BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1. Mikrokontroler ATmega8535

BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1. Mikrokontroler ATmega8535
Mikrokontroller, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan microkomputer, hadir
memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi
semi konduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang
kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah
(dibandingkan microprocessor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera
industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggi
serta dalam bidang pendidikan.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi
(misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya), Microcontroller hanya bisa digunakan
untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya.
Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna
disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras
disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan Pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAMnya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar,
sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara, termasuk registerregister yang digunakan pada Microcontroller yang bersangkutan.
Microcontroller ATmega8535 merupakan salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Jenis
Microcontroller ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit
secara bersamaan.
Universitas Sumatera Utara
Pada prinsipnya program pada Microcontroller dijalankan bertahap, jadi pada program itu
sendiri terdapat beberapa set instruksi dan tiap instruksi itu dijalankan secara bertahap atau berurutan.
Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh microcontroller ATmega8535 adalah sebagai berikut :
1. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port
2. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit
3. Tiga buah timer counter,dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding.
4. CPU dengan 32 buah register.
5. EEPROM sebesar 512 byte.
6. Empat buah programable port I/O yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur I/O
7. Memori flash sebesar 8K bites system Self-progamable Flash
8. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika
9. Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi 16 MHz.
2.1.1. Konstruksi ATmega8535
Microcontroller ATmega8535 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1
kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 micro-fard dan resistor 10 kilo Ohm dipakai untuk
membentuk rangkaian riset. Dengan adanya rangkaian riset ini ATmega8535 otomatis diriset
begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24MHz dan kapasitor
30 mikro-farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan
kecepatan kerja Microcontroller.
Memori merupakan bagian yang sangat penting pada Microcontroller. Microcontroller memiliki
dua macam memori yang sifatnya berbeda.
Universitas Sumatera Utara
Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai
dengan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini dinamakan sebagai
memori program.
Random Access Memory (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk
menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut
sebagai memori data.
Ada berbagai jenis ROM. Untuk Microcontroller dengan program yang sudah baku dan
diproduksi secara massal, program diisikan kedalam ROM pada saat IC Microcontroller dicetak dipabrik
IC. Untuk keperluan tertentu Microcontroller menggunakan ROM yang dapat diisi ulang atau
Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PROM (PEROM). Dulu banyak UV-EPROM (Ultra
Violet Eraseable Programble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash
PEROM yang harganya jauh lebih murah.
Jenis memori yang dipakai untuk memori program ATmega8535 adalah flash PEROM, program
untuk mengendalikan Microcontroller diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan
sebagai ATmega8535 flash PEROM Programmer.
Memori data yang disediakan dalam chip AT*(S51 sebesar 128 kilo byte meskipun hanya kecil
saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup.
ATmega8 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmiter) yang biasa dipakai
untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakkan
berhimpitan dengan P1.0 dan P1.1. pada kaki nomor 2 dan 3, sehingga kalau sarana input/output
bekerja menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal
atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1/T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5,
sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/output paralel kalau T0 dan T1 dipakai.
Universitas Sumatera Utara
ATmega8 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal
interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dangan P3.2 dan P3.3
sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk
menerima sinyal interupsi.
Port1 dan 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya merupakan yang secara fisik merupakan
RAM khusus, yang ditempatkan di Special Function Register (SFR).
2.1.2. Pin-Pin pada Microcontroller ATmega8535
Deskripsi pin-pin pada Microcontroller ATmega8535 :
Gambar 2.1.2. IC Mikrokontroler ATmega8
VCC
Suplai tegangan digital. Besarnya tegangan berkisar antara 4,5 – 5,5V untuk ATmega8 dan 2,7 – 5,5V
untuk ATmega8L.
Universitas Sumatera Utara
GND
Ground. Referensi nol suplai tegangan digital.
PORTB(PB7..PB0)
PORTB adalah port I/O dua-arah (bidirectional) 8-bit dengan resistor pull-up internal yang dapat dipilih.
Buffer keluaran port ini memiliki karakteristik yang simetrik ketika digunakan sebagai source ataupun
sink. Ketika digunakan sebagai input, pin yang di pull-low secara eksternal akan memancarkan arus jika
resistor pull-up-nya diaktifkan. Pin-pin PORTB akan berada pada kondisi tri-state ketika RESET aktif,
meskipun clock tidak running.
PORTC(PC5..PC0)
PORTC adalah port I/O dua-arah (bidirectional) 7-bit dengan resistor pull-up internal yang dapat dipilih.
