BAB II DASAR TEORI

BAB II
DASAR TEORI
2.1 MIKROKONTROLER AT89C51
2.1.1 Gambaran Umum
Mikrokontroler sebagai teknologi semi konduktor, kehadirannya sangat
membantu perkembangan didunia elektronika. Arsitektur mikrocontroler banyak
kandungan transistor yang terintegrasi, sehingga mendukung dibuatnya rangkaian
elektronika yang lebih simpel tetapi dalam rangkaian sebenarnya dengan memakai
transistor maka rangkaian ini sangat besar.
Mikrokontroler dapat diproduksi secara masal sehingga harganya
menjadi lebih murah dibandingkan dengan mikroprosesor, Tetapi tetap memiliki
kelebihan yang bisa diandalkan. Mikrokontroler memiliki perbandingan ROM dan
RAM nya yang besar, artinya program control disimpan dalam ROM yang
ukurannya relative lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat
penyimpan sementara, termasuk register-register yang digunakan dalam
mikrokontroler yang bersangkutan.
Pengunaan utama dari mikrokontroler adalah untuk mengontrol operasi
dari mesin. Strategi kendali untuk mengontrol mesin tertentu dimodelkan dalam
program algoritma pengaturan yang ditulis dalam bahasa assembly. Program
tersebut selanjutnya di translasi ke kode mesin digital dan disimpan selanjutnya di
dalam media penyimpanan digital yang disebut ROM. Mikrokontroler adalah
Central processing unit (CPU) yang disertai memori serta sarana Input/output dan
dibuat dalam satu chip.
Universitas Sumatera Utara
2.1.2
Arsitektur Mikrokontroller AT 89C51
Gambar.2.1. Diagram Blok Mikrokontroler AT89C51
Pada Gambar 2.1. terlihat bahwa terdapat 4 port untuk input output data, serta
tersedia pula akumulator, register, RAM, stack pointer, Arithmetic Logic Unit
(ALU), pengunci (latch) dan rangkaian osilasi yang membuat 89C51 dapat
beroperasi hanya dengan 1 keping IC.
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontroler AT 89C51 merupakan produk ATMEL, memiliki fitur sebagai
berikut:
1. Sebuah central processing unit 8 bit
2. Osilator Internal dan rangkaian pewaktu
3. 4 kbyte memori program yang dapat ditulis hingga 1000 kali
4. 128 Byte memori RAM internal
5. 32 jalur input-output (4 buah port parallel I/O)
6. 2 Timer/ counter 16 bit
7. 2 data pointer
8. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan 3 buah
interupsi internal)
9. ISP (In system Programmable) Flash memori 4 Kbyte
10. Port serial full dupleks
11. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmetika dan operasi logika
12. Kecepatan melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada
frekwensi12MHz.
Keluarga mikrokontroler adalah suatu alat elektronika yang paling populer
saat ini. Keluarga ini diawali oleh Intel yang mengenalkan IC mikrokontroler type
8051 pada awal tahun 1980-an, 8051 termasuk sederhana dan harganya murah
sehingga banyak digemari. Sampai
kini sudah ada lebih dari 100 macam
mikrokontroler turunan 8051, sehingga terbentuklah sebuah keluarga besar
mikrokontroler dan disebut sebagai MCS51.
Universitas Sumatera Utara
ICAT89C51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor,1 resistor dan 1 Xtal
serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 µF dan resistor 10 Kohm dipakai untuk
rangkaian reset, dengan adanya rangakaian Reset ini AT89C51 otomatis di reset
begitu rangkaian menerima catu daya. Xtal dengan frekwensi maksimum 24 Mhz
dan 2 kapasitor 30 pico Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian osilator
pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.
2.1.3
Fungsi-fungsi kaki pada Mikrokontroler AT89C51
IC 8051 mempunyai 40 kaki, dengan 32 kaki dipakai sebagai port-port
multiguna, kaki sebagai sumber tegangan, kristal, dan kaki-kaki untuk
kendali(pembacaan memori). Gambar 2.2. memperlihatkan diagram pin
mikrokontroler AT89C51 Berikut adalah fungsi-fungsi kaki mikrokontroler 8051
standar.
1. P1.0-P1.7 (port 1)
Port 1 merupakan port 8 bit dua arah (input/output). Port satu bisa diakses
per-bit.
