000 1000B atau 08H
Format instruksi AND :
ANL A, @Rr
ANL A, #data
ANL alamat data, A
ANL alamat, #data
2. Logika OR (ORL)
Instruksi ini melakukan logika OR antara suatu register dengan register, register dengan data, carry flag dengan isi suatu alamat bit.
Tabel4. Operasi OR
Format instruksi OR:
ORL A, @Rr
ORL A, #data
ORL alamat data, A
ORL A, alamat data
3. Logika NOT (CPL)
Instruksi ini melakukan proses logika NOT pada suatu register, carry flag, atau isi suatu alamat bit. Tabel kebenarannya sebagai berikut.
Tabel 5. Operasi NOT
Format instruksi NOT:
CPL A
CPL alamat bit
4. Logika EXOR (XRL)
Instruksi ini melakukan proses logika exlusive-OR antara register dengan register, register dengan data, dan lain-lain. Tabel kebenarannya sebagai berikut.
Tabel 6. Operasi EXOR
5. Manipulasi Pengesetan (CLR)
Instruksi ini menyebabkan suatu bit menjadi reset atau nol Format instruksi CLR :
CLR A
CLR alamat bit
6. Manipulasi Bit Pengesetan (SETB)
Instruksi ini akan mengeset bit yang dimaksud (atau 1)
Format instruksi SETB :
SETB C
SETB bit
7. Manipulasi Bit Pengisian (MOV)
Instruksi ini akan mengisi suatu data dalam bentuk byte. Format instruksi MOV :
MOV @Rr, A
MOV A, @Rr
MOV @Rr, #data
MOV @Rr, alamat data
MOV A, alamat data
8. Manipulasi Lompat
Program counter akan meloncat ke alamat yang dikehendaki. Format instruksinya :
JC alamat kode
JNC alamat kode
Instruksi Transfer Data
Kelompok instruksi ini digunakan untuk memindahkan data antara :
1. register-memori
2. antarmuka-register
3. antarmuka-memori
Contoh :
MOV A, R0 : Pindahkan isi register R0 ke akumulator.
MOV A, @R0 : Pindahkan isi memori yang alamatnya ditunjukkan oleh register R0 ke akumulator.
MOV A, P3 : Pindahkan isi port 3 ke akumulator.
Instruksi Percabangan
Instruksi percabangan ini dibagi dua yaitu percabangan dengan syarat dan percabangan tanpa syarat. Percabangan dengan syarat terdiri atas :
CJNE
Instruksi ini akan membandingkan isi register atau isi memori dengan suatu data. Bila hasil perbandingan itu sama, instruksi selanjutnya yang akan dituju. Bila tidak sama, instruksi yang ditunjuk oleh label yang akan dilaksanakan.
Format instruksi CJNE :
CJNE A, @Rr
DJNZ
Instruksi ini akan mengurangi isi register atau memori dengan satu. Bila sudah 0, instruksi selanjutnya akan dilaksanakan dan bila belum 0 instruksi dilanjutkan ke label.
Format instruksi DJNZ :
DJNZ Rr, alamat kode
DJNZ alamat data, alamat kode
JBC
Instruksi ini akan menguji suatu alamat bit. Apabila alamat bit berisi 1 (set) bit tersebut akan di clear dan selanjutnya program menuju tabel. Bila alamat bit berisi 0, instruksi selanjutnya yang akan dieksekusi.
Format instruksi JBC :
JBC alamat bit, alamat kode
Percabangan tanpa syarat meliputi :
Long Jump (LJMP)
Format instruksi Long Jump :
LJMP alamat kode
Short Jump (SJMP)
Format instruksi Short Jump :
SJMP alamat kode
Progaram sumber assembly
Program sumber assembly merupakan program yang ditulis oleh pembuat program berupa kumpulan baris-baris perintah dan biasanya disimpan dengan extension .ASM. program sumber assembly terdiri atas beberapa bagian yaitu Label, Mnenonikm Operand, dan Komentar.
1. Label
Label sangat berguna dalam pemberian nama pada alamat-alamat yang dituju, karena pemberian label pada suatu alamat lebih bersifat relatif. Selain itu, label juga digunakan sebagai catatan diri alur program. Untuk membuat label, ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, dimana persyaratan ini kadang-kadang juga bergantung pada program assembler yang digunakan, yaitu :
A. Harus diawali dengan huruf.
B. Tidak diperbolehkan adanya label yang sama dalam satu program assembly.
C. Maksimal 16 karakter.
D. Tidak diperbolehkan adanya karakter spasi dalam label.
2. Mnemonic
Mnemonic atau bisa juga disebut kode operasi adalah kode-kode yang akan dikerjakan oleh program assembler yang ada pada mikrokontroller merupakan perintah-perintah atau instruksi-instruksi yang sangat bergantung dengan jenis mikrokontroller yang digunakan. Contoh, untuk keluarga MCS51 digunakan MOVX, MOV, ADD dan lain-lain.
3. Operand
Operand merupakan pelengkap dari mnemonic, jumlah operand yang dibutuhkan oleh satu mnemonic tidak selalu sama, sebuah mnemonic dapat memiliki tiga, dua, satu atau bahkan tidak memiliki operand sama sekali.
4. Komentar
Bagian komentar tidak mutlak ada dalam sebuah program, namun bagian ini sangat berguna untuk menjelaskan proses-proses kerja ataupun catatan-catatan tertentu padabagian-bagian program. Bahkan pembuat program seringkali membutuhkannya untuk mengingat kembali jalannya program rancanganya.
Sistem pengalamatan
Dalam sebuah program, terdapat beberapa system pengalamatan yang perlu diketahui, yaitu :
Pengalamatan Langsung
1. Immediate Data
Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika nilai operand merupan data yang akan diproses. Biasanya operand tersebut selalau diawali dengan tanda ‘#’. Operand yang igunakan operand yang digunakan pada immediate data juga dapat berupa bilangan bertanda mulai -256 hingga +256
Contoh :
Mov A,#-1 sama dengan Mov A,#0FFH
Bilangan 1 adalah sama dengan 0 dikurangi 1, dalam bentuk heksa bilangan 00H jika dikurangi 1, hasilnya adalah 0FFH. Dengan pengertian seperti ini, bilangan -1 dianggap sama dengan 0FFH.
