TELEPON, MIKROKONTROLER AT89C51

BAB II
TELEPON, MIKROKONTROLER AT89C51
DAN KOMPONEN PENDUKUNG
2.1 Sistem Telepon
Percakapan telepon akan dapat dilakukan bila di tempat tersebut sudah
tersedia sarana (alat percakapan) telepon. Peralatan yang sangat dominan untuk
berlangsungnya suatu percakapan telepon adalah :
1. Pesawat telepon
2. Saluran (kawat / kabel)
3. Sentral telepon
Dalam percakapan telepon, antara pengirim dan penerima dapat saling
mendengar dan menjawab secara langsung. Dalam istilah komunikasi sistem ini
dikenal dengan nama sistem komunikasi full duplex.
2.1.1 Sentral Telepon
Tujuan diadakannya sentral telepon adalah untuk menyederhanakan jaringan
telepon point to point yang tidak efisien dan tidak ekonomis. Di dalam sentral, ujung-
ujung saluran pelanggan tidak dihubungkan satu dengan yang lain secara permanen,
tetapi hanya pada saat-saat yang diperlukan saja. Dengan demikian fiingsi dari suatu
sentral telepon adalah menyambungkan dua buah pesawat telepon pelanggan pada
saat-saat yang diperlukan. Apabila sudah tidak diperlukan lagi (hubungan telah
selesai) maka hubungan tersebut akan segera diputuskan oleh sentral telepon.
Suatu sentral telepon secara garis besar terdiri dari tiga komponen utama :
a.
Switching Unit
Berfungsi sebagai pembentuk jalan hubungan dari satu bagian ke bagian yang
Iain. Dalam sentral telepon manual, komponen ini berupa tali utas sambung atau
cord.
b.
Control Unit.
Merupakan bagian yang mengendalikan tujuan kemana suatu percakapan
diarahkan, sesuai dengan informasi atau data yang diterima, kemudian unit ini
memberikan perintah kepada switching unit untuk bekerja. Dalam sentral manual
yang berfungsi sebagai control unit adalah operatornya.
c.
Supervisory Unit
Bagian ini memberikan tanda atau sinyal datangnya suatu panggilan dan
sinyal saat percakapan selesai.
2.1.2 PirantiDial
Untuk melakukan panggilan dalam hubungan telepon dikenal dua macam alat
dial yaitu roda pilih (rotary dial) dan tombol tekan (push button).
a. Roda pilih (rotary dial)
Roda pilih ini terdapat pada pesawat telepon otomat model biasa. Fungsi roda
pilih untuk membentuk pulsa-pulsa (impuls) berupa arus searah yang terputus-putus.
Dengan cara memutar roda pilih berarti pelanggan telah mengirim sinyal kepada
sentral telepon, sehingga peralatan sentral bekerja.
b. Tombol tekan (push button)
Alat dial pada pesawat telepon yang menggunakan tombol tekan bekerja lebih
cepat jika dibandingkan dengan roda pilih. Tombol tekan ini memakai prinsip DTMF
(Dual Tone Multi Frekuensi).Salah satu metode yang banyak digunakan untuk
mengirimkan sinyal dialing ke sentral telepon adalah metode pengiriman sinyal nada.
Sinyal nada ini merupakan kombinasi beberapa frekuensi (multifrequency).
Salah satu metode yang banyak digunakan untuk mengirimkan sinyal dialing
ke sentral telepon adalah metode pengiriman sinyal nada. Sinyal nada ini merupakan
kombinasi beberapa frekuensi (multifrequency).
2.2 Opto Coupler
Opto Coupler adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk
memasangkan suatau rangkaian dengan rangkaian lain, dimana tegangan antara
rasngkaian satu dengan rangkaian yang kedua berbeda jauh. Gambar dibawah
menunjukkan sebuah LED menggerakkan sebuah phototransistor. Ini merupakan
suatu optocoupler yang jauh lebih sensitive daripada LED-photodioda. Setiap
perubahan Vs menghasilkan perubahan pada arus LED, yang merubah arus melalui
phototransistor. Sebaliknya, ini menghasilkan suatu perubahan tegangan pada
terminal kolektor-emitor. Karena itu, tegangan sinyal dikopel dari rangkaian input ke
rangkaian output.