2. Port 3 merupakan port 8 bit dua arah (input/output). Selain berfungsi
sebagai port I/O, P3 juga mempunyai fungsi khusus seperti pada tabel 2.1.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1. Fungsi khusus port 3
Port
Fungsi khusus
P3.0 RXD (merupakan masukan untuk port serial)
P3.1 TXD (merupakan output dari port serial)
P3.2 INT0 merupakan masukan untuk interupsi eksternal 0
P3.3 INT1, merupakan masukan untuk pulsa external 1
P3.4 T0 merupakan masukan untuk pulsa external timer 0
P3.5 T1 merupakan masukan untuk pulsa eksternal timer 1
P3.6 WR merupakan sinyal tulis (write strobe) untuk menulis data eksternal.
Aktif rendah
P3.7 RD merupakan sinyal baca (Read strobe) untuk membaca data dari memori
Eksternal. Aktif rendah.
3. Port2.0-Port2.7
Port 2 mempunyai lebar 8 bit dua arah atau input/output. Selain
sebagai input dan output Port 2 memiliki fungsi khusus yaitu pada saat
menjalankan program dari memori program eksternal atau pada saat
mengakses memori data eksternal yang menggunakan perintah 16 bit.
Atau alamat orde tinggi A8-A15.
4. Pin 32 sampai 39 (Port 0)
Port 0 merupakan Port keluaran/masukan (I/0). Sebagai Port keluaran,.
Port 0 dapat digunakan sebagai masukan-masukan berimpedansi tinggi.
Selain sebagai input output P0 memiliki fungsi khusus yaitu sebagai bus
data (DO-D7) dan bus alamat orde rendah (A0-A7) yaitu pada saat
pemakaian memori exsternal.
Universitas Sumatera Utara
5. RST berfungsi sebagai mengembalikan kerja mikro ke awal program yang
berada di ROM.
6. XTAL 1 dan XTAL 2
XTAL 1 merupakan keluaran dari rangkaian penguat osilator internal,
sedangkan XTAL 2 merupakan masukan kepenguat osilator internal,
sebuah kristal dan dua buah kapasitor yang dihubungkan ke pin ini sudah
cukup untuk menyediakan sinyal detak (clock) untuk mikrokontroler.
7. VCC dan GND
VCC dan GND merupakan pin untuk tegangan DC. Mikrokontroler 8051
standar membutuhkan tegangan DC sebesar 5 Volt agar bisa bekerja
dengan baik.
8. Pin 29 (PSEN)
PSEN (Program Store Enable) adalah pulsa pengaktif untuk membaca
memori luar.
Gambar 2.2. Diagram pin Mikrokontroler AT 89C51
Universitas Sumatera Utara
9. ALE/PROG
Berfungsi untuk demultiplexer pada saat Port 0 bekerja sebagai data bus
(pengaksesan memori eksternal). Pada paruh pertama memory cycle, Pin
ALE mengeluarkan sinyal latch yang menahan alamat ke eksternal
register. Pada paruh kedua memory cycle, Port 0 digunakan sebagai data
bus. Jadi fungsi utama dari ALE adalah untuk memberikan signal ke IC
latch (bisa 74CT573) agar menahan/ menyimpan address dari port 0 yang
akan menuju memori eksternal, dan selanjutnya port 0 akan mengeluarkan
data melalui port 0 juga.
10. EA /VPP
EA (Eksternal Access) digunakan untuk memilih penggunaan memori.
Jika EA high maka yang dipilih adalah memori internal, jika EA low atau
dihubung ke GND maka yang dipilih atau memori yang dipakai adalah
memori luar.
2.1.4
a.
Register Fungsi Khusus
Akumulator
ACC digunakan sebagai register utama dalam proses aritmatik dan
penyimpanan data sementara. Dalam penulisan instruksi ACC ditulis A.
ACC menempati alamat E0h. Register ini bisa diakses per byte maupun
per bit.
Universitas Sumatera Utara
b.
Register B
Register B menempati alamat F0h. Register ini dipakai bersama-sama
dengan Register A pada proses aritmatik (perkalian dan pembagian).
Register B juga bisa diakses Per byte dan per bit.
c.
