PENGANTAR MIKROKONTROLER OLEH : EPYK SUNARNO

====================================== MIKROPROSESSOR BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Perbedaan MIKROPROSESSOR dan MIKROKONTROLLER ====================================== MIKROPROSESSOR Adalah sebuah single chip yang hanya berisi CPU ( Central Processing Unit ). Untuk membentuk sebuah minimum sistem mikrokomputer dari sebuah mikroprosessor masih dibutuhkan peralatan pendukung: RAM ( Random Acces Memory ) ROM (Read Only Memory ) I/O ( Unit Input / Output )

MIKROKONTROLLER Adalah sebuah single chip yang di dalam-nya sudah berisi - CPU ( Central Processing Unit ) - RAM (Random Acces Memory) - ROM (Read Only Memory) - I/O (Unit Input / Output) - Timer/Counter , Serial COM Port.

Blok Diagram MIKROPROSESSOR Data Bus (8) Address Bus (16) Blok Diagram MIKROPROSESSOR CPU RAM ROM I/O Port

Blok Diagram MIKROKONTROLLER CPU RAM ROM I/O Port Serial Port Timer/Counter

Mikroprosessor diproduksi mulai ± th 1971 dng INTEL yang produksinya type µP 8080 Selanjutnya perkembangan µP : Motorolla 6800 RCA 1801 MOS Technology 68502 Zilog Z80

Mikrokontrller diproduksi mulai ± tahun 1976 dengan INTEL yang produksinya type 8746 ( MCS-48) yang di dalamnya sdh ada 1 KByte EPROM, 64 Byte RAM, 27 I/O dan 8 bit Timer

Keluarga Mikrokontroler MCS-51 Type ROM RAM I/O 8051 8051AH 8052AH 80C51BH 83C51FA 83C51FB 4 K Byte 128 Byte 256 Byte 4 X 8 Bit 5 X 8 Bit

Deskripsi PIN pada MCS-51 No. Pin Nama Pin Alter natif Keterangan 20 GND Ground 40 VCC Power Supply 32 ... 39 P0.7 ….P0.0 D7 . D0 A7 .. A0 Port 0 dapat berfungsi sbg I/O biasa, low order multiplex addres/data 1 … 8 P1.0 …. P1.7 (Port 1) adalah port parallel 8 bit dua arah (bidirectional) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan ( general purpose ) I/O 21 … 28 P2.0 ….. P2.7 A8 .. A15 (Port 2) Port 2 berfungsi sebagai I/o biasa atau high order address pada saat mengakses memory secara 16 bit ( MOVX @DPTR )

No. Pin Nama Pin Alter natif Keterangan 10 … 17 PORT 3 Adalah port paralel 8 bit dua arah yang memiliki fungsi pengganti sebagai berikut : 10 11 12 13 14 15 16 17 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD Port Serial Input Port Serial Output Port External Interrupt 0 Port External Interrupt 1 Port External Timer 0 input Port External Timer 1 input External Data Memory Write Strobe External Data Memory Read Strobe 9 RST Reset akan aktif dng memberikan input high selama 2 cycle 30 ALE Address Latch Enable. Yang digunakan untuk menahan alamat memory eksternal selama pelaksanaan Instruksi.

No. Pin Nama Pin Alter natif Keterangan 29 PSEN Adalah pin PSEN (Program Store Enable) Yang merupakan sinyal pengontrol yang membolehkan program memory eksternal masuk kedalam bus selama proses pemberian/pengambilan intruksi (fetching) 31 EA Pada kondisi LOW pin ini akan berfungsi sbg EA (Enable Address) yaitu mikrokontroller akan menjalankan program yang ada pada memory eksternal setelah sistem di RESET 19 XTAL1 Input Oscilator 18 XTAL2 Output Oscilator

1.2. Sistem Bilangan Sistem bilangan DESIMAL Sistem bilangan BINER Sistem bilangan OKTAL Sistem bilangan HEKSADESIMAL

Bilangan BINER adalah bilangan berbasis 2 Lambang bilangannya 0 dan 1 1.2.1. Sistem bilangan BINER Bilangan BINER adalah bilangan berbasis 2 Lambang bilangannya 0 dan 1 Sistem bilangan ini dipakai pada sistem mikrokontroler. Contoh konversi bilangan DESIMAL ke bilangan BINER Desimal Biner Desimal Biner ----------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------- 0 0000 6 0110 1 0001 7 0111 2 0010 8 1000 3 0011 9 1001 4 0100 10 1010 5 0101 11 1011

