BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka -...

7

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Flowmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa atau laju

aliran volumetrik cairan atau gas. Sebelum menetapkan flowmeter, juga

dianjurkan untuk menentukan apakah aliran informasi akan lebih berguna jika

disajikan dalam unit massa atau volumetrik. Ketika mengukur aliran bahan yang

mempunyai tekanan, aliran volumetrik tidak terlalu berarti, kecuali kepadatan

adalah konstan. Ketika kecepatan (volumetric aliran) dari cairan mampat diukur,

faktor gelembung udara akan menyebabkan kesalahan, karena itu, udara dan gas

harus dipindahkan sebelum mencapai fluida meter. (Noor Yudha Priyantini,

2010).

Tidak semua fluida yang berpindah dinamakan fluida bergerak. Yang

dimaksud fluida bergerak adalah jika fluida tersebut bergerak lurus terhadap

sekitar. Aliran fluida dikatakan aliran garis lurus apabila aliran fluida yang

mengalir mengikuti suatu garis (lurus melengkung) yang jelas ujung pangkalnya.

Aliran garis lurus juga disebut aliran berlapis atau aliran laminar (laminar flow).

Kecepatan- kecepatan partikel di tiap titik pada garis arus, searah dengan garis

singgung di titik itu. Dengan demikian garis arus tidak pernah berpotongan. Pada

fluida yang tak termampatkan, hasil kali antara kelajuan aliran fluida dan luas

penampangnya selalu tetap. Jadi A.v = konstan, atau disebut debit (Q). Debit

7

8

adalah volume fluida ( m3 ) yang mengalir melewati suatu penampang dalam

selang waktu tertentu. Dirumuskan dengan persamaan berikut:

Q = V/ t. …………………………………………………………..(2.1)

Keterangan : Q = debit ( m3 / s )

V = volume fluida ( m3 )

t = waktu fluida mengalir (s)

(Fathor Rohman, 2009)

Sistem kontrol fluida adalah sebuah alat yang dapat mengatur jumlah debit air

yang akan dikeluarkan. Dengan sistem digital, sistem kontrol ini dirancang untuk

mempermudah dalam pengemasan atau penakaran cairan dengan batas keluaran

yang ditentukan. Rancangan alat ini berupa perangkat keras dimana perangkat

yang satu dengan yang lainya berhubungan dan saling mendukung, adapun

perangkat keras tersebut terdiri dari Mikrokontroler, piringan derajat, optocoupler,

water meter termodivikasi, solenoid, pompa air dan LCD karakter. Sedangkan

perangkat lunaknya berupa program pada mikrokontroler dengan menggunakan

bahasa pemrograman assembly sehingga dapat mengontrol perangkat tersebut

baik berupa input maupun output.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Pengertian Mikrokontroller

Mikrokontroller dapat dikatakan sebuah sistem komputer yang seluruh

atau sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip sehingga sering disebut

9

sebagai single chip mikrokomputer. Tidak seperti sistem komputer yang mampu

menangani berbagai macam program aplikasi, mikrokontroller hanya dapat

digunakan untuk suatu aplikasi saja. Perbedaan lainya yaitu pada perbandingan

RAM (Rendom Acces Memory) dan ROM (Read Only Memory). Pada

Mikrokontroller perbandingan antara RAM dan ROM-nya besar, sedangkan pada

sistem komputer juga besar. (Budiharto, Widodo, Perancangan sistem dan aplikasi

mikrokontroller, 2005 hal 5).

Mikrokontroler merupakan sebuah chip yang dapat menyimpan program

yang fungsinya sebagi pengotrol rangkaian elektronik. Berbeda dengan

mikroprosesor yang merupakan Central Processing Unit (CPU) dimana memori

dan I/O pendukung komputer terpisah, pada mikrokontroler memori dan I/O

pendukung lainya terkemas dalam sebuah chip tersebut. Sehingga kelebihan

utama mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler jenis MCS51 sudah

mencapai 25 tahun, jenis mikrokontroller ini pertama kali dikembangkan pada

tahun 70-an oleh Intel Coorporatioan. Mikrokontroller MCS51 merupakan

keluarga yang masih banyak dikembang oleh produsen seperti Atmel corps,

Philips Semicunduktors, Cygnal Intergrated product,inc, Winbond Elektronics

Corp. Mikrokontroller jenis MCS51 terdiridari beberapa tipe diantaranya

AT89LS53, AT89S51, AT89S53 dan AT89S8252 dan salah satu yang banyak

digunakan pada saat ini adalah jenis AT89S51 maka itulah pada pembuatan alat

ini mikrokontroler yang akan digunakan adalah mikrokontroler AT89S51. (Danny

Cristanto.2004:1)

10

2.2.2 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 merupakan salah satu keluarga dari MCS-51

keluaran ATMEL. Jenis mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan

untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan.

Fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai

berikut:

1. Kompatibel dengan produk MCS-51

2. 4 Kb In System Programmable Flash Memory, dapat dilakukan

pemrograman 1000 tulis dan hapus

3. Range catu daya 4,0V s/d 5,0V

4. Operasi statis: 0 Hz s/d 33 MHz

5. Tiga Tingkat Program memory lock

6. 128 x 8 bit RAM internal

7. 32 Programmable Jalur I/O

8. Dua 16 bit Timer/ Counter

9. Enam Sumber Interupsi

10. Full Duplex Serial Channel

11. Low Power Idle dan Mode Power Down

12. Watcht Dog Timer

13. Dula Data Pointer

14. Power Off Flag

15. Fast Programming Time

16. Fleksibel ISP programming

11

Gambar 2.1 Diagram blok arsitektur mikrokontroler AT89S51

(Datasheet ATMEL AT89S51)

AT89S51 mempunyai konsumsi daya rendah, mikrokontroller 8-bit

CMOS dengan 4K byte momori Flash ISP (in system programmable) dapat

diprogram didalam sistem. Mikrokontroler ini dibuat dengan teknologi memori

nonvolatile kerapatan tinggi dan kompatibel dengan standart industri 8051, set

12

instruksi dan pin keluaran. Flash yang berada didalam chip memungkinkan

memori program untuk diprogram ulang pada saat chip didalam sistem atau

dengan menggunakan programmer memori nonvolatile konvensional. Dengan

mengkombinasikan CPU 8 bit yang serbaguna dengan flash ISP pada chip,

ATMEL 89S51 merupakan mikrokontroller yang luar biasa yang memberikan

fleksibilitas yang tinggi dan penyelesaian biaya yang efektif untuk beberapa

aplikasi kontrol.