PSW (Program Status Word)
Program Status Word atau PSW berisi bit-bit yang berkaitan dengan
kondisi CPU. Status yang tersimpan dalam PSW meliputi : carry bit,
auxiliary carry (untuk operasi BCD), dua bit pemilih bank register,
overflow flag, parity, dan dua flag status yang bisa didefiniskan sendiri
(user definable).
d.
P0 - P3 (Register Port)
Register port merupakan SFR yang mengatur kerja port-port 8051(P0-P3).
Register ini merupakan alamat Latch dari masing-masing port. Menulis
atau membaca latch ini sama dengan menulis atau membaca latch yang
bersangkutan sehingga data data bisa ditulis ke dan dibaca dari masingmasing port 8051.
Mov 80h,#45h
Sama artinya dengan
Mov P0,#45h
e.
Data Pointer (DPTR) dan Stack Pointer (SP)
Data pointer (DPTR) adalah register 16 bit yang biasa dipakai untuk
pengalamatan data 16 bit. Misalnya pada saat membaca atau menulis
RAM eksternal (dengan perintah MOVX). DPTR menempati dua alamat
dalam memori SFR 82h dan 83h. DPTR bisa diakses sebagai register 8 bit
Universitas Sumatera Utara
dengan nama DPL (DPTR bit 0 - bit 7) dan DPH
(DPTR bit 8-bit 15).
DPTR tidak bisa diakses per bit.
Stack pointer merupakan register 8 bit, dipakai untuk menyimpan
data sementara pada saat perintah push, pop dan call, ret. Misalnya suatu
rutin yang memakai register A akan memanggil (call) subrutin yang juga
memakai register A, maka agar data register A pada rutin pertama tidak
dimodifikasi oleh subrutin yang dipanggil, data register A harus disimpan
dulu di SP (dengan perintah push).
Setelah subrutin selesai dikerjakan, data register A yang tersimpan
di SP di baca kembali (melalui perintah pop) dan disimpan di register A.
Perintah call akan menyimpan isi PC (program counter) ke dalam SP dan
mengambilnya kembali setelah instruksi ret. Pada saat reset SP memiliki
alamat 07h, namun karena SP akan ditambahkan satu sebelum data
disimpan melalui perintah push, tumpukan data yang disimpan akan
dimulai pada alamat 08h. Alamat ini menempati memori internal 8051 SP
tidak bisa dialamati per bit.
2.1.5
Struktur Memori
Mikrokontroler MCS-51 memiliki kendali yang berbeda untuk mengakses
memori RAM atau memori data dan ROM atau memori program. Kendali untuk
memori program adalah PSEN dan kendali untuk memori data adalah RD.
Mikrokontroler MCS-51 memiliki lebar bus alamat 16 bit, sehingga memori dapat
diakses sebesar 2×64 KB. Memori program internal dipakai jika Pin EA
dihubungkan ke VCC. Sedangkan kalau EA dihubungkan ke GND maka memori
Universitas Sumatera Utara
program akan diakses eksternal. Untuk memori data internal MCS-51 adalah
sebesar 128 byte. Jika dipakai memori data Eksternal dapat diakses sebesar 64
KB.
2.1.5.1 Memori RAM
Pemakaian RAM harus diperhatikan agar tidak tumpang tindih dengan
memori stack pointer (SP). Salah satu kesalahan mikrokontroler jika Pemakaian
RAM tumpang tindih dengan SP adalah memori pada RAM internal akan hilang
jika di reset. Tabel 2.2. memperlihatkan Struktur RAM 128 byte.Memori internal
RAM 128 byte bisa dibagi menjadi 3 area:
Tabel 2.2. Struktur RAM 128 byte
30H-7FH
Area scratch pad
80 byte
20H-2FH
Area yang bisa dialamati per
Bit (16 byte)
00H-1FH
Bank-bank register
(32 Byte)
1. Bank-bank Register
Bank register dibagi menjadi 4 grup yaitu bank 0 sampai bank 3. masing
masing bank menempati alamat sebesar 8 byte. Tabel 2.3. adalah susunan bankbank register.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Susunan bank-bank register
Alamat
Bank Register
RS1,RS0
00-07
Bank 0
00
08-0F
Bank 1
01
10-17
Bank 2
10
18-1F
Bank 3
11
Masing-masing alamat dalam satu grup diberi nama R0-R7. Alamat R0-R7
ditentukan oleh Bank register yang aktif saat itu.