Buffer keluaran port ini memiliki karakteristik yang simetrik ketika digunakan sebagai source ataupun
sink. Ketika digunakan sebagai input, pin yang di pull-low secara eksternal akan memancarkan arus jika
resistor pull-up-nya diaktifkan. Pin-pin PORTC akan berada pada kondisi tri-state ketika RESET aktif,
meskipun clock tidak running.
PC6/RESET
Jika Fuse RSTDISBL diprogram, maka PC6 berfungsi sebagai pin I/O akan tetapi dengan karakteristik yang
berbeda dengan PC5..PC0. Jika Fuse RSTDISBL tidak diprogram, maka PC6 berfungsi sebagai masukan
Reset. Sinyal LOW pada pin ini dengan lebar minimum 1,5 mikrodetik akan membawa mikrokontroler ke
kondisi Reset, meskipun clock tidak running.
PORTD(PD7..PD0)
PORTD adalah port I/O dua-arah (bidirectional) 8-bit dengan resistor pull-up internal yang dapat dipilih.
Buffer keluaran port ini memiliki karakteristik yang simetrik ketika digunakan sebagai source ataupun
sink. Ketika digunakan sebagai input, pin yang di pull-low secara eksternal akan memancarkan arus jika
Universitas Sumatera Utara
resistor pull-up-nya diaktifkan. Pin-pin PORTD akan berada pada kondisi tri-state ketika RESET aktif,
meskipun clock tidak running.
RESET
Pin masukan Reset. Sinyal LOW pada pin ini dengan lebar minimum 1,5 mikrodetik akan membawa
mikrokontroler ke kondisi Reset, meskipun clock tidak running. Sinyal dengan lebar kurang dari 1,5
mikrodetik tidak menjamin terjadinya kondisi Reset.
AVCC
AVCC adalah pin suplai tegangan untuk ADC, PC3..PC0, dan ADC7..ADC6. Pin ini harus dihubungkan
dengan VCC, meskipun ADC tidak digunakan. Jika ADC digunakan, VCC harus dihubungkan ke AVCC
melalui low-pass filter untuk mengurangi noise.
AREF
Pin Analog Reference untuk ADC.
ADC7..ADC6
Analog input ADC. Hanya ada pada ATmega8 dengan package TQFP dan QFP/MLF.
Port 3 (Pin 10 – pin 17)
Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin
masing-masing, yaitu sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Nama pin
Fungsi
P3.0 (pin 10)
RXD (Port input serial)
P3.1 (pin 11)
TXD (Port output serial)
P3.2 (pin 12)
INTO (interrupt 0 eksternal)
P3.3 (pin 13)
INT1 (interrupt 1 eksternal)
P3.4 (pin 14)
T0 (input eksternal timer 0)
P3.5 (pin 15)
T1 (input eksternal timer 1)
P3.6 (pin 16)
WR (menulis untuk eksternal data memori)
P3.7 (pin 17)
RD (untuk membaca eksternal data memori)
Tabel 2.1. Fungsi Pin Pada ATmega8535
RST (pin 9)
Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.
ALE/PROG (pin 30)
Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses
memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama memprogam Flash.
Universitas Sumatera Utara
PSEN (pin 29)
Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal.
EA (pin 31)
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang
ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk
menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan
mendapat tegangan 12 Volt.
XTAL1 (pin 19)
Input untuk clock internal.
XTAL2 (pin 18)
Output dari osilator.
.2.2.
Komponen-Komponen Pendukung
2.2.1. Resistor
Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir.
Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable R esistor Dan
umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari
material yang lain.
Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak
emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan–bahan tersebut
menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang
Universitas Sumatera Utara
konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar
menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator.
2.2.2. Fixed Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus
yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan
umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil
dengan dua kaki tembaga dikiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang
kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya
dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar menufaktur yang dikeluarkan oleh ELA
(Electronic Industries Association)
Gambar 2.9. Resistor karbon
WARNA
GELANG I
GELANG II
GELANG III
GELANG IV
Hitam
0
0
1
-
Coklat
1
1
10
-
Universitas Sumatera Utara
Merah
2
2
100
-
Jingga
3
3
1000
-
Kuning
4
4
10000
-
Hijau
5
5
100000
-
Biru
6
6
1000000
-
Violet
7
7
10000000
-
Abu-abu
8
8
100000000
-
Putih
9
9
1000000000
-
Emas
-
-
0,1
5%
Perak
-
-
0,01
10%
Tanpa Warna
-
-
-
20%
Tabel 2. Gelang Resistor
Resitansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna
coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada bahan resistor yang
paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang keempat
agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi
dari resitor tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya adalah
membaca nilai resistansinya.