2. Pengalamatan Data
Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah proses perintah ketika nilai operand merupakan alamat dari data yang akan di isi, dipingahkan atau diproses.
Pengalamatan Tak Langsung
Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika salah satu operand merupakan register berisikan alamat dari data yang akan di isi atau dipindahkan. Pengalamatan jenis ini biasa digunakan untuk melakukan penulisan, pemindahan, atau pembacaan beberapa data dalam lokasi memori yang mempunyai urutan beraturan.
Pengalamatan Kode
Pengalamatan kode merupakan pengalamatan kerja operand, merupakan alamat dari instruksi jump dan call. Biasanya operand tersebut akan menuju ke suatu alamat yang telah diberi label sebelumnya.
Pengalamatan Bit
Pengalamatan bit adalah pengalamatan ketika operand menunjuk ke alamat pada RAM internal ataupun register fungsi khusus yang mempunyai kemampuan pengalamatan secara bit. Berdasarkan penulisannya, pengalamatan ini terdiri dari beberapa macam yaitu :
1. Langsung menuju ke alamat bit
Contoh :
Setb 0B0H
Perintah ini memberikan logika 1 pada bit di alamat B0H dengan pengalamatan secara bit.
2. Menggunakan operator titik
Contoh :
Setb P3.0
Perintah ini memberikan logika 1 pada bit ke 0 dari port 3, bit tersebut terletak di alamat B0H dengan pengalamatan secara bit.
3. Menggunakan lambang assembler secara standar
Contoh :
Setb RXD
Perintah ini memberikan logika 1 pada kaki RXD yang terletak pada bit ke 0 dari port 3. 4. Menggunakan lambang assembler secara bebas
contoh :
Penerima Bit P30
Setb Penerima Perintah ini memberikan logika 1 pada bit penerima yang sebelumnya didefinisikan sebagai bit P3.
Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255
Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255 ialah chip antarmuka 24 bit (3 port) yang dapat diprogram sesuai keinginan kita. PPI 8255 merupakan chip yang paling banyak digunakan untuk interfacing menggunakan port ISA komputer. PPI 8255 sering digunakan sebagai pengendali motor stepper, ADC/DAC, relay, dan rangkaian digital
lainnya yang digunakan untuk Sistem Akuisisi Data. Gambar 2.7. merupakan skema IC 8255 yang memiliki 40 pin. Perlu diingat bahwa pin gnd berada di pin 7 dan Vcc berada di pin 26.Ic sangat sensitive terhadap listrik statis. Arus keluaran IC ini sangat kecil, karena itu biasanya digunakan resistor pull-up agar dapat menyuplai arus lebih besar.
Gambar 7. Programmable Peripheral Interface (PPI) 82C55A
Berikut ini penjelasan mengenai tiap pin :
PA0-PA07
Merupakan port A yang terdiri dari 8 bit, dapat diprogram sebagai input atau output dengan metode bidirectional input/output.
PB0-PB07
Port B dapat diprogram sebagai input/output, tetapi tidak dapat digunakan sebagai port bidirectional.
PC0-PC07
Port C dapat diprogram sebagai input/output, bahkan dapat dipecah menjadi dua, yaitu CU (bit PC4-PC7) dan CL (bit PC0-PC3) yang dapat diprogram sebagai input/output. RD dan WR Sinyal kontrol aktif rendah ini dihubungkan ke 8255. Jika 8255 menggunakan desain periferal I/O maka IOR dan IOW bus sistem dihubungkan ke kedua pin ini.
RESET
Pin aktif tinggi ini digunakan untuk membersihkan Control Register. Ketika RESET diaktifkan, seluruh port diinisialisasi sebagai port input.
Pengaturan Control Word
Pengaturan control word bertujuan untuk menentukan fungsi dari setiap port pada PPI 8255. dengan menentukan data yang masuk pada pin D0 – D7, kita dapat menentukan fungsi dari port-port pada PPI 8255. Dengan fungsi masing - masing pin sebagai berikut :
Gambar 8. Pengaturan Control Word
Keypad
Keypad adalah rangkaian tombol yang berfungsi untuk memberi sinyal pada suatu rangkaian dengan menghubungkan jalur-jalur tertentu. Keypad terdiri dari beberapa macam berdasarkan jumlah tombol dan fungsinya. Pada sistem pengontrolan ini, digunakan keypad matriks 3 x 4 (12 saklar) dengan pin penghubung rangkaian berjumlah 7 buah.
Gambar 9. Tampilan Fisik Keypad 3 x 4
Ketujuh pin penghubung ini terbagi dua kelompok yaitu 4 buah pin sebagai input dan 3 buah lainnya sebagai ouput. Adapun maksud dari 7 pin I/O adalah untuk dijadikan kombinasi penghubungan pada rangkaian yang akan disambungkan dengan keypad ini.
Dimana dalam setiap penekanan satu tombol/saklar keypad maka terjadi kombinasi antara dua buah pin dalam pembacaan sinyalnya.
Gambar 10. Skematik Keypad 3 x 4
MODUL MIKRO
KONTROLLER
Pengenalan Mikrokontroller
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) membuat harganya menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu bahkan mainan yang lebih baik dan canggih.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angkadan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja (hanya satu program saja yang bisa disimpan). Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada Mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan. Adapun kelebihan dari mikrokontroller adalah sebagai berikut :
1. Penggerak pada mikrokontoler menggunakan bahasa pemograman assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem (bahasa assembly ini mudah dimengerti karena menggunakan bahasa assembly aplikasi dimana parameter input dan output langsung bisa diakses tanpa menggunakan banyak perintah). Desain bahasa assembly ini tidak menggunakan begitu banyak syarat penulisan bahasa pemrograman seperti huruf besar dan huruf kecil untuk bahasa assembly tetap diwajarkan.
2. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem.
3. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah.
4. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.
5. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat.
Unit Mikrokontroller
Keluarga MCS-51 merupakan mikrokontroller 8 bit seperti terlihat pada table
berikut ini :
Tabel 1 keluarga MCS51
Terdapat beberapa anggotanya mempunyai internal memory, salah satunya adalah mikrokontroller AT89C51 yang merupakan versi EEPROM dari 80C51 dimana memory internal ini dapat diprogram dan dihapus secara elektrik diproduksi oleh ATMEL Corporation. AT89C51 dibuat compatible dengan sel instruksi dan pin keluaran standar industri MCS-51 yang memiliki 4Kbyte RAM internal dengan teknologi flas EEPROM yang dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan. DT-51 merupakan development tools yang terdiri dari 2 bagian terintegrasi yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Komponen utama perangkat keras DT-51 ialah mikrokontroler AT89C51 yang merupakan salah satu turunan keluarga MCS-51 Intel dan telah menjadi salah satu standar industri dunia. Selain mikrokontroler, DT-51 dilengkapi pula dengan EEPROM yang memungkinkan DT-51 bekerja dalam mode stand-alone (bekerja sendiri tanpa komputer). Selain komponen-komponen tersebut masih banyak fungsi lain pada DT-51, antara lain : timer, counter, RS-232 serial port, Programmable Perangkat Interface (PPI), serta LCD port. Perangkat lunak DT-51 terdiri dari Downloader DT51L dan Debugger DT51D. Downloader berfungsi untuk mentransfer user program dari PC (Portable Computer) ke DT-51, sedangkan debugger akan membantu user untuk melacak kesalahan program.
Spesifikasi DT-51
1. Berbasis mikrokontroler 89C51 yang berstandar industri.
2. Serial port interface standar RS-232 untuk komunikasi antara komputer dengan board DT-51.
3. 8 Kbytes non-volatile memory (EEPROM) untuk menyimpan program dan data.
4. 4 port input output (I/O) dengan kapasitas 8 bit tiap portnya.
5. Port Liquid Crystal Display (LCD) untuk keperluan tampilan.
6. Konektor ekspansi untuk menghubungkan DT-51 dengan add-on board yang kampatibel dari Innovative Electronics.
Gambar.1 Tata Letak DT-51
1. Mikrokontroller AT89C51
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler AT89C51 ialah mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KB Flash PEROM (Programmable and Erasable Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulisi sebanyak 1000 kali. Mikrokontroler ini diproduksi dengan menggunakan teknologi high density non-volatile memory Atmel. Flash PEROM on-chip tersebut memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem (in-system programming) atau dengan menggunakan programmer non-volatile memory konvensional. Kombinasi CPU 8 bit serba guna dan Flash PEROM, menjadikan mikrokontroler AT89C51 menjadi microcomputer handal yang fleksibel. Karakteristik lainya dari mikrokontroler AT89C51 sebagai berikut :
- Low-power
- 32 jalur masukan/keluaran yang dapat diprogram*
- Dua timer counter 16 bit
- RAM 128 byte
- Lima interrupt Arsitektur perangkat keras 89C51 mempunyai 40 kaki, 31 kaki digunakan untuk keperluan 4 buah port pararel. 1 port terdiri dari 8 kaki yang dapat di hubungkan untuk interfacing ke pararel device, seperti ADC, sensor dan sebagainya, atau dapat juga
digunakan secara sendiri setiap bitnya untuk interfacing single bit septerti switch, LED, dll.
Gambar 2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89C51
Fungsi dari mikrokontroler AT89C51 secara keseluruhan dapat digambarkan yaitu sebagai berikut :
Pin 1 sampai 8
Adalah kelompok pin untuk port 1. Port 1 ini merupakan port I/O dua arah yang digunakan untuk penghubungan dengan peralatan luar.
Pin 9
Adalah masukan reset. Dimana ketika ada masukan sinyal dalam waktu tertentu pada pin ini, mikrokontroler akan di reset.
Pin 10 sampai 17
Adalah port 3 yang juga merupakan port I/O. Port 3 terdiri dari pin-pin yang diperlihatkan tabel dibawah ini.
Tabel 2. fungsi pin pada P3
Pin 18
Adalah XTAL 2 yaitu untuk keluaran dari inverting oscillator amplifier. XTAL 2 digunakan untuk pewaktuan mikrokontroler.
Pin 19
Adalah XTAL 1 yaitu masukan untuk inverting oscillator amplifier dan masukan untuk rangkaian sumber detak (clock).
Pin 20
Adalah ground dan diberi simbol gnd. Pin ini terhubung dengan jalur netral/ground dari rangkaian pengatur daya.
Pin 21 sampai 28
Adalah port 2 yang juga sebagai port I/O.
Pin 29
Adalah Program Store Enable ( ), yaitu masukan sinyal baca untuk memori program eksternal agar masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching).
Pin 30
Adalah Address Latch Enable (ALE) yaitu keluaran yang menghasilkan pulsa-pulsa untuk mengancing byte rendah alamat selama mengakses eksternal. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai atau masukan pulsa program selama pemograman.
Pin 31
Adalah External Acces Enable ( ) yang merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan jika diset tinggi (H) maka mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi program kurang dari 4096. Port ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman (Vpp = + 12V) selama proses pemograman.
Pin 32 sampai 39
Adalah merupakan port 0 dan berfungsi sebagai I/O.
Pin 40
Adalah Vcc atau sumber tegangan. Pin ini dihubungakan dengan jalur positif dari rangkaian pengatur daya
Organisai Memori Mikrokontroller AT89C51
AT89C51 yang merupakan versi EEPROM dari 8051yang program memorinya dapat diprogram dan dihapus secara elektrik. AT89C51 mempunyai lokasi alamat yang terpisah untuk program memori dan data memori .