Semua alamat R0-R7 bisa di alamati dengan model pengalamatan langsung.
R0 dan R1 juga bisa dialamati dengan model pengalamatan tak langsung. Pada
model pengalamatan tak langsung R0 dan R1 menyimpan alamat RAM internal
yang akan diakses.
2. Memori Yang Bisa Dialamati Per-Bit
Area ini menempati alamat 20H-2FH (16 Byte) sebagai byte dan 00H07FH (128bit) sebagai alamat bit. Area memori ini berfungsi untuk menyimpan
tipe data bolean atau 2 keadaan.
Ada 2 cara untuk mengakses memori ini.
-
Cara mengakses sebagai byte bisa dilakukan dengan pengalamatan
langsung, misal. Mov
20H, #20H. Akan menulis data 45 H ke alamat
20H.
-
Pengaksesan secara bit dilakukan dengan mengakses alamat bit yang
bersangkutan,misal.
Mov C,13H
Universitas Sumatera Utara
Akan memindahkan alamat pada bit ke-13 ke bit C (carry). Alamat
13H adalah bit ke-3 dari alamat 22H. Bahasa assembler MCS-51 memiliki
penulisan yang lain untuk mengakses bit ke-3 yaitu 22.3H,sehingga
Mov C,22.3H
3. Area Memori Scratch Patch
Area memori ini yang disebut area scratch patch memory menempati
alamat paling atas RAM internal sebesar 80 byte (alamat 30H-7FH). Area ini
hanya bisa diakses sebagai byte dengan mode pengalamatan langsung dan tak
langsung.
2.1.5.2 Memory ROM
ROM (read Only memory) isinya tidak berubah meskipun IC
kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan program, Begitu catu daya ada
maka IC akan langsung reset dan akan menjalankan program-program yang ada
pada ROM. Sesuai dengan penggunaanya
ROM disebut sebagai memori
program. Memori ROM hanya sebagai memori program dan tidak bisa di tulis ke
ROM saat mikrokontroler sedang bekerja.
2.1.5.3 Antar Muka Memori Eksternal
Gambar 2.3. 89C51 mengakses EPROM dan RAM Eksternal
Universitas Sumatera Utara
Memori program (ROM) dan memori data (RAM) eksternal diakses
dengan menggunakan P0 dan P2 sebagai bus data dan bus alamat. P0 akan
menyediakan jalur data yang di-multipleks dengan jalur alamat orde rendah (A0A7), dan P2 menyediakan jalur alamat orde tinggi (A8-A15). Konfigurasi
pengaksesan memori eksternal ditunjukkkan pada gambar 2.2. (EFROM 64 KB
dan RAM 32 KB). Konfigurasi ini memisahkan antara memori program(ROM)
dengan Memori data (RAM).Kendali sinyal baca untuk ROM adalah PSEN
sedangkan RAM mendapat sinyal baca dan sinyal tulis dari P3.7(RD) dan
P3.6(WR), sementara EPROM tidak mendapat sinyal kendali tulis. Pin EA
dihubungkan ke ground sehingga 8051 hanya akan melaksanakan perintahperintah yang tersimpan di EPROM eksternal.
P0, selain dihubungkan ke jalur data EPROM dan RAM, juga
dihubungkan dengan masukan latch agar alamat orde rendah (A0-A7) yang
dikeluarkan oleh P0 bisa dipisahkan dari jalur data EPROM. Pada saat P0
mengeluarkan alamat yang valid, ALE akan memberikan pulsa sehingga
sehingga IC latch akan menyimpan alamat ini dan memberikannya ke jalur
Alamat EPROM dan RAM. Bersamaan dengan itu, P2 akan mengeluarkan
alamat orde tinggi (A8-A15) yang secara langsung terhubung dengan
jalur
alamat EPROM dan RAM.
PSEN akan diaktifkan 2 kali setiap satu siklus mesin saat membaca
program dari EPROM eksternal. Saat PSEN aktif (berlogika 0) EPROM akan
mengeluarkan data yang diterjemahkan sebagai perintah yang harus dijalankan
Universitas Sumatera Utara
oleh mikrokontroler. Pada saat mengakses RAM, PSEN berada pada logika
tinggi.