Universitas Sumatera Utara
Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang (tidak termasuk
gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang
(tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan
besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor penggalinya.
2.2.3. Variable Resistor
Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan
variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan
untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkan yang kedua adalah semi-fixed resistor.
Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari
semi-fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll.
Ada beberapa model pengaturan nilai Variable resistor, yang sering digunakan adalah dengan
cara nya terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus
diputar berkali – kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan
“Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers”.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10. Potensio meter
Pada gambar 2.10 di atas untuk bentuk 3 biasanya digunakan untuk volume kontrol.
Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya di pasang pada PCB (Printed
Circuit Board). Sedangkan bentuk 1 dpotentiometers. Ada 3 tipe didalam perubahan nilai dari
resistor variabel, perubahan tersebut dapat dilihat pada gambar 2.11.
Gambar 2.11. Grafik Perubahan nilai pada potensiometer
Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi
ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini
sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan
suara dengan volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang
keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “Audio Taper” potensiometer. Untuk tipe B perubahan
resistansinya adalah linier dan cocok digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value
adjustment in circuit, dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dati tipe A.
Universitas Sumatera Utara
2.2.4.
Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur
sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik.
Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain.
Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan
mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan
negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju
ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif
karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama
tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya. Di alam bebas phenomena kapasitor terjadi pada
saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif diawan.
dielektrik
Elektroda
Elektroda
Gambar 2.12. Skema kapasitor.
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu
sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah
pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang
Universitas Sumatera Utara
digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi
listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran
arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah
dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan ini.
2.2.5. Electrolytic Capacitor (ELCO)
Gambar 2.13. Electrolytic Capacitor (ELCO)
Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane oksidasi
yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua
kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati – hati di dalam pemasangannya pada rangkaian,
jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan “MELEDAK”.
Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan
pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan
tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt,
berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt.
Universitas Sumatera Utara
2.2.6.
Ceramic Capacitor
Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi
seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan
untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk
rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya
tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.
Gambar 2.14. Ceramic Capacitor
Universitas Sumatera Utara
2.2.7. Nilai Kapasitor
Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode yang tertera pada
badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya
telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang
lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan
angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang
terakhir berfungsi untuk menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.
Tabel 1. Nilai Kapasitor
Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya adalah 47 + 104
= 470.000 pF = 0.47µF sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor
adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).
Universitas Sumatera Utara
2.2.8.
Transistor
Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu
disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua
buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah
satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda
sehingga menghasilkan transistor NPN.
Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon
dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan :
1. Transistor germanium PNP
2. Transistor silikon NPN
3. Transistor silikon PNP
4. Transistor germanium NPN
Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak panah yang terdapat di
dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.
C
C
B
B
E
NPN
E
PNP
Gambar 2.15. sombol tipe transistor
Keterangan :
Universitas Sumatera Utara
C = kolektor
E = emiter
B = basis
Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan
memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada
karakteristik transistor.
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan
nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan
kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0
sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam
keadaan on seperti pada gambar 2.16
Vcc
Vcc
IC
RB
VB
VCE
IB
R
Saklar On
VBE
Gambar 2.16. Transistor sebagai Saklar ON
Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari
besar arus basis agar transistor saturi adalah :
I max =
Vcc
……………………………………………..…………….(2.1)
Rc
Universitas Sumatera Utara
hfe . I B =
IB =
Vcc
………………………………………….…………….(2.2)
Rc
Vcc
………………………………………………………….(2.3)
hfe . Rc
Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah :
IB =
VB − VBE
……………………………………………………….(2.4)
RB
VB = IB . RB + VBE…………………………………………………..(2.5)
VB =
Vcc . R B
+ VBE …………………………………………………(2.5)
hfe . Rc
Jika tegangan VB telah mencapai VB =
Vcc . R B
+ VBE , maka transistor akan saturasi, dengan Ic
hfe . Rc
mencapai maksimum.
Gambar 2.16 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan VCE (sat) adalah harga VCE
pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi tepatnya ditentukan pada lembar data. Biasanya
VCE (sat) hanya beberapa perpuluhan volt, walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa
melebihi 1 volt. Bagian dibawah knee pada gambar 2.17 dikenal sebagai daerah saturasi.
IC
Penjenuhan (saturation)
Vcc
Rc
IB > IB (sat)
IB = IB (sat)
IB
Titik Sumbat (Cut off)
IB = 0
VCE
Gambar 2.17. Karakteristik daerah saturasi pada transistor
Universitas Sumatera Utara
Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama
dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open).
Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada
kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke
emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off
seperti gambar dibawah ini.
Vcc
Vcc
IC
RB
VB
VCE
IB
R
Saklar Off
VBE
Gambar 2.18.Transistor Sebagai Saklar OFF
Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama dengan tegangan kerja
transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :
IB =
IC
……………………………………………………………(2.6)
hfe
IC = IB . hfe ….………………………………………………………(2.7)
IC = 0 . hfe ………..…………………………………………………(2.8)
IC = 0 ………………………………………………………………..(2.9)
Hal ini menyebabkan VCE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus :
Vcc
= Vc + VCE …………..…………………………………………(2.10)
VCE
= Vcc – (Ic . Rc) …..……………………………………………(2.11)
VCE
= Vcc …..………………………………………………………(2.12)
Universitas Sumatera Utara
2.3.
Bahasa Assembly MCS-51
Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89C4051 adalah bahasa
assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi,
antara lain yaitu :
1. Instruksi MOV
Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu.
Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.
Contoh pengisian nilai secara langsung
MOV R0,#20h
Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).
Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai.
Contoh pengisian nilai secara tidak langsung
MOV 20h,#80h
...........
............
MOV R0,20h
Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0
(R0).
Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat.
Universitas Sumatera Utara
2. Instruksi DJNZ
Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register
tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh ,
MOV R0,#80h
Loop:
...........
............
DJNZ R0,Loop
............
R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada
baris berikutnya.
3. Instruksi ACALL
Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :
.............
ACALL TUNDA
.............
TUNDA:
.................
4. Instruksi RET
Universitas Sumatera Utara
Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah
instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,
ACALL TUNDA
.............
TUNDA:
.................
RET
5. Instruksi JMP (Jump)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh,
Loop:
.................
..............
JMP Loop
6. Instruksi JB
(Jump if bit)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud
berlogika high (1). Contoh,
Loop:
JB P1.0,Loop
.................
Universitas Sumatera Utara
7. Instruksi JNB
(Jump if Not bit)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud
berlogika Low (0). Contoh,
Loop:
JNB P1.0,Loop
.................
8. Instruksi CJNZ
(Compare Jump If Not Equal)
Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai
tertentu. Contoh,
Loop:
................
CJNE R0,#20h,Loop
................
Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama
dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya..
9. Instruksi DEC (Decreament)
Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1.
Contoh,
MOV R0,#20h
R0 = 20h
................
Universitas Sumatera Utara
DEC R0
R0 = R0 – 1
.............
10. Instruksi INC (Increament)
Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1.
Contoh,
MOV R0,#20h
R0 = 20h
................
INC R0
R0 = R0 + 1
.............
11. Dan lain sebagainya
2.4.
Software 8051 Editor, Assembler, Simulator
Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah
editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator. Tampilannya seperti di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.19. 8051 Editor, Assembler, Simulator
Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble (di-compile). Pada saat diassemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu
berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus
diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi.
Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan
heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah
yang akan dikirimkan ke mikrokontroller.
2.5.
Software Downloader
Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software
ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya seperti gambar di bawah
ini:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.20. ISP- Flash Programmer 3.a
Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file heksadesimal
dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke
mikrokontroller.
2.6.
Dioda
Dioda adalah jenis vacuum tube yang memiliki dua buah elektroda.
Dioda tabung pertamakali diciptakan oleh seorang ilmuan inggris yang bernama
Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.22. Struktur Dioda
Struktur dan skema dari dioda dapat dilihat pada gambar diatas.
Pada dioda, plate diletakkan pada posisi mengelilingi katoda sedangkan heater di sisipkan di dalam
katoda. Elektron pada katoda yang di panaskan oleh heater akan bergerak dari katoda menusju plate.
Untuk dapat memahami bagaimana cara kerja dioda kita dapat meninjau 3 situasi sebagai berikut:
1. Dioda diberi tegangan nol.
2. Dioda diberi tegangan negatif.
3. Dioda diberi tegangan positif.
2.6.1.
Karakteristik Dioda
Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah di
gunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus
benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang
di catu.
Universitas Sumatera Utara
Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian
elektronika, karna bentuknya sangat sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam
rangkaian dioda, diantaranya : penyearah gelombang setengah (Half-Wafe Recifier), penyearah
gelombang penuh(Full-Wave Recifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper)
maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier).
Lambang dioda seperti anak panah pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir
dari sisi P ke sisi N.
Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain :
 Dioda germanium
 Dioda silikon
 Dioda selenium
 Dioda zener
 Dioda cahaya (LED)
Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor.
Universitas Sumatera Utara