Gambar 3. Blok Diagram Inti Dari AT89C
Pemisahan memori program dan data tersebut membolehkan memori data diakses dengan alamat 8 bit, sehingga dapat dengan cepat dan mudah disimpan dan dimanipulasi oleh CPU 8 bit. Namun demikian, alamat memori data 16-bit bisa juga dihasilkan melalui register DPTR.
Gambar 4. Struktur Memori Mikrokontroler AT89C51
Memori Program
Memori program hanya bisa dibaca saja karena bersifat sebagai ROM. Memori ini disimpan dalam Flash PEROM. Memori program yang bisa diakses langsung hingga 64 Kbyte. Pada gambar emori program terdapat strobe (tanda) untuk akses memori program eksternal melalui sinyal (Program Strobe Enable). Mikrokontroler AT89C51 mempunyai 4 Kbyte memori program internal. Bila memakai memori program eksternal, maka pin ` ’ diberi logika Low. Apabila ingin memakai emori program internal pin diberi logika High.
Memori Data
Memori data menempati ruang alamat terpisah. Memori eksternalnya dapat diakses secara langsung hingga 64 Kbyte. CPU akan memberikan sinyal baca dan tulis selama mengakses memori data eksternal.Gambar menampilkan ruang alamat memori data internal dan
eksternal. Perincian ruang memori data internal seperti gambar 2.5. dibagi menjadi tiga blok yaitu, 128 lower, 128 upper, dan Register Fungsi Khusus (Special Function Register = SFR). Pengaksesan langsung dengan alamat diatas 7FH mengakses suatu memori, sedangkan pengaksesan tak langsung dengan alamat di atas 7FH mengakses ruang memori lain yang berbeda. Pada memori data internal 128 byte lower terdapat empat bank dan delapan register (Ro...R7).
Gambar 5. Struktur Memori Mikrokontroler AT89C51
Pengalamatan langsung dari 80H sampai FFH tergolong dalam SFR. Berikut fungsi yang terdapat dalam SFR. 1. Program Status Word (PSW) PSW berisi bit-bit status yang berkaitan dengan kondisi CPU saat itu. PSW terletak dalam ruang SFR pada lokasi D0H.
1. Akumulator
ACC atau akumulator menempati lokasi E0H dan digunakan sebagai register untuk penyimpanan data sementara dalam program.
2. Register B
Register B terletak pada lokasi F0H. Register ini digunakan selama operasi perkalian dan pembagian. Saat intstruksi MUL AB terjadi perkalian antara akumulator dengan data yang tersimpan dalam register B dan hasilnya 16 bit disimpan dalam register B dan akumulator (A). Instruksi DIV AB melakukan pembagian antara akumulator dengan data yang tersimpan dalam register B.
3. Stack Pointer (SP)
Register SP terletak pada lokasi 81H. SP merupakan register dengan panjang 8 bit dan digunakan dalam proses simpan dan ambil dari/ke stack.
4. Data Pointer
Register Data Pointer atau DPTR mengandung byte tinggi (DPH) dan byte rendah (DPL) masing-masing berada di lokasi 83H dan 82H. DPTR dapat dimanipulasi sebagai dua register 8 bit yang terpisah.
5. Port 0, Port 1, Port 2, Port 3
P0, P1, P2, P3 masing-masing menempati lokasi 80H, 90H, A0H, dan B0H.
6. Register Kontrol (Control Register)
Pada register kontrol terdapat TMOD sebagai pewaktu.
7. Timer Register
Timer register merupakan register pencacah 16 bit. Timer 0 high dan timer 0 low terdapat pada masing-masing 8CH dan 8AH. Timer 1 high dan Timer
1 low terdapat dilokasi 8DH dan 8BH.
Memori Eksternal
Selain PEROM dan internal RAM yang terdapat pada mikrokontroler AT89C51, DT51 juga mempunyai memori eksternal berjenis EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). Sesuai dengan namanya maka EEPROM dapat ditulis dan dihapus secara elektrik, mirip seperti RAM namun bersifat non volatile sehingga data yang tersimpan dalam EEPROM tidak hilang meskipun catu daya dimatikan. AT28C64B adalah suatu memori eksternal seperti yang digunakan sebagai tambahan dalam menyimpan program dan data. Pada pengaksesannya baik dalam menulis dan membaca, memori ini tidak membutuhkan komponen luar. Didalamnya terdiri dari suatu halaman register 64 byte untuk penulisan. Memori AT28C64B memiliki 28 pin yang terdiri dari 13 pin pengalamatan, 8 pin I/O data dan 3 pin inisialisasi, serta 2 pin untuk Vcc dan ground, sedangkan 2 pin lainnya tidak dihubungkan.
Gambar 6. Electrically-Erasable and Programmable Read Only
Memory (EEPROM) AT28C64B.
Untuk penggunaan memori ini seperti telah disinggung diatas, dilakukan dari mikrokontroler. Sebagai memori program, pengaturan dilakukan dari mikrokontroler pada pin ALE, pin dan pin . Pin ALE sebagai pengunci alamat, pin berfungsi untuk menentukan pengambilan instruksi. Jika disambung pada Vcc, maka mikrokontroler mengambil instruksi dari memori internal, dan bila tersambung pada ground maka pengambilan instruksi dari memori eksternal.
Sedangkan untuk inisialisasi pengambilan program dari memori ekternal diatur pada pin . Sama dengan memori internal, program hanya dapat dibaca. Penggunaan sebagai memori data, dilakukan pada pin dan pin . Pin untuk penulisan data dan pin untuk pembacaan data.
Set Instruksi
Ada beberapa instruksi yang dikenal oleh mikrokontroler AT89C51 yaitu:
Instruksi aritmetika
Intruksi logika dan manipulasi bit
Instruksi transfer data
Instruksi percabangan
Instruksi-instruksi tersebut dijelaskan berikut ini.
Instruksi Aritmetika
Intruksi aritmetika mencakup penambahan (ADD), pengurangan (SUBB), perkalian (MUL), dan pembagian (DIV).