Penulisan ke RAM dilakukan dengan mengaktifkan sinyal tulis (RD=1 dan
WR=0), CPU akan mengirimkan data ke RAM setelah terlebih dahulu
mengirimkan alamat RAM. Yang akan dituliskan. Sementara itu, pembacaan
dilakukan dengan mengaktifkan sinyal baca (RD=0 dan WR=1), CPU akan
memberikan alamat RAM yang akan dibaca, mengaktifkan sinyal baca dan
membaca data RAM dari jalur data.
Osilator
Osilator berfungsi untuk menyediakan sinyal clock dan pewaktuan bagi
semua perangkat internal 8051. Untuk menyediakan sinyal Clock digunakan
dengan dua cara yaitu:
1. Dengan menggunakan pembangkit frekwensi eksternal
seperti pada
gambar 2.4.
Gambar.2.4. Pemakaian osilator eksternal
-
Pin Xtal satu pada mikrokontroler 8051 dihubungkan ke
keluaran pembangkit frekwensi eksternal.
-
Pin Xtal dua dibiarkan mengambang.
Universitas Sumatera Utara
-
Pin Ground pada pembangkit frekwensi eksternal
dihubungkan ke Ground pada mikrokontroler 8051.
2. Dengan menggunakan Kristal dan 2 kapasitor 30 pF dan 47 pF, Seperti pada
gambar 2.5.
Hal yang paling mendasar dari osilator sebenarnya adalah untuk
menentukan siklus mesin. Siklus mesin adalah waktu minimum yang diperlukan
oleh mikrokontroler untuk menjalankan satu perintah. Siklus mesin ini akan
menentukan
kecepatan
mikrokontroler
(seberapa
cepat
mikrokontroler
menjalankan suatu perintah). Satu siklus mesin mikrokontroler 8051 adalah 12
kali periode frekwensi osilator (dengan frekwensi 12 Mhz), maka satu siklus
mesin adalah 1/12 dikali 12 Mhz.
Gambar 2.5 Pembangkit sinyal clock internal
Jadi kecepatan satu siklus mikrokontroler 8051 jika frekwensi pada
XTAL1 12 Mhz adalah 1 Mhz atau 1 mikro detik. Berarti untuk melakukan satu
perintah mikrokontroler 8051 hanya dalam satu mikro detik. Atau 1 juta perintah
dalam satu detik.
Universitas Sumatera Utara
2.1.6
Central Processing Unit (CPU)
CPU terdiri atas dua bagian, yaitu unit pengendali (control unit) serta
unit aritmetika dan logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali adalah
mengambil, mengkode, dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program yang
tersimpan dalam memori.
Unit pengendali menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang
diperlukan untuk menyerempakkan operasi, aliran, dan instruksi program.Unit
aritmetika dan logika berfungsi untuk melakukan proses perhitungan yang
diperlukan selama program dijalankan serta mempertimbangkan suatu kondisi dan
mengambil keputusan yang diperlukan untuk instruksi-instruksi berikutnya.
2.2 Penggunanaan Softwere 8051 IDE
Softwere 8051 IDE ini digunakan untuk menulis program dalam bahasa
assembler. Setelah program assembler selesai ditulis kemudian di-save dan di
assemble. Program di assemble dengan tujuan untuk mengecek kesalahan
penulisan. Jika masih ada kesalahan penulisan, maka softwere 8051 memberi
peringatan, sehingga program dapat diubah sampai tidak ada pesan peringatan
lagi.
2.3
Penggunaan Softwere Downloader
Softwere downloader digunakan agar downloader dapat mendownload
program assembler ke mikrokontroler AT89C51. Softwere dapat dijalankan jika
Universitas Sumatera Utara
komputer terhubung dengan alat downloader beserta mikrokontroler yang
digunakan.
Cara menggunakan softwere downloader adalah dengan meng-klik open
file untuk mengambil program assembler dari hasil kompilasi, kemudian klik Auto
programming untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroler.
2.4.