AT89S51 memberikan fitur-fitur standar sebagai berikut: 4K byte Flash,

128 byte RAM, 32 jalur I/O, Timer Wachtdog, dua data pointer, dua 16 bit timer/

counter, lima vektor interupsi dua level, sebuah port serial full dupleks, oscilator

internal, dan rangkaian clock. Selain itu AT89S51 didisain dengan logika statis

untuk operasi dengan frekuensi sampai 0 Hz dan didukung dengan mode

penghematan daya. Pada mode idle akan menghentikan CPU sementara RAM,

timer/ counter, serial port dan sistem interupsi tetap berfungsi. Mode Power Down

akan tetap menyimpan isi dari RAM tetapi akan membekukan osilator,

menggagalkan semua fungsi chip sampai interupsi eksternal atau reset hardware

ditemui.

13

Gambar 2.2 Diagram pin mikrokontroler AT89S51

(Datasheet ATMEL AT89S51)

Berdasarkan jumlah pin, mikrokontroler AT89S51 mempunyai jumlah pin

sebanyak 40 pin. Adapun fungsi – fungsi dari masing – masing pin adalah sebagai

berikut:

a) Vcc

Digunakan sebagai tegangan masukan dari catu daya sebesar + 5V DC.

b) GND

Digunakan sebagai ground.

c) Port 0

Merupakan port paralel 8 bit dua arah. Berfungsi sebagai masukan dan

keluaran. Jika port 0 berlogika 1 maka dapat digunakan sebagai

masukan yang mempunyai impedansi tinggi. Posisi Low Significant Bit

(LSB) terletak pada pin 39 dan Most Significant Bit (MSB) terletak

14

pada pin 32. Selain sebagai masukan atau keluaran, port 0 juga

berfungsi sebagai:

1) Multipleks antara byte alamat rendah (A0 s/d A7) dan data (D0

s/d D7) pada saat mengakses memori program eksternal atau

memori data eksternal. Pada fungsi ini, port 0 membutuhkan

resistor pullup.

2) Masukan byte kode program selama pemrograman flash

memori (memori internal atau onchip) dan keluaran saat

verifikasi. Resistor pullup dibutuhkan pada saat verifikasi.

d) Port 1


keluaran. Port 1 sudah dipasang resistor pullup secara internal. Jika

logika 1 dituliskan pada port 1 maka keluaran akan berlogika 1 dan

dapat digunakan sebagai masukan. Posisi SLB terletak pada pin 1 dan

MSB terletak pada pin 8.

e) Port 2


keluaran. Port ini mengirim byte alamat bila dilakukan pengaksesan

memori eksternal. LSB terletak pada pin 21 dan MSB terletak pada pin

28. Fungsi lain dari port 2 adalah:

1) Sebagai byte alamat tingii (A8 s/d A15) pada saat menjalankan

program pada memori program eksternal dan mengakses data

pada memori data eksternal menggunakan pengalamatan 16 bit.

15

2) Sebagai byte alamat atas (A8 s/d A12) dan kendali saat

pemrograman memori flash internal dan verifikasi.

f) Port 3

Merupakan port paralel 8 bit dua arah. LSB terletak pada pin 10 dan

MSB terletak pada pin 17. Fungsi port 3 adalah sebagai masukan

signal kendali pada saat pemrograman memori flash dan verifikasi.

Port ini juga mempunyai beberapa fungsi khusus seperti ditunjukkan

pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 Fungsi khusus port 3

Pin – pin pada Port 3 Fungsi Pengganti

P3.0 RXD (port input serial)

P3.1 TXD (port output serial)

P3.2 INT0 (interupt eksternal 0)

P3.3 INT1 (interupt eksternal 1)

P3.4 T0 (input eksternal timer 0)

P3.5 T1 (input eksternal timer 1)

P3.6 WR (perintah write pada memori eksternal)

P3.7 RD (perintah read pada memori eksternal)

g) RST

Berfungsi sebagai masukan reset. Pada kondisi high akan aktif selama

dua siklus.

h) ALE/PROG

Signal Address Latch Enable (ALE) digunakan untuk mengaktifkan IC

latch agar data alamat rendah disimpan. ALE aktif ketika mengakses

16

program eksternal. Pin ini juga digunakan untuk memberikan pulsa

pemrograman memori flash internal. Dalam keadaan normal, ALE

mengeluarkan pulsa dengan frekuensi konstan 1/6 frekuensi osilator.

Sehingga dapat digunakan untuk tujuan pewaktuan eksternal.

i) PSEN (Program Store Enable)

Merupakan strobe pembacaan ke memori eksternal.

j) EA/Vpp

External Access Enable (EA) digunakan sebagai masukan tegangan

pemrograman ketika akan memrogram memori flash internal. Jika

EA/Vpp pada kondisi low maka mikrokontroler menjalankan instruksi-

instruksi yang ada pada memori internal.

k) XTAL1 1

Sebagai masukan dari rangkaian osilator dan masukan rangkaian clock

internal.

l) XTAL 2

Sebagai keluaran dari rangkaian osilator.

2.2.3 Organisasi Memori

Mikrokontroler ATMEL-51 mempunyai organisasi memori yang terdiri

atas:

A. Memori Program (CODE)

Merupak ruang memori yang digunakan untuk mentimpan kode

program dan konstanta yang sifatnya tetap. Memori program bersifat

17

hanya bisa dibaca (Read Only Memory) dalam artian ketika sedang

eksekusi program memori ini hanya bersifat dibaca saja tidak dapat

diubah isinya.

B. Memori Data (DATA)

Yang dimaksud memori data adalah RAM internal (on chip). AT89S51

memiliki memori data internal sebesar 128 byte. Pada memori data

dibagi menjadi tiga bagian pengalamatan mulai alamat ox00 s/d 0x0F

dikenal sebagai register R0 s/d R7. Bagian berikutnya adalah mulai

alamat 0x20 s/d 0x2F sebanyak 128 bit merupakan lokasi memori yang

dapat dimanipulasi per bit (bit addressable) juga dikenal dengan

segment bit (BDATA). Bagian berikutnya adalah general purpose

RAM mulai alamat 0x30 s/d 0x7F.

C. Memori Data Indirect (IDATA)

Merupaka segment data seluruh ruang memori data internal yaitu

mulai alamat 0x00 s/d 0xFF. Pada 128 Pada 128 byte awal yaitu ooh

s/d 7FH secara fisik sama dengan segment DATA, dan 128 byte

diatasnya dimulai yaitu mulai alamat 0x80 s/d 0xFF overlap dengan

Psecial Function Register (SFR).