1. Penambahan (ADD)
Instruksi ini menjumlahkan suatu data dengan isi akumulator dan hasilnya disimpan dalam akumulator.
Operasi ADD : A←A+data
2. Pengurangan (SUBB)
Instruksi ini mengurangkan isi akumulator dengan isi carry flag dan isi data.
Operasi SUBB : A←A-C-data
3. Perkalian (MUL)
Instruksi ini mengalikan isi akumulator dengan isi register B.
Operasi MUL : AB←A*B
4. Pembagian (DIV)
Instruksi ini akan membagi isi register akumulator dengan isi register B.
Operasi DIV : AB←A/B
5. Penambahan satu (INC)
Proses ini menambahkan satu pada isi suatu register atau memori.
Operasi INC A : AB←A+B
6. Pengurangan Satu (DEC)
Proses ini kebalikan dari proses pengurangan satu.
Instruksi Logika Dengan Manipulasi Bit
Instruksi logika dan manipulasi bit terdiri dari :
1. Logika AND (ANL)
Instruksi ini melakukan proses logika AND antara suatu register dengan register, register dengan data, carry flag dengan suatu alamat, dan lain- lain.
Tabel kebenarannya
Tabel 3. operasi AND
Sebagai contoh, misalnya akumulator berisi 1011 1011B dan register R0 berisi 0100 1100B dengan instruksi ANL A, R0 menyebabkan isi akumulator menjadi sebagai berikut :
A : 1011 1011
B : 0100 1100
0000 1000 → akumulator akan berisi 0000 1000B atau 08H
Format instruksi AND :
ANL A, @Rr
ANL A, #data
ANL alamat data, A
ANL alamat, #data
2. Logika OR (ORL)
Instruksi ini melakukan logika OR antara suatu register dengan register, register dengan data, carry flag dengan isi suatu alamat bit.
Tabel4. Operasi OR
Format instruksi OR:
ORL A, @Rr
ORL A, #data
ORL alamat data, A
ORL A, alamat data
3. Logika NOT (CPL)
Instruksi ini melakukan proses logika NOT pada suatu register, carry flag, atau isi suatu alamat bit. Tabel kebenarannya sebagai berikut.
Tabel 5. Operasi NOT
Format instruksi NOT:
CPL A
CPL alamat bit
4. Logika EXOR (XRL)
Instruksi ini melakukan proses logika exlusive-OR antara register dengan register, register dengan data, dan lain-lain. Tabel kebenarannya sebagai berikut.
Tabel 6. Operasi EXOR
5. Manipulasi Pengesetan (CLR)
Instruksi ini menyebabkan suatu bit menjadi reset atau nol Format instruksi CLR :
CLR A
CLR alamat bit
6. Manipulasi Bit Pengesetan (SETB)
Instruksi ini akan mengeset bit yang dimaksud (atau 1)
Format instruksi SETB :
SETB C
SETB bit
7. Manipulasi Bit Pengisian (MOV)
Instruksi ini akan mengisi suatu data dalam bentuk byte. Format instruksi MOV :
MOV @Rr, A
MOV A, @Rr
MOV @Rr, #data
MOV @Rr, alamat data
MOV A, alamat data
8. Manipulasi Lompat
Program counter akan meloncat ke alamat yang dikehendaki. Format instruksinya :
JC alamat kode
JNC alamat kode
Instruksi Transfer Data
Kelompok instruksi ini digunakan untuk memindahkan data antara :
1. register-memori
2. antarmuka-register
3. antarmuka-memori
Contoh :
MOV A, R0 : Pindahkan isi register R0 ke akumulator.
MOV A, @R0 : Pindahkan isi memori yang alamatnya ditunjukkan oleh register R0 ke akumulator.
MOV A, P3 : Pindahkan isi port 3 ke akumulator.
Instruksi Percabangan
Instruksi percabangan ini dibagi dua yaitu percabangan dengan syarat dan percabangan tanpa syarat. Percabangan dengan syarat terdiri atas :
CJNE
Instruksi ini akan membandingkan isi register atau isi memori dengan suatu data. Bila hasil perbandingan itu sama, instruksi selanjutnya yang akan dituju. Bila tidak sama, instruksi yang ditunjuk oleh label yang akan dilaksanakan.
Format instruksi CJNE :
CJNE A, @Rr
DJNZ
Instruksi ini akan mengurangi isi register atau memori dengan satu. Bila sudah 0, instruksi selanjutnya akan dilaksanakan dan bila belum 0 instruksi dilanjutkan ke label.
Format instruksi DJNZ :
DJNZ Rr, alamat kode
DJNZ alamat data, alamat kode
JBC
Instruksi ini akan menguji suatu alamat bit. Apabila alamat bit berisi 1 (set) bit tersebut akan di clear dan selanjutnya program menuju tabel. Bila alamat bit berisi 0, instruksi selanjutnya yang akan dieksekusi.
Format instruksi JBC :
JBC alamat bit, alamat kode
Percabangan tanpa syarat meliputi :
Long Jump (LJMP)
Format instruksi Long Jump :
LJMP alamat kode
Short Jump (SJMP)
Format instruksi Short Jump :
SJMP alamat kode
Progaram sumber assembly
Program sumber assembly merupakan program yang ditulis oleh pembuat program berupa kumpulan baris-baris perintah dan biasanya disimpan dengan extension .ASM. program sumber assembly terdiri atas beberapa bagian yaitu Label, Mnenonikm Operand, dan Komentar.
1. Label
Label sangat berguna dalam pemberian nama pada alamat-alamat yang dituju, karena pemberian label pada suatu alamat lebih bersifat relatif. Selain itu, label juga digunakan sebagai catatan diri alur program. Untuk membuat label, ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, dimana persyaratan ini kadang-kadang juga bergantung pada program assembler yang digunakan, yaitu :
A. Harus diawali dengan huruf.
B. Tidak diperbolehkan adanya label yang sama dalam satu program assembly.
C. Maksimal 16 karakter.
D. Tidak diperbolehkan adanya karakter spasi dalam label.
2. Mnemonic
Mnemonic atau bisa juga disebut kode operasi adalah kode-kode yang akan dikerjakan oleh program assembler yang ada pada mikrokontroller merupakan perintah-perintah atau instruksi-instruksi yang sangat bergantung dengan jenis mikrokontroller yang digunakan. Contoh, untuk keluarga MCS51 digunakan MOVX, MOV, ADD dan lain-lain.