Mode-Mode Pengalamatan
Data atau operan bisa berada di tempat yang berbeda sehingga dikenal
beberapa cara untuk mengakses data tersebut. Inilah yang dikenal sebagai mode
pengalamatan. Beberapa mode pengalamatan yang dikenal antara lain:
2.4.1
Mode Pengalamatan Segera (immediate addressing mode)
Mode pengalamatan ini menggunakan konstanta. Data konstanta ini
merupakan data yang menyatu dengan instruksi. Contoh instruksinya:
MOV A, #20 h
Instruksi tersebut diatas mempunyai arti bahwa data konstantanya, yaitu
20h perlu disalin ke akumulator. Tanda ‘#’ dipakai untuk menunjukan bahwa data
berupa konstanta.
2.4.2. Mode Pengalamatan Langsung (direct addressing mode)
Cara ini dipakai untuk menunjuk data yang berada di suatu lokasi
memori. Contoh instruksinya:
MOV A, 30h
Instruksi ini mempunyai arti agar data pada alamat 30h diambil dan
dipindahkan ke akumulator. Bila diperhatikan, maka kita akan bisa lihat bahwa
Universitas Sumatera Utara
instruksi diatas tidak menyertakan tanda ‘#’. Tanpa tanda ‘#’, maka data diartikan
sebagai alamat memori.
2.4.3
Mode Pengalamatan Tidak Langsung (indirect addressing mode)
Mode pengalamatan ini dipakai untuk mengakses data yang alamatnya
berada dalam suatu register. Contoh instruksi:
MOV A, @R0
Arti dari instruksi tersebut adalah data yang alamatnya berada di register
R0 disalin ke akumulator. Tanda “@” menyatakan bahwa alamat lokasi data
berada dalam suatu register. Jadi data tersebut sendiri tidak berada di R0. Yang
berada di R0 adalah alamatnya.
2.4.4
Mode Pengalamatan Register (register addressing mode)
Mode pengalamatan ini dipakai untuk mengakses suatu data yang
tersimpan dalam register. Contoh instruksi:
MOV A, R0
Arti dari instruksi diatas adalah bahwa data pada register R0 disalin ke
akumulator. Jadi, berbeda dengan mode pengalamatan tidak langsung yang
menjadikan register sebagai tempat penyimpanan alamat data, maka pada mode
pengalamatan register ini, data disimpan langsung di register.
2.4.5
Mode Pengalamatan Berindeks
Mode pengalamatan ini dipakai untuk mengakses data yang tersimpan
dalam memori program. Seperti yang telah dibahas sebelumnya, memori program
bisa menyimpan data yang bisa diakses hingga 64 Kb. Keuntungan dari
Universitas Sumatera Utara
menyimpan data di memori program adalah karena memori program berupa ROM
(non-volatile) sehingga data tersimpan terus
menerus. Contoh instruksi:
MOVC, A, @A + DPTR
Arti instruksi diatas adalah data yang lokasinya disimpan di A+ DPTR
dipindahkan ke akumulator. Perhatikan bahwa perintah yang digunakan adalah
MOVC, bukan MOV. MOVC menandakan bahwa data yang diakses berada di
memori program sedangkan MOV digunakan untuk mengakses memori data.
2.5
Bus-Bus Pada AT89C51
1. Bus Alamat
Bus alamat berfungsi sebagai lintasan saluran pengalamatan antara
alat dengan sebuah computer. Pengalamatan ini harus ditentukan terlebih
dahulu untuk menghindari terjadinya
kesalahan pengiriman sebuah
instruksi dan terjadinya bentrok antara dua buah alat yang bekerja secara
bersamaan.
2. Bus Data
Bus data merupakan sejumlah lintasan saluran keluar-masuknya data
dalam suatu mikrokontroler. Pada umumnya saluran data yang masuk sama
dengan saluran data yang keluar.
3. Bus Kontrol
Bus control atau bus pengendali ini berfungsi untuk menyerempakkan
operasi mikrokontroler dengan operasi luar.