D. Memori Data Pengalamatan Bit (BIT)

Secara fisik memori data pengalamatan BIT ini berada pada memori

data (DATA) yang mulai pada alamat 0x20 s/d 0x30 (128 bit). Pada

jangkauan alamat ini masing-masing bit dapat dimanipulasi sendiri-

sendiri.

18

E. Memori Data Eksternal (XDATA)

XDATA adalah ruang memori data off chip atau tidak terdapat didalam

chip mikrokontroler. Ruang alamat ini diakses melalui Port 0 (P0) dan

Port 2 (P2). XDATA bersifat dapat dibaca dan ditulisi (read/write

memory). Pengaksesan memori program eksternal dikendalikan oleh

signal PSEN (Program StoryEnable), sedangkan pengaksesan memori

data eksternal dikendalikan oleh signal RD untuk dibaca dan signal

WR untuk tulis.

F. Memori Data Halaman Eksternal (PDATA)

Secara fisik PDATA sama dengan XDATA, perbedaannya pada

PDATA hanya menggunakan P0 untuk rendah dan P2 tetap terhubung

dengan register P2 di SFR

G. Special Function Register (SFR)

SFR merupakan register khusus yang digunakan sebagai kendali,

buffer atau fungsi khusus lainnya. SFR dipetakan mulai alamat 0x80

s/d 0xFF. Tidak seluruh ruangan alamat diimplementasikan dengan

suatu register. Beberapa register dapat dialamati per bit.

2.2.4 Pewaktuan CPU

Semua mikrokontroler ATMEL mempunyai osilator internal yang

digunakan sebagai sumber pewaktuan CPU. Penggunaan osilator internal

dilakukan dengan menghubungkan kristal atau keramik pada kaki XTAL1 dan

XTAL2 seperti pada gambar 2.3.

19

C1, C2 = 30 pF ± 10 pF for Crystals

= 40 pF ± 10 pF for Ceramic Resonator

Gambar 2.3 Rangkaian pewaktuan internal (Datasheet ATMEL AT89S51)

Atau dapat juga pewaktuan diambil dari sumber eksternal dengan koneksi

seperti pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Masukan pewaktuan eksternal (Datasheet ATMEL AT89S51)

20

2.2.5 Catu Daya

Catu daya merupakan pemberi sumber daya bagi perangkat elektronika.

Perangkat elektronika umumnya dicatu oleh power supply arus searah DC (direct

current) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai atau accu adalah

sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan

catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang

besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga

listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus

AC menjadi DC.

2.2.5.1 Penyearah (Rectifier)

Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada

Gambar 2.5. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-

jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada

kumparan sekundernya.

Gambar 2.5 Rangkaian penyearah sederhana setengah gelombang

21

Pada rangkaian ini, dioda berperan untuk hanya meneruskan tegangan

positif ke beban R1. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half

wave). Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan

transformator dengan center tap (CT) seperti pada Gambar 2.6 di bawah ini.

Gambar 2.6 Rangkaian penyearah sederhana gelombang penuh

Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa

yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator

sebagai common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan

gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti

misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk

tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan

ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.

2.2.5.2 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Dengah Filter C

Gambar 2.7 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter

kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk

gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Pada Gambar 2.8 menunjukkan

bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang

22

dengan filter kapasitor. Garis b-c adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu,

dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor.

Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat

pengosongan kapasitor

Gambar 2.7 Rangkaian penyearah setengah gelombang menggunakan kapasitor.

2.2.5.3 Bentuk Gelombang Dengan Filter Kapasitor

Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus I yang mengalir ke beban

R. Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis

horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan

semakin tajam.

Gambar 2.8 Bentuk gelombang dengan kapasitor

23

2.2.5.4 .Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Dengan Filter C

Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan

menambahkan kapasitor pada rangkaian. Bisa juga dengan menggunakan

transformator yang tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada

gambar 2.9 berikut ini

Gambar 2.9 Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan kapasitor

Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elco yang memiliki

polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang

digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya.

2.2.5.5 Regulator

Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil,

namun ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan

outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus

semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut turun. Untuk beberapa

aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan

komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.

24

Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukkan pada Gambar

2.10.

Gambar 2.10 Rangkaian catu daya menggunakan regulator

2.2.6 Keypad

Keypad digunakan sebagai media masukan dalam berbagai aplikasi

elektronik. Rangkaian keypad berupa kaki baris dan kolom yang dapat

dihubungkan dengan piranti luar. Bila salah satu tombol keypad ditekan maka

keluaran yang dihasilkan berupa kombinasi baris dan kolom tersebut. Sebuah

keypad pada dasarnya adalah saklar - saklar push button yang disusun secara

matriks. Saklar - saklar push button yang menyusun keypad yang digunakan kali

ini mempunyai 3 kaki dan 2 kondisi.

Ketika saklar - saklar push button itu hendak disusun menjadi matriks

keypad, maka satu kaki akan menjadi indeks kolom, satu kaki menjadi indeks

baris dan satu kaki menjadi common. Satu misal akan dibuat matriks keypad 4x3

(4 baris dan 3 kolom), maka konfigurasinya adalah sebagaimana terlihat pada

Gambar 2.11

25

Gambar 2.11 Konfigurasi matriks keypad 3x4

2.2.7 Optokopler

Optokopler merupakan komponen elektronik opto isolator yang terdiri dari

pemancar cahaya atau emitter yang mengkopel secara optik terhadap photo

detector melalui media yang terisolasi. Pemancar cahaya dapat berupa penerang

lampu ataupun LED. Media isolasi berupa udara, plastik, gelas atau fiber.

Sedangkan photo detector dapat berupa photo konduktor, photo dioda, photo

transistor, photo SCR atau rangkaian photo dioda/amplifier. Mengenai

pengontrolan pemancaran cahaya dan photo detector memungkinkan pemindahan

informasi dari suatu rangkaian yang mengandung pemancar cahaya ke rangkaian

yang mengandung photo detector.

Informasi dilewatkan secara optik melintasi celah isolasi yang

perpindahannya memiliki sistem satu arah sehingga photo detector tidak

mempengaruhi rangkaian input. Isolasi optik mencegah adanya interaksi ataupun

26

kerusakan rangkaian input yang disebabkan oleh perbedaan tegangan yang relatif

tinggi terhadap rangkaian output.