Bilangan OKTAL adalah bilangan berbasisi 8 1.2.2. Sistem bilangan OKTAL Bilangan OKTAL adalah bilangan berbasisi 8 Lambang bilangannya 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 dan 7 Contoh konversi bilangan DESIMAL ke bilangan OKTAL Desimal Oktal Desimal Oktal ----------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------- 0 0 7 7 1 1 8 10 2 2 9 11 3 3 10 12 4 4 11 13 5 5 12 14 6 6 13 15

1.2.3. Sistem bilangan HEKSADESIMAL Bilangan dengan dasar 16 Lambang bilangannya : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E dan F Contoh konversi bilangan Heksadesimal ke bilangan Biner Desimal Heksadesimal Desimal Heksadesimal -------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------- 0 0 18 12 1 1 19 13 10 A 20 14 11 B 21 15 12 C 22 16 13 D 23 17 14 E 24 18 15 F 25 19 16 10 26 1A 17 11 27 1B

BAB II. PERANGKAT LUNAK MIKROKONTROLER MCS-51 2.1. Pendahuluan Sebuah mikrokontroler tidak akan dapat bekerja bila tidak diberikan program kepadanya. Sistem kerja mikrokontroler dapat dirubah setiap saat sesuai dengan program yang diberikan kepadanya.

Instruksi-instruksi perangkat lunak berbeda untuk masing-masing jenis mikrokontroller. Sebuah mikrokontroler tidak dapat memahami instruksi-instruksi yang berlaku pada mikrokontroler jenis lain. Contoh: Mikrokontroler buatan Intel dengan mikrokontroler buatan Zilog memiliki perangkat instruksi yang berbeda Instruksi-instruksi pada mikrokontroler dikenal sebagai bahasa pemrograman sistem mikrokontroler

2.2. Operand dan Ekspresi Assembler a. Operand Bentuk umum semua instruksi dalam assembler Intel dapat dituliskan sebagai berikut: [LABEL:] MNEMONIC [OPERAND] [OPERAND] [OPERAND] [;KOMENTAR]

Jumlah operand tergantung pada type mnemonic Jumlah operand tergantung pada type mnemonic. Semua operand dapat dibagi dalam 6 kelompok, yaitu: 1. Simbol Khusus Assembler 2. Pengalamatan Tak Langsung 3. Pengalamatan Langsung (Immediate Data) 4. Pengalamatan Data 5. Pengalamatan Bit 6. Pengalamatan Kode 7. Operator Assembler

Simbol Khusus Assembler Assembler telah menyediakan beberapa simbol untuk menunjukkan register tertentu sebagai operand. Contoh: A Akumulator R0 …. R7 Register Serbaguna DPTR Data Pointer Register 16 Bit PC Program Counter C Carry Flag B Register B

Pengalamatan Tak Langsung Operand pengalamatan tak langsung menunjuk ke sebuah register yang berisi lokasi alamat memory yang akan digunakan dalam operasi. Lokasi yang nyata tergantung pada isi register saat instruksi dijalankan.

Pengalamatan Tak Langsung Untuk melaksanakan pengalamatan tak langsung digunakan simbol @ Contoh: MOV A,@R1 MOV @R0,A MOV @R1,24H

Pengalamatan Tak Langsung Pengalamatan tak langsung (Indirect) ini biasa digunakan untuk melakukan penulisan, pemindahan atau pembacaan beberapa data dalam lokasi memori yang mempunyai urutan beraturan. Jika proses ini dilakukan dengan menggunakan pengalamatan langsung jumlah baris program yang diperlukan akan cukup panjang.