3. Operand
Operand merupakan pelengkap dari mnemonic, jumlah operand yang dibutuhkan oleh satu mnemonic tidak selalu sama, sebuah mnemonic dapat memiliki tiga, dua, satu atau bahkan tidak memiliki operand sama sekali.
4. Komentar
Bagian komentar tidak mutlak ada dalam sebuah program, namun bagian ini sangat berguna untuk menjelaskan proses-proses kerja ataupun catatan-catatan tertentu padabagian-bagian program. Bahkan pembuat program seringkali membutuhkannya untuk mengingat kembali jalannya program rancanganya.
Sistem pengalamatan
Dalam sebuah program, terdapat beberapa system pengalamatan yang perlu diketahui, yaitu :
Pengalamatan Langsung
1. Immediate Data
Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika nilai operand merupan data yang akan diproses. Biasanya operand tersebut selalau diawali dengan tanda ‘#’. Operand yang igunakan operand yang digunakan pada immediate data juga dapat berupa bilangan bertanda mulai -256 hingga +256
Contoh :
Mov A,#-1 sama dengan Mov A,#0FFH
Bilangan 1 adalah sama dengan 0 dikurangi 1, dalam bentuk heksa bilangan 00H jika dikurangi 1, hasilnya adalah 0FFH. Dengan pengertian seperti ini, bilangan -1 dianggap sama dengan 0FFH.
2. Pengalamatan Data
Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah proses perintah ketika nilai operand merupakan alamat dari data yang akan di isi, dipingahkan atau diproses.
Pengalamatan Tak Langsung
Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika salah satu operand merupakan register berisikan alamat dari data yang akan di isi atau dipindahkan. Pengalamatan jenis ini biasa digunakan untuk melakukan penulisan, pemindahan, atau pembacaan beberapa data dalam lokasi memori yang mempunyai urutan beraturan.
Pengalamatan Kode
Pengalamatan kode merupakan pengalamatan kerja operand, merupakan alamat dari instruksi jump dan call. Biasanya operand tersebut akan menuju ke suatu alamat yang telah diberi label sebelumnya.
Pengalamatan Bit
Pengalamatan bit adalah pengalamatan ketika operand menunjuk ke alamat pada RAM internal ataupun register fungsi khusus yang mempunyai kemampuan pengalamatan secara bit. Berdasarkan penulisannya, pengalamatan ini terdiri dari beberapa macam yaitu :
1. Langsung menuju ke alamat bit
Contoh :
Setb 0B0H
Perintah ini memberikan logika 1 pada bit di alamat B0H dengan pengalamatan secara bit.
2. Menggunakan operator titik
Contoh :
Setb P3.0
Perintah ini memberikan logika 1 pada bit ke 0 dari port 3, bit tersebut terletak di alamat B0H dengan pengalamatan secara bit.
3. Menggunakan lambang assembler secara standar
Contoh :
Setb RXD
Perintah ini memberikan logika 1 pada kaki RXD yang terletak pada bit ke 0 dari port 3. 4. Menggunakan lambang assembler secara bebas
contoh :
Penerima Bit P30
Setb Penerima Perintah ini memberikan logika 1 pada bit penerima yang sebelumnya didefinisikan sebagai bit P3.
Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255
Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255 ialah chip antarmuka 24 bit (3 port) yang dapat diprogram sesuai keinginan kita. PPI 8255 merupakan chip yang paling banyak digunakan untuk interfacing menggunakan port ISA komputer. PPI 8255 sering digunakan sebagai pengendali motor stepper, ADC/DAC, relay, dan rangkaian digital
lainnya yang digunakan untuk Sistem Akuisisi Data. Gambar 2.7. merupakan skema IC 8255 yang memiliki 40 pin. Perlu diingat bahwa pin gnd berada di pin 7 dan Vcc berada di pin 26.Ic sangat sensitive terhadap listrik statis. Arus keluaran IC ini sangat kecil, karena itu biasanya digunakan resistor pull-up agar dapat menyuplai arus lebih besar.
Gambar 7. Programmable Peripheral Interface (PPI) 82C55A
Berikut ini penjelasan mengenai tiap pin :
PA0-PA07
Merupakan port A yang terdiri dari 8 bit, dapat diprogram sebagai input atau output dengan metode bidirectional input/output.
PB0-PB07
Port B dapat diprogram sebagai input/output, tetapi tidak dapat digunakan sebagai port bidirectional.
PC0-PC07
Port C dapat diprogram sebagai input/output, bahkan dapat dipecah menjadi dua, yaitu CU (bit PC4-PC7) dan CL (bit PC0-PC3) yang dapat diprogram sebagai input/output. RD dan WR Sinyal kontrol aktif rendah ini dihubungkan ke 8255. Jika 8255 menggunakan desain periferal I/O maka IOR dan IOW bus sistem dihubungkan ke kedua pin ini.
RESET
Pin aktif tinggi ini digunakan untuk membersihkan Control Register. Ketika RESET diaktifkan, seluruh port diinisialisasi sebagai port input.
Pengaturan Control Word
Pengaturan control word bertujuan untuk menentukan fungsi dari setiap port pada PPI 8255. dengan menentukan data yang masuk pada pin D0 – D7, kita dapat menentukan fungsi dari port-port pada PPI 8255. Dengan fungsi masing - masing pin sebagai berikut :
Gambar 8. Pengaturan Control Word
Keypad
Keypad adalah rangkaian tombol yang berfungsi untuk memberi sinyal pada suatu rangkaian dengan menghubungkan jalur-jalur tertentu. Keypad terdiri dari beberapa macam berdasarkan jumlah tombol dan fungsinya. Pada sistem pengontrolan ini, digunakan keypad matriks 3 x 4 (12 saklar) dengan pin penghubung rangkaian berjumlah 7 buah.
Gambar 9. Tampilan Fisik Keypad 3 x 4
Ketujuh pin penghubung ini terbagi dua kelompok yaitu 4 buah pin sebagai input dan 3 buah lainnya sebagai ouput. Adapun maksud dari 7 pin I/O adalah untuk dijadikan kombinasi penghubungan pada rangkaian yang akan disambungkan dengan keypad ini.
Dimana dalam setiap penekanan satu tombol/saklar keypad maka terjadi kombinasi antara dua buah pin dalam pembacaan sinyalnya.
Gambar 10. Skematik Keypad 3 x 4
MODUL MIKRO
KONTROLLER
LATIHAN SOAL UKK TEORI
. Yang termasuk software menggambar rangkaian / circuit elektronika adalah adalah :
A. PLC simulator
B. Protel
C. Microsoft office
D. PCB Designer
E. Circuit Maker
2. Software yang cocok untuk menggambar simulasi rangkaian elektronika adalah :
A. Auto Cad
B. PCB Designer
C. Circuit Maker
D. PSPICE
E. Power Point 2003
3. Langkah – langkah menginstal software adalah
Kecuali :
A. Menyiapkan master program yang akan di instal.
B. Menyalakan PC.
C. Membuka dokumen file.
D. Mendownload software.
E. Memulai menginstal melalui intruksi ‘RUN’
4. Pada Software PCB Designer untuk menggambar tempat (dudukan) pin komponen disebut :
A. Pads
B. Zoom
C. Track
D. Save
E. File
5. Instruksi “LOAD” pada PLC (programmable logic controller ) terletak pada :
A. Akhir program.
B. Awal program.
C. Tengah-tengah program.
D. Out put.
E. Semua jawaban A,B,C,D salah.
6. Langkah – langkah melakukan perawatan peralatan elektronika sistem otomasi adalah, Kecuali :
A. Menyiapkan Form MR
B. Mengisi Form MR
C. Mengisi Jadwal MR
D. Menentukan pelaksanaan MR
E. Melepas semua bagian komponen peralatan elektronika system otomasi
7. Batas pelaksanaan pengujian peralatan elektronik setelah dilaksanakannya MR minimal harus :
A. 1 x 24 jam
B. 2 x 24 jam
C. 3 x 24 jam
D. 4 x 24 jam
E. Jawaban A dan B benar
8. Symbol pneumatic berikut ini merupakan control katup arah jenis…
A. 
Valve 5/2, Air and Spring return
B. Valve 5/3, Selenoid
C. Valve 5/2, Spring return
D. Valve 5/2, Selenoid
E. Valve 5/2, Air and Selenoid
9. Gambar berikut merupakan symbol dari…
A. 
Valve 5/2, Spring return
B. Valve 3/2, NO
C. Valve 4/2, spring return
D. Valve 4/3, solenoid
E. Valve 3/2 NC
10. Persamaan logika berikut Y = (A+B).C jika di nyatakan dalam Ladder diagram adalah :
A. B. C.
A B A B A B
C C C
D. E.
A B A B
C C
11. Satuan tekanan udara untuk suplay silinder pneumatic yang benar adalah…
A. Bar
B. Coloumb
C. Ohm
D. Joule
E. Coloumb / joule
12. Tegangan nominal untuk kawat penghantar NYM / NYAF berdiameter 1,5- - 35 adalah…
A. 230/400 V.
B. 220/230 V.
C. 320/300 V.
D. 230/330 V.
E. 230/450 V.
13. Sebuah motor DC mempunyai resistansi jangkar 0.5 ��Arus jangkar IA terukur 10 A pada tegangan jangkar 220 V. Jika besarnya kelipatan arus jangkar adalah 1.5 IA, berapakah resistansi starting yang diperlukan?
A. 14,2 Ohm
B. 12,4 Ohm
C. 41,2 Ohm
D. 21, 4 Ohm
E. 12,2 Ohm
14. 
Suatu diode dihubungkan seri dengan hambatan R=60 ohm dan sumber E=12 volt system diode D, R dan E membentuk suatu lup tertutup, apabila diode terbuat dari bahan SK Silikon, berapa arus didalam rangkaian untuk kondisi diode dianggap ideal.
A. 1 Ampere
B. 0,3 Ampere
C. 0,2 Ampere
D. 0,1 Ampere
E. 0,002 Ampere
15. Statement list untuk mengganti symbol Ledder NC pada pemrograman PLC dengan console yang benar adalah….
A. LD
B. AND LD
C. LD NOT
D. OR BLK
E. AND
16. Untuk membuka dan menyimpan file dokumentasi gambar skema elektronik, dapat dipilih file yang memiliki extensi …
A. file.exe
B. file.txt
C. file. pcb
D. file .doc
E. file.sch
17. Penghantar tembaga (Cu) berpenampang 1,5 mm2, panjang 50 m, tahanan jenis tembaga 0,0178Ω mm2/m. Hitung tahana penghantar tersebut
| Bahan penghantar | Ω.mm2 m |
Ω.mm2 |
| Alumunium (Al) Tembaga (Cu) Perak (Ag) Emas (Au) | 0,0278 0,0178 0,0167 0,022 | 36,0 56,0 56,0 45,7 |
Dimana
A. 0,56 Ω
B. 0,57 Ω
C. 0,056 Ω
D. 56 Ω
E. 567 Ω
18. Yang bukan merupakan fungsi kapasitor dalam rangkaian elektronika berikut ini adalah…
A. Sebagai penyimpan muatan
B. Meloloskan listrik DC
C. Sebagai filter signal input AC
D. Sebagai pembuang signal AC menuju ground ( bypass )
E. 
Penghantar listrik AC
19. 