Keuntungan besar dari optocoupler adalah adanya isolasi listrik
antara
rangkaian input dan output. Dinyatakan dengan cara lain, bahwa common untuk
rangkaian input berbeda dengan common untuk rangkaian output. Karena itu tidak
ada bagian yang konduktif antara dua rangkaian tersebut.
1
2
Gambar 2.1. Opto Coupler
2.3. Transistor
Transistor merupakan komponen seraikonduktor yang dapat digunakan untuk
memperkuat sinyal listrik, sebagai saklar elektronik dan Iain-lain. Prinsip kerja
transistor adalah arus bias base-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektoremiter. Bagian penting berikutnya adalah bagaimana caranya memberi arus bias yang
tepat sehingga transistor dapat bekerja optimal
2.3.1. Arus bias
Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu
rangkaian CE (Common Emitter), CC (Common Collector) dan CB (Common Base).
Namun saat ini akan lebih detail dijeiaskan bias transistor rangkaian CE. Dengan
menganalisa rangkaian CE akan dapat diketahui beberapa parameter penting dan
berguna terutama untuk memilih transistor yang tepat untuk aplikasi tertentu. Tentu
untuk aplikasi pengolahan sinyal frekuensi audio semestinya tidak menggunakan
transistor power.
2.3.2. Arus Emiter
Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu titik
akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Jika teorema tersebut diaplikasikan
pada transistor, maka hukum itu menjelaskan hubungan :
Ie = Ic + Ib
(1)
Gambar 2.2 arus emitor
Persamanaan (1) tersebut mengatakan arus emiter Ie adalah jumlah dari arus
kolektor Ic dengan arus base Ib. Karena arus Ib sangat kecil sekali atau disebutkan Ib
« Ic, maka dapat di nyatakan : Ie - Ic
(2)
2.3.3. Common Emitter (CE)
Rangkaian CE adalah rangkain yang paling sering digunakan untuk berbagai
aplikasi yang mengunakan transistor. Dinamakan rangkaian CE, sebab titik ground
atau titik tegangan 0 volt dihubungkan pada titik emiter.
Gambar 2.3. Rangkaian CE
2.3.4. Transistor Sebagai Switch
Disamping digunakan
sebagai
penguat
sinyal,
transistor juga
dapat
digunakan sebagai switch. Pengertian dasar dari rangkaian pensaklar (switching)
adalah perubahan keadaan yang diskrit. Perubahan keadaan ini dapat disebabkan oleh
perubahan tegangan, perubahan arus dan dapat juga disebabkan oleh keduanya. Dua
keadaan dasar dari rangkaian transistor adalah on dan keadaan off. Pada keadaan off,
transistor seperti sebuah switch tertutup artinya transistor berada pada titik saturasi
yang bergerak dari kolektor ke emitor. Jika pada keadaan on maka transistor seperti
sebuah switch terbuka artinya transistor dalam keadaan cut off.
Apabila diberi
tegangan input maka didapatkan arus basis lebih kecil atau sama dengan Ic(saturasi)
dalam hal ini titik kerja Q berada pada ujung atas garis beban DC (gambar 2.4.a) dan
transistor bekerja sebagai switch tertutup.
Sebaliknya jika tidak diberi tegangan input maka didapatkan arus basis nol.
Dalam hal ini titik kerja Q berada pada ujung bawah garis beban DC (gambar 2.4.b).
dan transistor bekerja sebagai switch terbuka.
Ib =
VBB - VBE
■(3)
RB
= 0,48 mA
switch
Vcc/
tertutup
Re
Re
switch
terbuka
(a)
(b)
VCE
Gambar 2.4. a Rangkaian Switching Transistor
b. Garis beban DC
2.4. DTMF Dekoder MT8870
IC DTMF tipe MT 8870 merupakan salah satu IC DTMF dekoder yang
mempunyai daya guna tinggi. MT8870 ini merupakan sebuah penerima DTMF yang
bandsplit filter dan fungsi dekoder.
Fungsi operas! MT8870 seperti pada gambar 2.5, terdapat sebuah bandsplit
filter yang berfiingsi memisahkan antara frekuensi rendah dan frekuensi tinggi dan
sebuah dekoder digital yang menyeleksi frekuensi dan waktu durasi sebelum
melewatkan 4-bit kode ke bus keluaran.