Optokopler dirancang untuk menggantikan fungsi saklar mekanis dan

pengubahan pulsa secara fungsional optokopler sama dengan pasangan relay

mekanis karena suatu isolasi tingkat tinggi diantara terminal input dan

outputnya.Beberapa keunggulan optokopler komponen solid state adalah:

Kecepatan operasi lebih cepat

Ukuran kecil

Tidak mudah dipengaruhi getaran dan goncangan

Respon frekuensi

Tidak ada bounce

Kompatibel dengan banyak rangkaian – rangkaian logika dan

mikroprosesor.

(a) (b)

Gambar 2.12 (a) Simbol optokopler

(b) Bentuk fisik Optokopler MOC70T3 (datasheets

Motorola)

27

2.2.8 Relay

Relay adalah suatu rangkaian switching magnetik yang bekerja bila

mendapat catu dari rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal

yang harus dipenuhi output rangkaian pendrivernya/pengemudinya. Arus yang

digunakan pada rangkaian adalah arus DC.

Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan

pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan arus, inti besi lunak

menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak

mengalami gaya tarik magnet sehingga berpindah posisi ke kutub lain atau

terlepas dari kutub asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada

kumparan relay. Dan relay akan kembali ke posisi semula yaitu normaly-off, bila

tidak ada lagi arus yag mengalir padanya. Posisi normal relay tergantung pada

jenis relay yang digunakan. Dan pemakaian jenis relay tergantung pada keadaan

yang diinginkan dalam suatu rangkaian/sistem.

Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi:

Normaly Open (NO); saklar akan tertutup bila dialiri arus.

Normaly Close (NC); saklar akan terbuka bila dialiri arus.

Change Over (CO); relay ini mempunyai saklar tunggal yang normalnya tertutup

yang mana bila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal

A, sebaliknya bila kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke

terminal B.

Analogi rangkaian relay yang digunakan adalah saat basis transistor ini dialiri

arus maka transistor dalam keadaan tertutup yang dapat menghubungkan arus dari

28

kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung. Sedangkan fungsi dioda

disini adalah untuk melindungi transistor dari tegangan induksi yang bisa mencapai

100 sampai 150 volt dimana tegangan ini dapat merusak transistor

Gambar 2.13 Simbol relay

Gambar 2.14 Rangkaian penggerak relay

2.2.9 Water Meter

Watermeter manual adalah alat atau bagian utama dari sistem, karena

watermeter manual inilah yang akan diubah tampilannya menjadi tampilan digital.

Watermeter manual mempunyai beberapa elemen, yaitu putaran piringan,

29

tampilan angka, tampilan skala, jarum untuk penunjuk skala. Elemen utama yang

dimanfaatkan pada watermeter manual adalah putaran piringan, karena dari

putaran piringan inilah maka menjadi masukan bagi sensor optocoupler untuk

nantinya diproses di dalam mikrokontroler dan di tampilkan pada display dalam

bentuk tampilan digital.

Watermeter sebagai alat yang digunakan untuk mengukur linier, nonlinier,

massa atau laju aliran volumetrik cairan atau gas. Sebelum menetapkan flow

meter, juga dianjurkan untuk menentukan apakah aliran informasi akan lebih

berguna jika disajikan dalam unit massa atau volumetrik. Ketika mengukur aliran

bahan kompresibel, aliran volumetrik tidak terlalu berarti, kecuali kepadatan (dan

kadang-kadang juga viskositas) adalah konstan. Ketika kecepatan (volumetrik

aliran) dari cairan mampat diukur, kehadiran ditangguhkan gelembung akan

menyebabkan kesalahan, karena itu, udara dan gas harus dipindahkan sebelum

mencapai fluida meter.

Gambar 2.15 Water meter

30

2.2.10 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) merupakan suatu bentuk kristal cair yang

akan berubah warnanya apabila dikenakan tegangan padanya. LCD yang

digunakan adalah M1632 yang terdiri dari 2 baris, 16 kolom dimulai dari baris 1

paling atas dan kolom 0 paling kiri. Modul LCD Character dapat dengan mudah

dihubungkan dengan mikrokontroller seperti AT89S51. LCD Character 2×16,

dengan 16 pin konektor, yang didifinisikan sebagai berikut:

Tabel 2.2 PIN dan Fungsi LCD

PIN Nama Fungsi 1 VSS Ground voltage 2 VCC +5V 3 VEE Contrast voltage 4 RS Register Select

0 = Instruction Register 1 = Data Register

5 R/W Read/ Write, to choose write or read mode 0 = write mode 1 = read mode

6 E Enable 0 = start to lacht data to LCD character 1= disable

7 DB0 LSB 8 DB1 - 9 DB2 - 10 DB3 - 11 DB4 - 12 DB5 - 13 DB6 - 14 DB7 MSB 15 BPL Back Plane Light 16 GND Ground voltage

31

Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW. Jalur EN

dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa sedang

mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui

program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain

RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan

tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD

tersebut) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi.

Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data

akan dianggap sebagi sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen,

posisi kursor dll). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data

text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk

menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diset logika high “1”.

Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka

informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika

high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD.

Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ”0”. Pada

akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur (bergantung pada mode operasi yang

dipilih oleh user). Pada kasus bus data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 s/d DB7.

Gambar 2.16 LCD (Liquid Crystal Display)

32

2.2.11 Solenoid

Solenoid adalah suatu alat dasar yang mengkonversi suatu sinyal listrik ke

dalam gerakan mekanis, pada umumnya seperti garis. solenoid terdiri dari suatu

kumparan dan alat pengisap. Pengisap tersebut mungkin adalah freestanding atau

dimuati pegas. Jika terdapat batang besi dan ditempatkan sebagian panjangnya di

dalam solenoid, batang tersebut akan bergerak masuk ke dalam solenoid saat arus

dialirkan. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan tuas. Tuas inilah yang

nantinya untuk menggerakkan katup. Kumparan mempunyai beberapa rating

tegangan atau arus dan tipenya mungkin DC atau AC. Spesifikasi Solenoid

meliputi rating listrik dan gaya pengisap menarik atau mendorong ketika yang

diberi tegangan tertentu. Gaya ini mungkin dinyatakan dalam newton atau

kilogram di dalam sistem SI, dan dalam pound atau ons dalam Sistem Inggris.

