Sistem Mikroprosesor Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

MIKROKONTROLERArsitektur Mikrokontroler AT89S51

Ringkasan Pendahuluan Mikrokontroler

• Mikrokontroler = µP + Memori (RAM & ROM) +I/O Port + Programmable IC

• Mikrokontroler digunakan sebagai komponenpengendali

• Mikrokontroler digunakan untuk 1 tujuan (singlepurpose)

• Aplikasi mikrokontroler: dunia industri, kontrolproses, instrumentasi, home applications,robotika, dll

• Materi Mikrokontroler 8051 Atmel 89S51SAP

Outline

• Spesifikasi Mikrokontroler AT89S51• Diagram Blok• Deskripsi Pin• Port I/O

Spesifikasi Mikrokontroler AT89S51

• Kompatibel dengan produk MCS-51.• 4K Byte flash memori yang dapat diprogram dan

dihapus.• Catu tegangan sebesar 4V – 5,5V.• Frekuensi operasi dari 0 Hz – 33 MHz.• 128 Byte RAM internal.• 32 jalur I/O yang dapat diprogram (P0-P3).• Dua buah Timer/Counter 16 bit.• Lima vektor interupsi.• Port serial (UART) full duplex.

Diagram Blok

Diagram Pin

ControlBus

Port 0

Port 2

VCC

Port 3

Port 1

Reset

OscillatorGround

Control Bus

PSENProgram Store Enable, digunakan untuk mengaksesprogram memori eksternal. Biasanya pin inidikoneksikan dengan pin OE pada EPROM.

ALE/PROGPin ini berfungsi untuk me-latch low byte alamatpada saat mengakses memori eksternal. Sedangsaat flash programming (PROG) berfungsi sebagaipulsa input.

EA / VPPJika EA=1 maka mikrokontroler akan melaksanakaninstruksi dari ROM internalJika EA=0 maka mikrokontroler akan melaksanakaninstruksi dari ROM eksternal

RSTMerupakan pin untuk memberikan sinyal reset padamikrokontroler. Pulsa dari low ke high akan meresetmikrokontroler

Port I/O

Port 0Port 0 merupakan port paralel 8 bit dua arah (bi-directional)yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan.Port 0 juga memultipleks alamat dan data jika digunakanuntuk mengakses memori eksternal

Port 1Port 1 merupakan port paralel 8 bit bi-directional denganinternal pull-up.Port 1 juga digunakan dalam proses pemrograman (InSystem Programming) P1.5 MOSI; P1.6 MISO ; P1.7 SCK

Port 2Port 2 merupakan port paralel 8 bit bi-directional denganinternal pull-up.Port 2 akan mengirim byte alamat jika digunakan untukmengakses memori eksternal.

Port 3Port 3 merupakan port paralel 8 bit bi-directional denganinternal pull-up.Port 3 juga bisa difungsikan untuk keperluan khusus

Fungsi Khusus Port 3

PIN FUNGSI ALTERNATIFP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

RXD (port input serial)TXD (port output serial)INT0 (interrupt eksternal 0)INT1 (interrupt eksternal 1)T0 (input eksternal timer 0)T1 (input eksternal timer 1)WR (strobe penulisan data eksternal)RD (strobe pembacaan data eksternal)

Fungsi Pin Lain

VCC

Sumber tegangan, dapat menggunakansumber tegangan dari +2,5 V – 6 V,biasanya menggunakan sumber tegangan+5 V

GND Ground

XTAL1Merupakan input untuk amplifier osilatorinverting dan input untuk rangkaian clockinternal

RSTMerupakan keluaran dari amplifier osilatorinverting.

Perancangan Rangkaian Minimum

• Rangkaian minimal yang harus ada agarmikrokontroler dpt bekerja.

• Komponen Yg Harus Ada– CPU– Memori Program (ROM)– Memori Data (RAM)– Port I/O– Pewaktuan CPU (Crystal 4-24 MHz)– Reset– Power Supply (5 Volt)– EA, VPP dihubungkan ke VCC

Internal (Sudah AdaDalamMikrokontroler)

Eksternal

Pewaktuan CPU (Crystal)

• Mikrokontroler 8951 memiliki osilator internalbagi sumber clock CPU.

• Untuk menggunakan osilator internal diperlukankristal antara XTAL1 dan XTAL 2 dan sebuahkapasitor ground.

• Untuk kristalnya dapat digunakan frekuensi dari4 sampai 24 MHZ.

• Sedang untuk kapasitor dapat bernilai 20 pFsampai 40 pF.

• Bila menggunakan clock eksternal rangkaiandihubungkan seperti berikut :

Rangkaian Oscilator

Siklus Mesin

• Dalam mikrokontroler dikenal istilah MachineCycle (MC) / Siklus Mesin, dimana :

1 MC = 6 state = 12 periode clock• Jika frekuensi crystal yang digunakan adalah 12

MHz maka 1 MC = 12/frekuensi crystal = 12/12MHz =1uS

Waktu Eksekusi

• Waktu eksekusi sebuah instruksi olehmikrokontroler tergantung dari jenis instruksidan frekuensi clock yang digunakan.

• Setiap instruksi memiliki panjang byte danjumlah siklus yang berbeda.

• Byte instruksi (Byte) menandakan jumlah lokasimemori yang dipakai

• Siklus instruksi (Cycle) menandakan jumlahmachine cycle yang dibutuhkan.

• Waktu eksekusi dapat dihitung dengan rumus :

Waktu Eksekusi

Dimana :Tinst : Waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi1 instruksi (Secon)C : Jumlah machine cycle

Waktu Eksekusi

Contoh :Diketahui sebuah mikrokontroler dengan frekuensi crystal

12 MHz. Berapakah waktu yang diperlukan untukmengeksekusi perintah berikut ini?

Mov A,#30hJawab :Dari lembaran data 8051 Operational Code Mnemonics

diketahui bahwa instruksi dengan formatMov A,#n adalah instruksi dengan Byte = 1 dan Cycle = 1Maka : Tinst = (1x12)/12MHz=1uS

Contoh Opcode (Operational Code Mnemonics)

Reset

Mengapa Perlu Reset?• Saat power dinyalakan, instruksi yang pertamakali dieksekusi oleh

mikrokontroler adalah instruksi yang tersimpan pada address0000h.

• Agar Program Counter (PC) dapat menunjuk address 0000h padasaat awal maka mikrokontroler perlu di-reset.

• Caranya adalah dengan memberikan pulsa high pada pin Resetselama minimal 2 machine cycle ( jika f crystal = 12 MHz maka 2MC= 2uS).

• Setelah itu baru diberikan pulsa low. Kondisi ini dapat dipenuhidengan memasang rangkaian RC yang akan mensuplai teganganVcc ke pin 9 selama kapasitor mengisi muatan / charging.

• Konstanta waktu pengisian dapat dihitung dengan mengalikan nilaiR dan C.

• Pada rangkaian dibawah adalah : T=R.C = (8K2).(10uF) = 82mS.Setelah kapasitor terisi, maka pin 9 akan low.

Rangkaian Reset

Rangkaian Minimum

Tombol push buttondipasang agar pada saatrunning Mikrokontroler dapatjuga di-reset.Pin EA / External Accessharus dihubungkan ke +5Vagar mikrokontroler dapatmengambil byte instruksidari ROM internalmikrokontroler.

Untuk Pertemuan Minggu Depan

• Baca dan pahami Arsitektur MikrokontrolerAT89S51

• Mengulang sekilas pelajaran hari ini• Mempunyai Modul Rangkaian AT89S51• Baca dan pahami mengenai Organisasi Memori

Mikrokontroler AT89S51