Frekuensi rendah dan tinggi oleh dial tone yang menggunakan kapasitor
bandpass filter yang cocok untuk frekuensi rendah dan tinggi. Dekoder menggunakan
teknik penghitung digital uintuk mencari frekuensi batas dan untuk menyeleksi
standar frekuensi DTMF yang cocok. Dekoder ini mendeteksi dan mengkodekan
semua
nada
16
diminimumkan
DTMF
menjadi
4-bit
biner.
Komponen
eksternal
dapat
karena tersedianya sebuah input amplifier differensial, clock
generator, latched three-state interface bus didalam IC MT8870 ini.
Vdd
Vbs
VRef
INH
PWDN
VHet
Buffer
FT"
CHIP
CHIP
C-OWE
BUS
R
Q1
HIGH
GROUP
IN-
CODE
FILTER
CONVERTER
02
AND
LATCH
INLOW
GROUP
1—
FILTER
a*
STEERING
LOOIC
osc
osc
1
2
StfGt
EST
OE
STD
Gambar2.5 Blok Diagram IC MT8870
DTMF mempakan dua buah nada frekuensi yang berbeda dan dikombinasikan
secara silang untuk mewakili 16 sandi. MT 8870 adalah sebuah DTMF dekoder yang
beriungsi untuk mengubah sinyal input DTMF menjadi suatu kombinasi sinyal biner,
4-bit
yang
menggambarkan
karakter
yang
dikirim
melalui
tersebut,kombinasi dari data tersebut dapat dilihat pada tabel 1
10
sinyal
DTMF
Tabel 1 kode DTMF Dekoder
Sandi
OE
Q4
Q3
Q2
Qi
Frek.Row
Frek. column
1
1
0
0
0
i
697 Hz
1209 Hz
2
1
0
0
1
0
697 Hz
1336 Hz
3
1
0
0
1
1
697 Hz
1477 Hz
4
1
0
1
0
0
770 Hz
1209 Hz
5
1
0
1
0
]
770 Hz
1336 Hz
6
1
0
1
1
0
770 Hz
1477 Hz
7
1
0
1
1
1
852 Hz
1209 Hz
8
1
1
0
0
0
852 Hz
1336 Hz
9
1
1
0
0
1
852 Hz
1477 Hz
0
1
1
0
1
0
941 Hz
1336 Hz
*
1
1
0
1
1
941 Hz
1209 Hz
#
1
1
1
0
0
941 Hz
1477 Hz
A
1
1
1
0
1
697 Hz
1633 Hz
B
1
1
1
1
0
770 Hz
1633 Hz
C
]
1
1
1
1
852 Hz
1633 Hz
D
1
0
0
0
0
941 Hz
1633 Hz
2.4.1 Konfigurasi Input Diferensial
Konfigurasi input dari MT8870 terdiri dari input diferensial Op-Amp dan
outputnya serta sumber bias (Vref) yang digunakan untuk memberikan bias ke input
non-inverting pada tegangan
%
Vdd.
Output
Op-Amp (gain
select) dapat
dihubungkan ke sebuah jaringan umpan balik untuk menentukan penguatan dari Op-
11
Amp itu sendiri. Rangkaian lengkap dari DTMF Dekoder dapat dilihat pada gambar
2.6.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
IN +
VOD
IN -
St/Gt
GS
ESt
Vref
stD
IC
Q4
IC
Q3
OSC 1
Q2
OSC2
Q1
VSS
OE
ia
17
16
11
14
13
12
10
Gambar 2.6. Konfigurasi Pin IC DTMF Dekoder MT8870
2.4.2. Deskripsi Pin IC MT8870
Deskripsi pin IC MT8870 dapat dilihat pada tabel 2.4b
Tabel 2. Deskripsi pin IC MT8870
Pin
Kode
Deskripsi
1
IN +
Non-Inverting Op-amp
2
IN
Inverting Op-amp
3
GS
Gain select dihubungkan dengan pin 2 untuk menentukan penguatan
Op-amp internal.
12
Tabel 2. Lanjutan
Fin
Kode
Deskripsi
4
Vref
Reference Voltage (output) secara nominal berharga V2 Vdd dan
dihubungkan dengan pin 1
s
IC
Internal Connection dihubungkan ke Vss
6
IC
Internal connection dihubungkan Vss.