Beberapa solenoid terbatas hanya untuk tugas sebentar-sebentar oleh karena

batasan yang berkenaan dengan panas. Dalam hal ini, duty cycle maksimum

(persentase total waktu) akan ditetapkan. Solenoid digunakan ketika suatu gaya

mendadak yang besar harus dipakai untuk melaksanakan beberapa pekerjaan.

Gambar 2.17 Solenoid valve

33

Keterangan gambar solenoid valve:

1. Blok katup

2. Masukan

3. Keluaran

4. Solenoid

5. Blok kumparan kawat

6. Terminal catu daya

7. Piston

8. Pegas

9. Lubang

2.2.12 Transistor

Transistor adalah suatu monokristal semikonduktor dimana terjadi dua

pertemuan P-N, dari sini dapat dibuat dua rangkaian yaitu P-N-P dan N-P-N.

Dalam keadaan kerja normal, transistor harus diberi polaritas sebagai berikut :

1. Pertemuan Emitter-Basis diberi polaritas dari arah maju seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2.18 (a).

2. Pertemuan Basis-kolektor diberi polaritas dalam arah mundur seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.18 (b).

(a) NPN (b) PNP

Gambar 2.18 Dasar polaritas transistor

34

Transistor juga sering disebut sebagai suatu komponen yang dapat

memperbesar level sinyal keluaran sampai beberapa kali sinyal masukan. Sinyal

masukan disini dapat berupa sinyal AC ataupun DC. Prinsip dasar transistor

sebagai penguat adalah arus kecil pada basis mengontrol arus yang lebih besar

dari kolektor melewati transistor. Transistor berfungsi sebagai penguat ketika arus

basis berubah. Perubahan kecil arus basis mengontrol perubahan besar pada arus

yang mengalir dari kolektor ke emitter. Pada saat ini transistor berfungsi sebagai

penguat.

Dan dalam pemakiannya, transistor juga bisa berfungsi sebagai saklar

dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan

(cut-off). Pada daerah penjenuhan nilai resistansi penyambungan kolektor emitter

secara ideal sama dengan nol atau kolektor terhubung langsung (short). Ini

menyebabkan tegangan kolektor emitter Vce = 0 pada keadaan ideal. Dan pada

daerah cut off, nilai resistansi persambungan kolektor emitter secara ideal sama

dengan tak terhingga atau terminal kolektor dan emitter terbuka yang

menyebabkan tegangan Vce sama dengan tegangan sumber Vcc.

Gambar 2.19 Kurva transistor sebagai saklar

35

2.2.13 Dioda

Dioda ialah jenis VACUUM tube yang memiliki dua buah elektroda.

Dioda tabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang

bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.

Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah.

Penyearah digunakan 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 dicatu.

Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam

rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat

luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya : penyearah setengah

gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave

Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun

pengganda tegangan (Voltage Multiplier).

Anoda Katoda

Gambar 2.20 Simbol dioda

Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda.

Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya

36

ini mengingatkan kita 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. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga

komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu

hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah

sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P

dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya

akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

2.2.14 IC LM 78XX

Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil,

namun ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan

outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus

semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut turun. Untuk beberapa

37

aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan

komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.

Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar 2.12

Pada rangkaian ini, zener bekerja pada daerah breakdown, sehingga menghasilkan

tegangan output yang sama dengan tegangan zener atau Vout = Vz. Namun

rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50mA.

Gambar 2.21 Regulator zener

Prinsip rangkaian catu daya yang seperti ini disebut shunt regulator, salah

satu ciri khasnya adalah komponen regulator yang paralel dengan beban. Ciri lain

dari shunt regulator adalah, rentan terhadap short-circuit. Perhatikan jika Vout

terhubung singkat (short-circuit) maka arusnya tetap I = Vin/R1. Disamping

regulator shunt, ada juga yang disebut dengan regulator seri. Prinsip utama

regulator seri seperti rangkaian pada gambar 7 berikut ini. Pada rangkaian ini

tegangan keluarannya adalah:

Vout = VZ + VBE ....................................................................................(2.2)

38

VBE adalah tegangan base-emitor dari transistor Q1 yang besarnya antara

0.2 - 0.7 volt tergantung dari jenis transistor yang digunakan. Dengan

mengabaikan arus IB yang mengalir pada base transistor, dapat dihitung besar

tahanan R2 yang diperlukan adalah :

R2 = (Vin - Vz)/Iz ....................................................................................(2.3)

Iz adalah arus minimum yang diperlukan oleh dioda zener untuk mencapai

tegangan breakdown zener tersebut. Besar arus ini dapat diketahui dari datasheet

yang besarnya lebih kurang 20 mA.

Gambar 2.22 Regulator zener follower

Jika diperlukan catu arus yang lebih besar, tentu perhitungan arus base IB

pada rangkaian di atas tidak bisa diabaikan lagi. Dimana seperti yang diketahui,

besar arus IC akan berbanding lurus terhadap arus IB atau dirumskan dengan IC =

bIB. Untuk keperluan itu, transistor Q1 yang dipakai bisa diganti dengan tansistor

darlington yang biasanya memiliki nilai b yang cukup besar. Dengan transistor

darlington, arus base yang kecil bisa menghasilkan arus IC yang lebih besar.

39

Teknik regulasi yang lebih baik lagi adalah dengan menggunakan Op-Amp

untuk men-drive transistor Q, seperti pada rangkaian gambar II.8. Dioda zener

disini tidak langsung memberi umpan ke transistor Q, melainkan sebagai tegangan

referensi bagi Op-Amp IC1. Umpan balik pada pin negatif Op-amp adalah

cuplikan dari tegangan keluar regulator, yaitu :

Vin(-) = (R2/(R1+R2)) Vout ……………………………….………………(2.4)

Jika tegangan keluar Vout menaik, maka tegangan Vin(-) juga akan menaik

sampai tegangan ini sama dengan tegangan referensi Vz. Demikian sebaliknya

jika tegangan keluar Vout menurun, misalnya karena suplai arus ke beban

meningkat, Op-amp akan menjaga kestabilan di titik referensi Vz dengan memberi

arus IB ke transistor Q1. Sehingga pada setiap saat Op-amp menjaga kestabilan :

Vin(-) = Vz ...............................................................................................(2.5)

Gambar 2.23 regulator dengan Op-amp

40

Dengan mengabaikan tegangan VBE transistor Q1 dan mensubsitusi rumus

(11) ke dalam rumus (10) maka diperoleh hubungan matematis :

Vout = ( (R1+R2)/R2) Vz .........................................................................(2.6)

Pada rangkaian ini tegangan output dapat diatur dengan mengatur besar R1 dan

R2.

Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor

dan komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator seperti di atas.

Karena rangkaian semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC regulator tegangan

tetap. Saat ini sudah banyak dikenal komponen seri 78XX sebagai regulator

tegangan tetap positif dan seri 79XX yang merupakan regulator untuk tegangan

tetap negatif. Bahkan komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas

arus (current limiter) dan juga pembatas suhu (thermal shutdown). Komponen ini

hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja sudah dapat

menjadi rangkaian catu daya yang ter-regulasi dengan baik.

Gambar 2.24 regulator dengan IC 78XX / 79XX

41

Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 volt, 7812

regulator tegangan 12 volt dan seterusnya. Sedangkan seri 79XX misalnya adalah

7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan negatif 5 dan 12

volt.

Selain dari regulator tegangan tetap ada juga IC regulator yang

tegangannya dapat diatur. Prinsipnya sama dengan regulator OP-amp yang

dikemas dalam satu IC misalnya LM317 untuk regulator variable positif dan

LM337 untuk regulator variable negatif. Bedanya resistor R1 dan R2 ada di luar

IC, sehingga tegangan keluaran dapat diatur melalui resistor eksternal tersebut.

Hanya saja perlu diketahui supaya rangkaian regulator dengan IC tersebut

bisa bekerja, tegangan input harus lebih besar dari tegangan output regulatornya.

Biasanya perbedaan tegangan Vin terhadap Vout yang direkomendasikan ada di

dalam datasheet komponen tersebut. Pemakaian heatshink (aluminium pendingin)

dianjurkan jika komponen ini dipakai untuk men-catu arus yang besar. Di dalam

datasheet, komponen seperti ini maksimum bisa dilewati arus mencapai 1 A.

Gambar 2.25 IC LM78XX

42

2.2.15 Perangkat Lunak (Bahasa Asembly)

Dalam pembuatan sebuah rangkaian mikrokontroler tidak hanya

dibutuhkan perangkat keras, tetapi juga dibutuhkan perangkat lunak. Fungsi dari

perangkat lunak ini sebagai pengendali untuk mengendalikan semua proses yang

ada dalam seluruh sistem dan mengaturnya. Perangkat lunak ini akan dimasukkan

dalam mikrokontroler. Pada pembuatan Tugas Akhir ini penulis menggunakan

perangkat lunak Assembly. Bahasa assembly dikategorikan sebagai bahasa tingkat

rendah (low level languange). Ini untuk menggambarkan kekhususannya sebagai

bahasa yang berorientasi pada mesin.

2.2.16 Pengenalan Bahasa Assembly

Mengingat CPU bekerja hanya dalam biner, dan dilakukan dengan

kecepatan yang sangat tinggi. Biner adalah serupa dengan dua buah keadaan,

kalau tidak 0 maka itu mestinya adalah 1, begitu pula sebaliknya. Maka kita harus

familiar dengan 010010110, itulah biner. Bilangan biner yang berupa kode

perintah dinamakan bahasa mesin. Pada komputer terdahulu, programer menulis

kode dalam bahasa mesin seperti itu. Namun agar lebih mudah dari menulis kode

dengan biner, dibuatkah format bilangan yang dapat merepresentasikan biner

dengan baik, yakni menggunakan bilangan Heksadesimal. Dan hasilnya,

programer merasa jauh lebih mudah dari pada mengingat kombinasi "0" dan "1".

Namun menulis kode dalam bahasa mesin, heksadesimal masih juga terlalu rumit

bagi kebanyakan programer. Akhirnya, pada masa sekarang, dibuatlah sebuah

bahasa assembler yang berisi mnumonic (symbol bahasa mesin dalam bahasa

43

manusia yang mudah diingat), untuk setiap instruksi kode mesin, dan didukung

juga beberapa kelebihan lain untuk mempermudah pembuatan program, termasuk

pengujian atas kemungkinan adanya error dalam penulisan. Sekarang mnumonic

digunakan secara luas dalam bidang ilmu pengetahuan, buku-buku tehnik yang

merujuk pada kode dengan tujuan semuanya agar lebih mudah untuk diingat.

Kode bahasa assembly diterjemahkan ke dalam bahasa mesin oleh sebuah

program lain, yang kemudian disebut sebagai Assembler.

Bahasa assembly juga dikenal sebagai bahasa tingkat rendah (low-level-

languages) karena bahasa ini adalah yang paling berhubungan langsung dengan

struktur CPU. Dalam memprogram bahasa ini, programer harus benar-benar

mengenal semua register dalam CPU, ukuran masing-masingnya, termasuk

berbagai detil dari instruksi serta efeknya terhadap register.

Namun sekarang, seseorang dapat menggunakan berbagai bahasa yang jauh lebih

memudahkan, misalnya seperti BASIC, Pascal, C, C++, Java , dan banyak lagi

lainnya.

Bahasa-bahasa di atas kemudian disebut dengan bahasa tingkat tinggi

(high-level languages) karena kita tidak perlu mengenal lebih jauh tentang isi dari

struktur CPU target. Bahasa ini kemudian diterjemahkan ke dalam bahasa

assembler, baru kemudian ke bahasa mesin, atau beberapa program dapat

langsung mengubah dari bahasa tingkat tinggi itu langsung menjadi bahasa mesin.

Program yang dapat melakukan itu kemudian disebut dengan Compiler. Misalnya

kita menulis program dalam bahasa C, maka kita harus menggunakan C-Compiler

untuk kemudian mengubah kode program kita menjadi bahasa mesin. Namun

44

untuk sekarang, kita berkonsentrasi pada bahasa assembly yang khusus untuk

8051, dan membuat program yang dapat bekerja dengan baik hanya dengan

menggunakan bahasa itu. Assembler yang kita gunakan ini adalah sebuah program

yang dibuat bersama-sama begitu diperkenalkannya Chip 8051 oleh Intel, yakni

program "ASM51.EXE" dengan nama resmi "MCS-51 MACRO ASSEMBLER

V2.3" buatan Intel Corporation.

2.2.17 Struktur Bahasa Assembly

Program bahasa assembly terdiri dari beberapa bagian. Setiap instruksi

diungkapkan dalam satu baris kode. Setiap instruksi terdiri dari mnumonic, dan

kadang ditambahkan 1 atau 2 operand. Operand adalah data yang hendak

dimanipulasi. Dan mnumonic itulah yang meninstruksi-kan CPU untuk

melakukan sesuatu terhadap operand.