2.6
Amplitudo Shift Keying (ASK)
Universitas Sumatera Utara
Modulasi dapat diartikan dengan mengatur atau menyetel. Dalam bidang
telekomunikasi, modulasi berarti mengatur suatu parameter dari suatu pembawa
(carrier) berfrekuensi tinggi dengan pertolongan sinyal informasi yang
berfrekuensi lebih rendah. Modulasi amplitudo juga berarti suatu bentuk modulasi
dengan cara memvariasikan amplitudo sinyal pembawa secara proposional
berdasarkan frekuensi sinyal masukan, dengan frekuensi sinyal pembawa tetap
konstan. Tujuan utama dari proses modulasi adalah untuk mengefisiensikan
dimensi antena, karena kebanyakan sinyal - sinyal informasi yang dikirimkan
mempunyai orde kilohertz (kHz). Radiasi elektromagnetis yang efisien
menggunakan dimensi antena yang besarnya sama dengan panjang gelombang (_)
dari sinyal yang sedang dipancarkan. Hubungan antara frekuensi (f) dan panjang
gelombang (_) adalah:
c
λ = = ..................................................... (1)
f
Gelombang pembawa selalu berbentuk sinusoida, perubahan antara
tegangan dan waktu dari gelombang dapat dinyatakan dengan Persamaan 2.2:
sin( ) max
e = Ec w t +q c .......... (2)
Parameter - parameter yang dapat dimodulasi
adalah:
1. Ec maks untuk modulasi amplitudo (AM)
2. fc (atau _c=2_fc) untuk modulasi frekuensi (FM)
3. _ untuk modulasi fasa (PM)
Universitas Sumatera Utara
Pada modulasi amplitudo, proses modulasi dilakukan dengan cara
mengubah - ubah amplitudo gelombang pembawa sinusoidal. Sinyal yang
memodulasi ditunjukkan oleh Persamaan 2.3 :
Em= Em t m c sin wc max = ............................. (3)
Pada sebuah situasi, sinyal baseband yang ditransmisikan memiliki dua
kemungkinan nilai informasi yaitu antara nol (0) dan satu (1). Karena
kemungkinan nilai informasinya tersusun dari dua keadaan tersebut, maka
selanjutnya sistem ini dikenal dengan ASK biner atau kadang lebih disukai
dengan menyebutnya sebagai BASK yang merupakan singkatan dari binary
amplitude shift keying. Bentuk sinyal termodulasi dalam hal ini dapat didekati
dengan sebuah persamaan matematik:
v(t) = Vc/2 [1 + mvm(t)]cos(2_ct).............. (4)
dengan :
v(t) = sinyal termodulasi
Vc= amplitudo sinyal pembawa
vm = sinyal pemodulasi yang bernilai 1 atau 0
m = indek modulasi
Wc = 2μfc = frekuensi pembawa dalam nilai radian
Dihasilkan dua bentuk sinyal, dengan nilai vm(t) = 0 atau 1 untuk
mengirimkan nilai informasi biner nol (0) atau satu (1). vm(t) bisa juga bernilai 1
atau –1, sehingga dapat dipertimbangkan sebagai data bipolar ternormalisasi.
Indek modulasi (m) dapat bernilai 0< m <
Universitas Sumatera Utara
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.6 Bentuk gelombang ASK dengan indek modulasi (a) m = 0
(b) m = ½ (c) m = 1
Sistem binary ASK memiliki dua macam amplitudo yang mungkin
membawa informasi, yaitu high untuk nilai informasi ‘1’ dan low untuk nilai
informasi ‘0’. Hanya satu bit untuk setiap pengiriman sebuah simbol. Untuk
meningkatkan laju bit, dapat dilakukan dengan cara mengirimkan lebih dari satu
bit untuk setiap simbol yang akan dikirimkan, sehingga tidak perlu
memperbesar lebar pita pada sistem komunikasi yang digunakan. Karena tetap
menggunakan teknik dasar ASK dan setiap simbol tersusun lebih dari satu bit,
Universitas Sumatera Utara
teknik ini dikenal sebagai M - ary ASK. Dengan M menyatakan banyaknya
kemungkinan amplitudo yang digunakan
untuk mewakili setiap informasi yang dikirimkan. Nilai M ini berkaitan dengan
jumlah bit/simbol yang dikirimkan.
Suatu teknik mendapatkan bit digital untuk data yang menggunakan
Amplitudo sebagai sinyal pembawanya. Dalam proses modulasi ini kemunculan
frekuensi gelombang pembawa tergantung pada ada atau tidak adanya sinyal
informasi digital.
Gambar 2.7: sinyal ASK
Gambar 2.8 Modulasi Digital
Universitas Sumatera Utara
Modulasi digital merupakan proses penumpangan sinyal digital (bit
stream) ke dalam sinyal carrier. Modulasi digital sebenarnya adalah proses
mengubah-ubah karakteristik dan sifat gelombang pembawa (carrier) sedemikian
rupa sehingga bentuk hasilnya (modulated carrier) memiliki ciri-ciri dari bit-bit (0
atau 1).Pada dasarnya dikenal 3 sistem modulasi digital yaitu: ASK, FSK, dan
PSK.