7
OSC1
Clock (Input )8
8
OSC2
Clock (output) sebuah oscillator kristal 3,579 MHz dihubungkan
untuk ,melengkapi rangkaian osilator jam internal.
9
Vss
Negatif Power Supply (input)
10
OE
Output Enable (input).Logika tinggi
pada pin akan menyebabkan
output Q1-Q4 berubah keadaan berimpedansi tinggi
11-
Q1-Q4
14
Three State Data (output). Apabila TOE berlogika tinggi akan berisi
data dari pasangan nada terakhir yang diterjemahkan .berimpedansi
tinggi.
IS
StD
Delayed Steering (output) membersihkan logika tinggi jika pasangan
nada yang diterima valid dan latch output telah di update kembali
menjadi rendah apabila tegangan di pin 17 jaruh dibawah Vtst
1b
ESt
Early Steering (output). Memberikan logika tinggi jika rangkaian
digital algorithm telah mendeteksi pasangan nada yang valid. Kembali
menjadi rendah jika nada yang dideteksi di hilang atau terdapat
pasangan nada yang tidak valid.
13
Tabel 2. Lanjutan
Pin
Kode
Deskripsi
17
St/Gt
Steering input/Guard time (output). Bidirectional suatu
tegangan
yang lebih besar dan Vtst akan menyebabkan perangkat ini untuk
register pasangan nada yang terdeteksi dan mengup-date latch
output.
Tegangan
yang
lebih
kecil
fdari
Vtst
membebaskan
perangkat dan menerima pasangan nada yang baru. Output Gt
berfungsi untuk mereset konstata waktu
eksternal (steering time
constant).
18
Positive Power Supply (input)
Vdd
2.5. Mikrokontroler
2.5.1 Deskripsi umum
AT89C51
mempunyai tegangan rendah, perlakuan tinggi CMOS 8 bit
mikrokomputer dengan 4 Kbytes pada PEROM Flash. Kapasitas teknologi tinggi
memori non polatir dengan keistimewaan nya. On-chip flash memprogram memori
untuk bergerak kedalam sistem pemograman atau pada konvensional non polatir
pemrograman memori. Untuk gabungan perangkat 8 Bit CPU dengan flash dalam
monolitik chip. AT89C51 mempunyai kelebihan atau keistimewaan dari ukuran
standar sebagai berikut:
1.
4 Kbytes kecepatan cahaya
2.
128 Kbytes RAM
3.
32saluranI/O
4.
2 pengatur waktu 16 bit
14
Sebuah vector
tingkat 2 pada perintah sebuah port seri rangkap penuh, on
chip osilator yang dapat menghasilkan osilasi listrik dan saklar pengendali waktu.
Sebagai tambahan AT89C51 dirancang dengan logika statis untuk dioperasikan tumn
sampai pada frekuensi nol dan membantu 2 software mode penyimpan tenaga yang
dipilih. Mode idle berhertti pada CPU disaat RAM dijalankan, pengatur waktu, alat
penghitung, port sen dan system perintah untuk melanjutkan fungsinya. Mode daya
simpanan rendah menyitnpan isi dari RAM tetapi osilator yang telah membeku akan
menghentikan semua fungsi chip yang lainnya sampai hardware selanjutnya
terpasang kembali.
2.5.2. Deskripsi Pin AT89CS1
1. Vcc = penyedia tegangan
2. GND
3. PortO
Port 0 adalah sebuah port input/output saluran birectional yang terbuka 8
bit.port 0 dapat juga dibentuk menjadi low order address, terminal data yang
bermacam-macam selama
selama akses ke program eksternal dan memori data.
Mode port 0 ini juga mempunyai internal pull-ups. Ditunjukkan pada pin POO sampai
P07.
4. Port 1
Port 1 adalah sebuah port input / output bi-directiona! 8 bit dengan internal
pull-ups. Tenaga penyangga output pada port 1 dapat menghasilkan 4 input TTL.
Pada port 1 menerima "low order address bytes" selama melakukan program flash
dan pencarian data. Ditunjukkan pada pin P10 sampai P17.