Contoh program dalam assembly:

ORG 0 ;Mulai program dari alamat 0000

MOV R5,#25h ;Isikan 25h pada R5

MOV R7,#34h ;Isikan 34h pada R7

MOV A,#0 ;buat A = 0

ADD A,R5 ;Tambahkan isi R5 ke dalam A

;sehingga A = A + R5

ADD A,R7 ;Tambahkan isi R7 ke dalam A

;sehingga A = A + R5

ADD A,#12h ;Tambahkan 12h ke dalam A

END

45

Program dalam bahasa assembly yang dicontohkan di atas adalah

statement yang berurutan, di mana terdiri dari instruksi misalnya ADD dan MOV,

dan beberapa statement lain, yang disebut dengan Directive. Setiap instruksi,

adalah memerintahkan CPU untuk melakukan sesuatu hal, sedang directive ( juga

disebut dengan psuedo-instruction) memberikan arahan bagi assembler cara

menterjemahkan kode di belakang ungkapan directive tersebut. Ambil contoh,

intstruksi MOV dan ADD adalah sebuah perintah, sedang ORG dan END adalah

directive (petunjuk arahan) bagi assembler. ORG dalam contoh diatas meminta

kepada Assembler bahwa opcode selanjutnya agar ditempat dalam memory lokasi

0, sementara END adalah untuk memberitahukan assembler akhir dari program,

dan mengabaikan setiap text di bahwa END.

Pada prinsipnya instruksi bahasa assembly terdiri dari 4 bagian :

[label] mnumonic [operand] [;komentar]

Tanda kurung diatas (bracket) adalah menunjukkan bagiannnya, agar bisa

lebih jelas, dan bukan dimasukkan dalam kode yang sebenarnya. Adapun

penjelasannya adalah sebagai berikut ini :

1. Bagian Label adalah sebuah identifier yang merujuk padaa lokasi opcode.

Dengan kata lain nilai dari Label ini adalah relatif, dan ditentukan saat proses

kompilasi. Berbeda dengan identifier lain yang nilainya harus ditentukan

dengan expresi EQU, DATA, dll dengan diberikan nilai yang tetap

(Konstanta). Karena sifat dinamisnya Instruksi JUMP yang merujuk pada

Label, lokasi jump akan dihitung kembali agar menghasilkan lokasi Jump

yang tepat, pada lokasi milik Label. Deklarasi Label adalah mirip dengan

46

deklarasi identifier lain dan diakhiri dengan karakter titik-dua. Identifier hanya

bisa dibentuk dengan karakter pertama adalah karakter Alphabet, dan karakter

selanjutnya boleh juga numerik, dan karakter "_" serta "?". Panjang Label ini

juga tidak boleh melebihi 255 karakter.

2. Bagian menumonic dan bagian operand dalam bahasa assembly adalah bagian

utama dari kode program. Dan operand adalah spesifik atas mnumonic, yang

mengisyaratkan tugas tertentu (Seperti yang sudah diatur oleh pabrik pembuat

Chip dalam datasheet-nya). Ungkapan (statement) dalam bahasa assembly

misalnya adalah :

ADD A,B

MOV A,#67

ADD dan MOV adalah mnumonic dimana akan menghasilkan opcode. Sedang

"A,B" dan A,#67" adalah operand. Di luar kedua bagian ini, yakni mnumonic

dan operand adalah disebut sebagai instruksi-psuedo, atau directive. Ingat

bahwa sebuah directive tidak akan menghasilkan kode mesin (opcode), dan

mereka digunakan oleh assembler saat memutuskan bagaimana caranya untuk

menterjemahkan mnumonic dan operand yang ada di belakang directive

tersebut ke dalam kode mesin yang benar sesuai dengan kemauan kita. Dalam

contoh program dalam bahasa assembly di atas, ORG (original) dan END

adalah contoh dari directive (beberapa assembler menggunakan syntax .ORG

dan .END).

47

3. Bagian komentar dimulai dengan karakter semi-colon (titik-koma) yang

berarti karakter-karakter setelahnya adalah sebuah komentar. Assembler akan

segera mengabaikan karakter-karakter sesudah karakter semi-colon tersebut.

Mengingat assembler adalah menterjemahkan baris demi baris dalam program,

maka setiap komentar harus dimulai dari karakter semi-colon itu, walaupun

dalam baris tersebut tidak terdapat instruksi apapun.

2.2.18 Register

Dalam CPU, register-register digunakan untuk menyimpan data secara

sementara. Informasi dapat berupa data byte yang hendak diproses atau sebuah

data alamat yang menunjuk pada data yang lain. Register-register dari 8051 pada

umumnya adalah berupa register 8-bit. Dalam 8051 hanya ada satu jenis data

yakni data 8-bit (sama dengan namanya yakni komputer 8-bit). Register 8-bit

tersebut ditunjukkan dalam diagram mulai dari MSB (Most Significant Bit) / D7

sampai pada LSB (Least Significant bit) / D0. Dengan type data 8-bit tersebut,

setiap data yang lebih besar dari 8-bit harus dipecah menjadi beberapa bagian data

8-bit sebelum dapat diproses. Mengingat banyak register dalam 8051, register

yang paling banyak digunakan adalah A (Accumulator), B, R0, R1, R2, R3, R4,

R5, R6, R7, DPTR (DataPointer), dan PC (Program Counter). Semua register

tersebut adalah register 8-bit kecuali DPTR dan PC. Akumulator atau register A,

digunakan dalam semua instruksi aritmatika dan logika.

48

2.2.19 Instruksi MOV

Singkatnya instruksi MOV adalah menyalin isi data dari register yang satu

ke register yang lain, dengan format sebagai berikut :

MOV dest, source ;salin data source ke dest

Instruksi ini memerintahkan pada CPU untuk memindahkan (sebenarnya

adalah menyalin) operand source menuju operand destination.Seperti contohnya,

"MOV A,R0" adalah menyalin isi R0 ke register A. Setelah instruksi ini

dijalankan isi dari kedua register tersebut adalah sama. Instruksi MOV tidak

mengubah isi dari operand Source. Program berikut ini adalah contoh untuk

mengubah Akumulator menjadi 55h (h adalah hex), lalu kemudian memindahkan

nilainya kedalam beberapa register dalam CPU. Perhatikan tanda "#" dalam

instruksi tersebut. Hal itu mengindikasikan bahwa simbol dibelakangnya adalah

sebuah nilai.