Amplitude Shift Keying (ASK) adalah modulasi yang menyatakan sinyal
digital 1 sebagai suatu nilai tegangan tertentu (misalnya 1 Volt) dan sinyal digital
0 sebagai sinyal digital dengan tegangan 0 Volt. Sinyal ini yang kemudian
digunakan untuk menyala-mati-kan pemancar, kira-kira mirip sinyal morse.
Mekanisme kerja :
Apabila sinyal data mempunyai perbedaan dengan sinyal pembawa maka
bit digital adalah 1, dan apabila sinyal data sama dengan sinyal pembawa maka bit
digital adalah 0.
Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal digital melalui
penggeseran frekuensi. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi yang
memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang
pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula
dengan gelombang output yang tidak mempunyai fase terputus-putus.
Phase Shift Keying (PSK) atau pengiriman sinyal digital melalui
pergeseran fase. Metode ini merupakan suatu bentuk modulasi fase yang
memungkinkan fungsi pemodulasi fase gelombang termodulasi di antara nilainilai diskrit yang telah ditetapkan sebelumnya. Dalam proses modulasi ini fase
Universitas Sumatera Utara
dari frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan perubahan status
sinyal informasi digital. Sudut fase harus mempunyai acuan kepada pemancar dan
penerima.
2.6.1
Pemancar TLP434A
Modul RF buatan LAIPAC ini sering sekali digunakan sebagai alat untuk
komunikasi data secara wireless. Biasanya kedua modul ini dihubungkan dengan
mikrokontroler atau peralatan digital yang lainnya. Input data adalah serial dengan
level TTL (Transistor Transistor Logic).
Jarak pancar maksimum dari modul RF ini adalah 100 meter tanpa
halangan dan 30 meter di dalam gedung. Ukuran ini dapat dipengaruhi oleh faktor
antena, kebisingan, dan tegangan kerja dari pemancar. Panjang antena yang
digunakan adalah 17 cm, dan terbuat dari kawat besi.
Pin 1: GND
Pin 2: Data in
Pin 3: Vcc
Pin 4: Antena (RF Output)
Frequency 315, 418 and 433.92 Mhz
Modulation : ASK
Universitas Sumatera Utara
Operation Voltage : 2- 12 Vdc
Gambar.2.9. TLP434
Tabel.2.7 Data seat TLP434A
s
Parameter
Vcc
Min
Typ
Max
2.0
-
12.0
Icc 1
Operating supply
voltage
Peak current(2v)
Uni
t
V
-
-
1.64
mA
Icc 2
Peak current
-
-
19.4
mA
Vh
Input high voltage
Vcc+0.5 V
Input low voltage
Vcc0.5
-
Vcc
VI
-
0.3
V
F0
Apsolute
Frekuwensi
RF Otput power50 ohm
Idata=
100uA(high)
Idata= 0
uA(low)
315MhZ modul
314.8
315
315.2
Vcc = 9v-12v
-
16
-
Vcc = 5v-6v
-
14
-
External
512
4.8K 200k
MH
z
dB
m
dB
m
Bps
P0
DR
Data Rate
Contions
Universitas Sumatera Utara
Encoding
Gambar.2.10. Aplikasi TLP434A
HT 12E
Rangkaian Pemancar
Gambar 2,11. Blok diagram pemamcar
Tabel.2.8 data seat RPL434A
Simbol Parameter
Vcc
Operating supply
Conditions
Min
Typ
Max Unit
3.3
5.0V
6.0
V
Universitas Sumatera Utara
voltage
Itot
Operating current
Vdata
Data out
Idata=+200uA
-
4.5
Vcc-
-
mA
Vcc
V
0.5
Gambar.2.12.B Aplikasi RLP434A
Rangkain Penerima
HT 12D
AT 89C51
Gambar.2.13. Blok diagram pemancar
Rangkai pemancar TPL434A dan rangkain penerima RLP434A ini bayak
digunakan pada robot dan alat komkunikasi buatan manusia.
Universitas Sumatera Utara