15
5, Port 2
Pada port 2 raenerima "high order address bytes" dan beberapa kontrol sinyal
selama melakukan program. Ditunjukkan pada pin P220 sampai P27.
6. Port 3
Port 3 menyediakan fungsi altematif dari AT89C51 seperti yang terlihat pada
table 3 dibawah ini;
Tabel 3 Fungsi Altematif AT89C51
Port Pin
Fungsi Altematif
P3.0
RXD (serial input port)
P3.1
TXD (serial output port)
P3.2
INT 0 (ekstemal interrupt 0)
P3.3
INT 1 (external interrupt 1)
P3.4
TO (timer 0 external input)
P3.5
Tl (timer 1 external input)
P3.6
WR ( external data memori write strobe )
P3.7
RD (external data memori read strobe)
7. ALE/PROG
Getaran output ale untuk menutup (mengunci) byte pada tingkat rendah dari
alamat selama mengakses dari memori luar. Pin ini merupakan sebuah PROG
(program pulse input).
8.
EA/Vpp
EA (external acxcess enable) hams dihubungkan dengan ground
agar
didapatkan bias kode dari program memori luar yang dimulai dari 0000H sampai
FFFFH. Jika kunci bit 1 diprogram, EA akan tertutup sendiri pada saat reset.
16
9. XTAL
Input yang menuju ke osilator akan diinverter dan input ke rangkaian internal
pada saat dioperasikan terkunci.
10. XTAL 2
Output yang berasa] dari osilator di inverter.
40
!
3
3
4
5
6
7
B
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
29
VCC
P10
POO
P11
PO1
P12
P02
P13
P03
P14
P04
P15
P05
P18
poo
P17
■
P30
POT
P20
P31
Mikrakonlralar
P21
P32
AT89C51
p22
P33
PZ3
P34
PZ4
P35
PZS
P36
PZB
P37
P27
X1
EA/VP
X2
RESET
39
3S
37
36
35
34
33
92
21
22
23
24
25
26
Z7
28
31
„
PSEN
ALE/P
GNO
20
Gambar2.7. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89C51
2.6. IC Regulator Tegangan 7805
Pada rangkaian ini agar alat dapat berfungsi maka diperlukan rangkaian
regulator yang memberikan tegangan sebesar 5 volt. IC regulator 7805 adalah IC
regulator yang sering disebut 78XX. Serf 78XX terdiri dari regulator tegangan
positif. Dua digit yang terakhir dari nomor ripe melambangkan tegangan output. Jadi
7805 adalah regulator positif 5 Volt. Beberapa karateristik yang penting adalah :
17
Anis output lebih besar dari 1 Ampere tanpa melewati transistor.
Penutupan secara otomatis apabila keadaan terlalu panas.
Anis dalam rangkaian pendek terbalas.
Rejection ripple power supply lebih dari 60 dB
Gambar dari IC regulator tegangan 7805 dapat dilihat pada gambar dibawah
mi :
Gambar 2.8 IC Regulator 7805
2.7. Relay
Relay didefinisikan sebagai suatu alat elektromekanis yang berfungsi untuk
memindahkan kondisi dari satu atau beberapa rangkaian ke satu atau beberapa
rangkaian yang lain. Jadi relay adalah suatu alat untuk membuka dan menutup satu
atau beberapa kontak dengan tujuan dan syarat-syarat tertentu.
vv<-:
Gambar 2.9 Relay
18
2.8. Display Seven Segment
Display seven segmen berguna untuk menampilkan bilangan desimal yang
dikeluarkan oleh dekoder digunakan sebagai sebuah penampil seven segmen,
penampil ini terdiri dari 7 segmen yang tersusun membentuk angka 8. Segmensegmen ini ditandai dengan huruf-huruf a, b, c, d, e, f, g, setiap segmen ditampilkan
pada gambar 2.8 berisi satu led, anoda-anoda yang disatukan yang diberi potensial
(Vcc = 5 Volt), katodalah yang diberi sinyal 0 atau 1 dari dekoder lewat resistor 100
ohm. Jika saklar menutup maka katoda yang bersangkutan akan memperoleh sinyal 0
(digroundkan) dan led itupun menyala, sebab rangkaian dalam keadaan tertutup.
b
"■
_.
ion Ohm
AM,
100 Ohm
Gambar 2.10. Seven Segmen
19