Gambar disamping adalah symbol dari komponen elektronika …
A. DIODA
B. TRASISTOR
C. ZENER DIODA
D. RESISTOR
E. LED
20. Simbol pneumatic berikut ini merupakan katup control arah jenis…
A. Valve 5/2 single solenoid
B. 
Valve 3/2 single solenoid 4 2
C. Valve 5/2 double solenoid
D. Valve 3/2 double solenoid
E. 
Valve 4/2 single solenoid 5 3
21.
Gambar diatas merupakan skema power supply gelombang
A. Gelombang penuh
B. Setengah gelombang
C. Dua gelombang
D. Satu gelombang
E. Seperempat gelombang
22. Banyaknya muatan listrik yang mengalir pada kawat penghantar setiap detik disebut…
A. Kuat arus listrik
B. Resistansi
C. Daya hantar listrik
D. Beda potensial
E. Kerapatan listrik
23. 
8 7 6 5
Kaki / PIN out put pada IC NE 555 di tunjukan pada no …
1 2 3 4
A. 8
B. 3
C. 1
D. 4
E. 5
24. Untuk membuka password pada Console pada awal pemrograman PLC OMRON menekan tombol dibawah ini yang benar adalah….
A. 
CLR NOT CLR
B. 
SET CLR NOT
C. 
CLR MNTR NOT
D. 
SET MNTR CLR
E. 
CLR MNTR CLR
25. Pada programan PLC OMRON setiap program tersimpan secara otomatis untuk menghapus program dengan menekan tombol …….
A. 
CLR SET NOT RSET MNTR CLR
B. 
CLR SET NOT RSET MNTR CLR
C. 
CLR SET NOT RSET MNTR CLR
D. 
CLR SET NOT RSET MNTR CLR
E. CLR SET NOT RSET MNTR CLR
26. Diketahui sebuah rangkaian seri, dengan besar R1 = 2 Ohm, R2 = 3 Ohm , R3 = 4 Ohm dan Vs = 100 Volt. Berapa besar arus total yang mengalir pada rangkaian tersebut.…
A. 11,11 mA
B. 11,11 V
C. 11,11 mV
D. 11,11 A
E. 11 A
27. Jumlah arus yang masuk akan sama besarnya dengan jumlah arus yang keluar pada satu titik percabangan. ini merupakan bunyi dari hokum ………….
A. Ohm
B. Kirchoff.1.
C. Kirchoff.2.
D. Newton
E. Kekekalan Energi
28. Daya semu pada sebuah listrik disimbolkan dengan satuan ………………
A. Watt
B. Volt
C. Ampere
D. VA
E. KWH
29. Persamaan Aljabar boolean dari gerbang NAND adalah…………..
A. 
F = A+B
B. F = A+B
C. F = A. B
D. F = A. B
E. F = A . B
30. Tabel kebenaran dibawah ini adalah menunjukkan fungsi dari gerbang….
| A | B | F |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
- AND
- NAND
- NOR
- EX – OR
- EX – NOR
31. 
Logika kombinasi untuk aljabar booelen F = ( A . B ) + ( A . C ) adalah………….
A. A F1 B. A F1 C. A F1
B F3 B F3 B F3
C F2 C F2 C F2
D. A F1 E. A F1
B F3 B F3
C F2 C F2
32. Yang bukan merupakan fungsi dari Register adalah….
A. Menggeser data ke kanan
B. Menggeser data ke kiri
C. Penimbun sementara (Temporary memory, Temporary Storage)
D. Merubah data yang berjajar menjadi berderet atau sebaliknya
E. Merubah data yang acak menjadi berurutan
33. Hal-hal berikut yang harus diperhatikan dalam melakukan pekerjaan penyolderan yang sesuai dengan aturan K3 adalah….
A. Memegang langsung komponen yang akan disolder
B. Menggunakan sarung tangan karet.
C. Meniupkan udara pada saat disolder
D. Menggunakan kaca mata pelindung
E. Memakai masker saat menggunakan solder.
34. Faktor kualitas sebuah listrik disimbolkan dengan …………….
A. Kuat Arus
B. Besar Tegangan
C. Besar Hambatan
D. Penghantar
E. 
Cos
35. Undang-undang nomer berapa yang mengatur dalam keselamatan dan kesehatan kerja….
A. UU Keselamatan Kerja No.1 Tahun 1970-1
B. UU Keselamatan Kerja No.1 Tahun 1971-1
C. UU Keselamatan Kerja No.1 Tahun 1972-2
D. UU Keselamatan Kerja No.1 Tahun 1973-1
E. UU Keselamatan Kerja No.1 Tahun 1973-2
36. Yang bukan merupakan jenis kecelakaan akibat kelalaian bekerja dalam menggunakan solder listrik adalah….
A. Mengalami gangguan pernafasan akibat asap timah
B. Tersengat panas karena diletakkan disembarang tempat
C. Tersengat listrik akibat kulit kabel solder meleleh karena terkena panas ujung solder
D. Mengalami keracunan udara akibat asap timah solder
E. Menjadi terganggu penglihatanya.
37. Untuk mengambil symbol transistor dari “major device class” kita dapat memilih file……
A. Switchs
B. Diodes
C. Passive Component
D. Relays
E. Active Component
38. Menyimpan file gambar pada circuit maker Program dapat dilakukan dengan cara ……..
A. Memilih menu Save pada icon file
B. Memilih menu Save at pada icon file
C. Memilih menu Save pada icon edit
D. Memilih menu Save as pada icon edit
E. Memilih menu Revert pada icon file
39. Komponen pada mainboard yang berfungsi untuk menyimpan data pemrosesan yang sifatnya sementara dan akan hilang bila computer dimatikan adalah….
A. Memory ROM BIOS
B. Floppy Disk Drive
C. CD ROM
D. CD RAM
E. Flash Disk
40. Bus yang digunakan untuk membawa signal control dalam mengendalikan unit-unit lain pada system mikroprosessor adalah….
A. Bus Ekspansi
B. Bus PC
C. Bus Data
D. Bus Kontrol
Langganan:
Postingan (Atom)