Pengalamatan Tak Langsung Contohnya penulisan data 08H pada alamat 50H hingga 57H. Listing a.1 ORG 0H MOV 50H,#08H MOV 51H,#08H MOV 52H,#08H MOV 53H,#08H MOV 54H,#08H MOV 55H,#08H MOV 56H,#08H MOV 57H,#08H END

Pengalamatan Tak Langsung Dengan digunakan sistem pengalamatan tak langsung, dapat diubah menjadi : Listing a.2. ORG 0H MOV R0,#50H ; LOOP: MOV @R0,#08H INC R0 CJNE R0,#58H,LOOP END

Pengalamatan Tak Langsung Dalam listing program a.2 diatas, R0 digunakan sebagai register yang menyimpan alamat dari data yang akan dituliskan. Dengan melakukan penambahan pada isi R0 dan mengulang perintah penulisan data ke alamat yang ditunjuk R0 hingga register ini menunjukkan nilai 57H + 1, atau 58H. Dengan demikian, barisan perintah pada Listing a.1 dapat dieliminasi.

Pengalamatan Tak Langsung MCS-51 mempunyai sebuah register 16 bit (DPTR) dan dua buah register 8 bit ( R0 dan R1 ) yang dapat digunakan untuk melakukan pengalamatan tidak langsung. Contoh-contoh perintah yang menggunakan sistem pengalamatan tak langsung adalah : MOV @R0,A ; R0 sebagai reg. penyimpan alamat MOV A,@R1 ; R1 sebagai reg. penyimpan alamat ADD A,@R0 ; R0 sebagai reg. penyimpan alamat MOVX @DPTR,A ; DPTR sebagai reg. penyimpan alamat MOVC A,@A+DPTR ; DPTR sebagai register penyimpan alamat

Pengalamatan Langsung ( Immediate Data ) Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika nilai operand merupakan data yang akan diproses. Biasanya operand tersebut selalu diawali dengan tanda ‘#’ seperti pada contoh berikut. MOV A,#05H MOV A,#45H MOV B,#0E4H MOV DPTR,#4356H

Pengalamatan Langsung ( Immediate Data ) 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 bilangan 0 dikurangi 1, dalam bentuk heksa bilangan 00H. Jika dikurangi dengan 1, hasilnya adalah 0FFH. Dengan pengertian seperti ini, bilangan -1 dapat dianggap sama dengan 0FFH.

Pengalamatan Data Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika nilai operand merupakan alamat dari data yang akan diisi, dipindahkan atau diproses. Contoh : MOV P0,A Port 0 adalah salah satu I/O pada MCS-51 yang mempunyai alamat 80H. Perintah pada contoh di atas selain mengirimkan data akumulator ke Port 0 juga merupakan perintah pemindahan data dari akumulator ke alamat 80H sehingga dapat juga dituliskan MOV 80H,A.

2.2. Register Pada Mikrokontroler MCS-51 Adalah tempat menyimpan/mengolah data sementara pada saat mikroprosessor / mikrokontroller bekerja.

Pada MCS-51 terdapat antara lain: REGISTER 8 bit A: Accumulator R3 B R4 R0 R5 R1 R6 R2 R7 REGISTER 16 bit DPTR DPH DPL PC PC ( Program Counter )

2.3. Instruksi Pemrograman Pada Mikrokontroler MCS-51 Pada MCS-51 mempunyai ± 256 instruksi pemrograman yang secara garis besar dibagi menjadi : 1. Transfer Data 2. Operasi Aritmatika 3. Operasi Logika 4. Manipulasi Variabel Boolean 5. Instruksi Percabangan

2.3.1. Instruksi Transfer Data Instruksi Transfer Data mempunyai beraneka ragam bentuk yang berbeda yang disesuaikan dengan darimana data tersebut berasal (SOURCE) dan akan ditransfer kemana (DESTINATIONS). Instruksi ini menggunakan operand MOV yang tidak mengubah isi data pada sumber ( Source ) dan hanya mengkopi (menggandakan) data dari sumber ( Source ) ke tujuan (Destinations)

Jenis-jenis Instruksi Transfer Data a. ACCUMULATOR / REGISTER Metode ini adalah mengkopi data dari suatu Register ( R0 – R7 ) ke Accumulator ( A ) Contoh : MOV A,R0 MOV A,R1 MOV A,R2 MOV A,R3 MOV A,R4 MOV A,R5 MOV A,R6 MOV A,R7

b. REGISTER / ACCUMULATOR Metode ini adalah mengkopi data yang berada di Accumulator ( A ) ke suatu Register ( R0 – R7 ) Contoh : MOV R0,A MOV R1,A MOV R2,A MOV R3,A MOV R4,A MOV R5,A MOV R6,A MOV R7,A

c. ACCUMULATOR / DATA ( IMMEDIATE ) Metode ini adalah untuk mengisi data ke dalam Accumulator ( A ) dengan data 8 bit secara langsung. Pada metode ini digunakan tanda # pada data yang akan diisikan. Contoh : MOV A,#24H MOV A,#7FH MOV A,#0FEH MOV A,#0F8H MOV A,#100 MOV A,#255 MOV A,#0FFH

d. REGISTER / DATA ( IMMEDIATE ) Metode ini adalah untuk mengisi data ke dalam suatu Register ( R0 – R7 ) dengan data 8 bit secara langsung. Pada metode ini digunakan tanda # pada data yang akan diisikan. Contoh : MOV R0,#24H MOV R1,#7FH MOV R2,#0FEH MOV R3,#0F8H MOV R4,#100 MOV R5,#255 MOV R6,#0FFH MOV R7,#0FH

e. REGISTER / REGISTER Metode ini adalah mengkopi data yang berada di Register (R0-R7) ke suatu Register (R0-R7) yang lain. Contoh : MOV R0,R5 MOV R4,R0 MOV R2,R1 MOV R6,R2 MOV R4,R7 MOV R5,R1 MOV R3,R2 MOV R7,R3

f. ACCUMULATOR / DIRECT Instruksi ini akan memindahkan data dari sebuah alamat internal RAM ke Accumulator tanpa melalui register lainnya. Contoh : MOV A,20H MOV A,21H MOV A,22H MOV A,23H MOV A,24H MOV A,25H MOV A,2FH

g. DIRECT / ACCUMULATOR Instruksi ini akan memindahkan data dari Accumulator ke sebuah alamat internal RAM tanpa melalui register lainnya. Contoh : MOV 20H,A MOV 21H,A MOV 22H,A MOV 23H,A MOV 24H,A MOV 25H,A MOV 2FH,A

h. ACCUMULATOR / INDIRECT Type instruksi ini hanya dapat menggunakan register R0 dan R1 sebagai pointer Contoh : MOV A,@R0 MOV A,@R1 i. INDIRECT / ACCUMULATOR Contoh : MOV @R0,A MOV @R1,A

j. REGISTER / DIRECT Instruksi ini akan memindahkan data dari sebuah alamat internal RAM ke Register-register yang berada di Mikrokontroller. Contoh : MOV R0,20H MOV R1,21H MOV R2,22H MOV R3,23H MOV R4,24H MOV R5,25H MOV R6,29H MOV R7,2FH

k. DIRECT / REGISTER Instruksi ini akan memindahkan data dari sebuah Register ke sebuah alamat internal RAM yang berada di Mikrokontroller. Contoh : MOV 22H,R0 MOV 24H,R1 MOV 25H,R2 MOV 28H,R3 MOV 2AH,R4 MOV 2CH,R5 MOV 2DH,R6 MOV 2EH,R7

l. DIRECT / DIRECT Instruksi ini akan memindahkan data dari sebuah alamat internal RAM ke sebuah alamat internal RAM juga. Contoh : MOV 22H,20H MOV 24H,21H MOV 25H,23H MOV 28H,26H MOV 2AH,20H MOV 2CH,29H MOV 2DH,2FH MOV 2EH,21H

m. DIRECT / DATA Pada instruksi ini akan mengisi data pada sebuah alamat internal RAM secara langsung dengan cara memasukkan data delapan bit. Contoh : MOV 22H,#0FEH MOV 24H,#7EH MOV 25H,#23H MOV 28H,#9FH MOV 2AH,#0D5H MOV 2CH,#0B4H MOV 2DH,#22H

n. INDIRECT - DATA Pada instruksi yang dipakai disini menggunakan register INDIRECT sebagai register pemrosesnya dengan diisi data secara langsung. Contoh : MOV @R0,#21H MOV @R1,#0C8H

o. INDIRECT - DIRECT Pada instruksi yang dipakai disini menggunakan register INDIRECT sebagai register pemrosesnya dengan diisi data dari alamat internal RAM. Contoh : MOV @R0,21H MOV @R1,25H