MOV A,#55 ;Mengisi A dengan nilai 55h

MOV R0,A ;Salin isi A ke dalam R0

;Sekarang R0 = 55h


;Sekarang R1 = 55h


;Sekarang R2 = 55h

MOV R3,#95h ;Mengisi R3 dengan nilai 95h

;Sekarang R3 = 95h

49

MOV A,R3 ;Salin isi R3 ke dalam A

;Sekarang A = 95h

Saat menulis program untuk mikrokontroller 8051, hal-hal berikut ini

harus diperhatikan:

a. Bahwa sebuah nilai dapat langsung diberikan pada register-register

misalnya A, B, R0 s/d R7. Namun bagaimanapun juga untuk

mengindikasikan bahwa sebuah simbol adalah sebagai sebuah nilai, dan

bukan sebagai alamat atau yang lain, sebelumnya harus diberi

simbol pound atau pagar atau "#".

MOV A,#23h ;Mengisi A dengan nilai 23h

MOV R0,#12h ;Mengisi R0 dengan nilai 12h

MOV R1,#1Fh ;Mengisi R1 dengan nilai 1Fh

MOV R2,#2Bh ;Mengisi R2 dengan nilai 2Bh

MOV R3,#3Ch ;Mengisi R3 dengan nilai 3Ch

MOV R7,#9Dh ;Mengisi R7 denga nilai 9Dh

MOV R6,#0F9h ;Mengisi R6 denga nilai F9h

MOV R5,#12 ;Mengisi R5 denga nilai 12 desimal

Perhatikan pada instruksi "MOV R6,#0F9h" sebelum simbol F nampak di

sana diimbuhi oleh simbol "0" sehingga menjadi "0F9h". Hal ini penting

bagi assembler untuk membedakan apakah sebuah symbol yang dituliskan

itu sebagai sebuah angka bilangan atau sebuah identifier. Sedang identifier

harus selalu dimulai dari karakter alphabeth.

50

b. Jika nilai 0 s/d F kita isikan pada sebuah register 8-bit, maka akan

mengubah 4-bit paling kecil dari register tersebut. Dan kita akan

mendapatkan 4-bit teratas darinya akan dibuat menjadi 0. Misalnya dengan

instruksi "MOV A,#5", maka sejatinya instruksi tersebut adalah sama

dengan "MOV A,#05h", dan menghasilkan A = 05h. Dan dalam bilangan

biner adalah A = 00000101 biner.

c. Mengisikan sebuah nilai yang terlalu besar dari nilai yang sanggup

ditampung sebuah register akan menghasilkan error.

MOV A,#7F2h ; 7F2h > (8-bit atau FFh atau 255 desimal)

MOV R2,#456 ; 456d > (8-bit atau FFh atau 255 dec)

d. Untuk mengisikan nilai ke dalam register, kita harus mengimbuhkan

symbol pound (#). Jika tidak ada simbol tersebut, maka assembler akan

menganggapnya sebagai sebuah lokasi memory. Ambil contoh "MOV

A,17h" yang berarti pindahkan isi nilai dari memory 17h ke dalam A.

Sedang saat kita menginginkan untuk mengisi A dengan nilai 17h, maka

kita harus menuliskan dengan "MOV A,#17h". Tidak adanya symbol

pagar tersebut tidak akan membuat assembler menghasilkan error namun

assembler akan membuatkan kode yang bukan seperti kemauan kita, hanya

karena kesalahan kecil kita dalam menulis program. Biasanya hal ini biasa

terjadi bagi para pemula.

51

2.2.20 Instruksi ADD

Instruksi ADD adalah berdasar pada format :

ADD A,Source ;Tambahakan source ke Akumulator

Instruksi ini menambahkan sembarang tipe data ke dalam A dan A pula

bertindak sebagai penerima hasil dari operasi. Sehingga dapat dikata operand

tujuan (Dest) selalu adalah Akumulator (A).

Contohnya:

MOV A,#25h ;Isi A dengan nilai 25h

MOV R2,#34h ;Isi R2 dengan nilai 34h

ADD A,R2 ;Tambahakan keduanya

;Jadi A = A + R2

Menjalankan program di atas akan menghasilkan A = 59h (25h + 34h =

59h) dan nilai pada R2 tidak berubah setelah instruksi ADD, yakni 34h. Sekali

lagi operand source tidak akan berubah. Program di bawah ini adalah contoh

program yang lebih kompleks.



MOV A,#0 ;Clear isi A menjadi 0

ADD A,R5 ;Tambahakan A dengan isi R5

;Jadi A = A + R5

52

ADD A,R7 ;Tambahakan A dengan isi R7

;Jadi A = A + R7

Program di atas menghasilkan nilai 59h yang terdapat pada A. Ada banyak cara

untuk memberi pengalamatan, namun sedapat mungkin mencari cara yang paling

singkat dan cepat. Ini adalah cara lebih cepat.

MOV A,#25h ;Isi A dengan nilai 25h

ADD A,#34h ;Tambahakan A dengan 34h

Sekali lagi dapat kita lihat dari berbagai contoh di atas operand tujuan

selalu adalah A. Jika kita memaksa menuliskan kode seperti "ADD R2,A" tentu

akan menghasilkan error. 8051 memang hanya mendukung operasi arimatika dan

logika yang hanya menggunakan A sebagai akumulator, dan dengan kata lain

operasi tersebut dibatasi selebar 8-bit. Namun walaupun demikian hal itu sudah

lebih dari cukup untuk membuat program untuk berbagai aplikasi canggih,

misalnya robot.

Kita tahu bahwa 8051 juga memiliki 2 buah register 16-bit, walaupun

dirancang bukan untuk keperluan manipulasi data. Namun jika anda bertanya

apakah CPU 8051 dapat memanipulasi data yang lebih besar dari 8-bit?? Tentu

saja, tidak ada hal yang tidak mungkin. Seperti yang sudah kita ketahui

sebelumnya bahwa komputer 8-bit, idealnya hanya memproses data sampai

selebar 8-bit. Dalam kasus tertentu beberapa perintah dalam 8051 dapat diurutkan

untuk dapat menangani data yang lebih besar, seperti data 16-bit, 24-bit, maupun

53

32-bit. Semua bisa dilakukan. Tentu dengan memecah data tersebut dalam

beberapa data 8-bit,dan kemudian memprosesnya satu-persatu kemudian

menyatukan kembali data sehingga seperti hasil yang kita inginkan. Dalam

prakteknya hal itu bisa dilakukan dengan membuat kode-kode yang rumit dan

teliti.

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka -...

Documents

Transcript of BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka -...