MAKALAHMIKRO PROSESOR

DISUSUN OLEH:

MURDIYANTOI 8109031

PROGRAM STUDI D-3 MESIN PRODUKSIFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARETSURAKARTA

2011

MIKROPROSESOR

A. Pengertian

Mikroprosesor merupakan merupakan suatu alat digital yang bekerja :

Menerima data dari sejumlah masukan

Memproses data menurut ketentuan-ketentuan program yang disimpan dan,

Menghasilkan sejumlah sinyal keluaran sebagai akibat dari pemrosesan data

tersebut.

Mikroprosesor juga dapat dikatakan sebagai suatu chip (IC=integrated circuits) yang

di dalamnya terkandung rangkaian ALU (arithmetic-logic unit) rangkaian CU (control

unit) dan register-register. Mikroprosesor disebut juga dengan CPU (Cetral Processing

Unit).

ALU : menyediakan fungsi pengolahan

CU : mengontrol fungsi prosesor

Register : penyimpan sementara dalam mikroprosesor

Mikroprosesor berasal dari microprocessor, yang secara kasar dapat diterjemahkan

sebagai pemroses mikro atau mengolah mikro. Secara fisik, mikroprosesor adalah subuah

keping (chip) kecil, yang dirancang untuk mengerjakan pekerjaan-pekerjaan yang cukup

kompleks.

Mikroprosesor adalah sebuah sirkuit terpadu yang dikemas pada sekeping silicon

yang tipis. sebuah prosesor berisi ribuan atau bahkan jutaan komponen ekuivalen

transistor, yang masing masing saling terhubung oleh jalur aluminium yang sangat halus.

semua transistor itu bekerja sama sama untuk menyimpan dan memanipulasi data, dengan

CURegister-register

Chip (IC:Integrated Circuits) CPU

ALU

demikian mikroprosesor dapat melakukan berbagai fungsi dan tugas yang bermacam

macam.

MIKROPROSESOR

Sedangkan pengertian untuk system mikroprosesor adalah sebagai berikut

Sistem Mikroprosesor dapat dipahami dari dua kata pembangunnya

yaitu :

Sistem adalah gabungan dari beberapa elemen atau komponen

yang membangun suatu fungsi tertentu

Mikroprosesor adalah sebuah komponen rangkaian terintegrasi

(IC) mikroelektronika dalam paduan skala yang sangat besar

yang di disain bekerja sebagai pusat pengolah data digital yang

lebih dikenal dengan sebutan Central Processing Unit (CPU).

Jadi Sistem Mikroprosesor adalah gabungan dari beberapa

komponen dalam hal ini Memory Unit, Input, Output Unit, dan CPU

yang bekerja sebagai pengolah data elektronik digital. Sebuah

mikroprosesor agar dapat berfungsi memerlukan sebuah sistem yang

disebut sistem mikroprosesor.

Komponen utama sebuah sistem mikroprosesor tersusun dari lima

unit pokok : unit mikroprosesor atau Microprocessor Unit ( MPU) atau

CPU, unit memori baca atau Read Only Memory (ROM), unit memori

baca tulis atau Read Write Memory (RWM), unit masukan keluaran

terprogram atau Programmable Input Output(PIO) dan unit

detak/Clock.

MPU adalah sebuah CPU yang tersusun dari tiga bagian pokok

yaitu :

* Control Unit (CU)

* Arithmetic Logic Unit (ALU)

* Register Unit (RU)

B. FUNGSI

Sebagai pengontrol atau pengolah utama dalam suatu rangkaian elektronik.

Mikroprosesor biasa disebut juga CPU (Central Processing Unit).

Cara kerja sebuah Mikroprosesor diarahkan oleh suatu program dalam kode-kode

bahasa mesin yang telah dimasukkan terlebih dahulu ke dalam sebuah memori. Di dalam

Mikroprosesor minimal terdiri dari rangkaian digital, register, pengolah logika aritmatika,

rangkaiansekuensial.

Untuk melakukan fungsi pengalihan data dengan menggunakan

perintah MOV, atau LOAD, EXCHANGE, PUSH, dan POP. Untuk

menyimpan program dan data yang digunakan pada sistem

mikroprosesor harus dilengkapi dengan Memori. Jadi memori mutlak

diperlukan dalam sistem mikroprosesor. Tanpa ada memori sistem

mikroprosesor tidak dapat bekerja terutama memori program dalam

ROM.

C. KARAKTERISTIK MIKROPROSESOR

Berikut adalah karakteristik penting dari mikroprosesor :

1. Ukuran bus data internal (internal data bus size): Jumlah saluran yang terdapat dalam mikroprosesor yang menyatakan jumlah bit yang dapat ditransfer antar komponen di dalam mikroprosesor.

2. Ukuran bus data eksternal (external data bus size): Jumlah saluran yang digunakan untuk transfer data antar komponen antara mikroprosesor dan komponen-komponen di luar mikroprosesor.

3. Ukuran alamat memori (memory address size): Jumlah alamat memori yang dapat dialamati oleh mikroprosesor secara langsung.

4. Kecepatan clock (clock speed): Rate atau kecepatan clock untuk menuntun kerja mikroprosesor.

5. Fitur-fitur spesial (special features): Fitur khusus untuk mendukung aplikasi tertentu seperti fasilitas pemrosesan floating point, multimedia dan sebagainya

D. JENIS JENIS MIKROPROSESOR

Jenis mikroprosesor dapat dikategorikan sebagai berikut :

- Teknologi Bahan - Generasi

- Lebar Bus Data - Jenis instruksi

- Pabrik Pembuat

1. Beberapa Jenis Mikroprosesor Atas Dasar Teknologi Bahannya

Prosesor Teknologi Kon. Daya Sik. intruksi

• INTEL 8008 PMOS 420mW 10us

• INTEL 8085 NMOS 400mW 1,3us

• INTEL 80286 HCMOS 2500mW 0,1us

• RCA 1802C CMOS 400mW 6,4us

• MOTOROLA MC6800 NMOS 600mW 2,0us

• MOTOROLA MC68000 HCMOS 1750mW 0,08us

• MOS Technology 6502 NMOS 250mW 3,0us

• National 32032 HCMOS 1000mW 0,1us

• Zilog Z80 NMOS 400mW 1,3us

2. Jenis Mikroprosesor Atas Dasar Lebar Bus Data dan Pabrik Pembuatnya

Prosesor Pabrik Lebar Data Teknologi Tahun

• 4004 INTEL 4-bit PMOS 1971

• 4040 INTEL 4-bit PMOS 1971

• PPS-4 Rockwell 4-bit PMOS 1972

• 8008 INTEL 8-bit PMOS 1972

• 8080 INTEL 8-bit NMOS1974

• F8 Fairchild 8-bit NMOS1974

• 6800 Motorola 8-bit NMOS1974

• Z80 Zilog 8-bit NMOS1976

• 6801 Motorola 8-bit NMOS1978

• 6809 Motorola 8-bit NMOS1978

• 9900 Texas Inst. 16-bit NMOS1976

• 68000 Motorola 16-bit NMOS

• Z8000 Zilog 16-bit NMOS

3. Jenis Mikroprosesor Keluarga INTEL Dari Masa ke Masa

INTEL 4004, 1971

Mikroprosesor ini dikeluarkan pada tahun 1971oleh Intel Corporation, merupakan

mikroprosesor pertama di dunia.

Spesifikasi:

» Lebar bus data: 4-bit

» Clock: 740 KHz

» Memori program: 4 KB

» Memori data: 640 bytes

» Memori Stack: 3-level

» No interrupts

» Jumlah pin: 16-pin DIP

4. Jenis MikroprosesorMesin Berbasis Instruksi 1-Alamat dan 2-Alamat

• Mesin Berbasis Instruksi 1-Alamat

Salah satu mikroprosesor jenis ini adalah dari keluarga MOTOROLA.

Contoh: Untuk mengisi akumulator dengan bilangan 5 heksadesimal, pada mesin

MOTOROLA digunakan instruksi:

LDAA #$5

• Mesin Berbasis Instruksi 2-Alamat

Keluarga INTEL termasuk jenis mesin ini. Contoh instruksi:

MOV AL,5

Format Instruksi:

OPCODE OPERAND

---------------------------------------------------------------

LDAA #$5 >>>mesin 1 alamat

ADDA #$2

---------------------------------------------------------------

MOV AL,5 >>>mesin 2 alamat

ADD AL,2

Jenis mikroprosesor berdasarkan pada banyaknya bit yang dikerjakan oleh ALU(Arithmatic Logic Unit), CPU dibedakan menjadi 4 jenis :

1. Bit Slices Prosesor Perancangan cpu dengan menambahkan jumlah irisan bit(slices) untuk aplikasi-aplikasi tertentu. CPU jenis ini dapat dikatakan dengan CPU custom.

2. General Purpose CPUCPU serbaguna atau mikrokomputer dengan semua kemampuan dari kini komputer terdahulu.

3. I/O Prosessor Prosesor khusus yang berfungsi menangani input/output request membantu prosesor utama.

4. Dedicated/Embedded Controller Membuat mesin menjadi smart, seperti : mesin cuci, microwave, oven, mesin jahit, sistem pengapian otomotif. Prosesor jenis ini lebih dikenal dengan mikrokontroler.

E. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN

Kelebihan dibanding sistem diskrit atau dengan digital IC sebagai berikut;

Reprogrammable, artinya dapat diprogram ulang untuk mendapatkan fungsi yang

berbeda

Rangkaian lebih terintegrasi, lebih kompak, sederhana dan tidak rumit, memudah-

kan membuat PCB.

Fleksibel dalam pengembangannya

Sedangkan kekurangannya sebagai berikut;

Banyak jenis mikroprosesor dengan bahasa yang berbeda, yang mana satu sama lain kadang tidak kompatibel, sehingga menyulitkan pemakai dalam pengem-bangannya.

Kerusakan software berakibat sistem macet dan tidak dapat diperbaiki jika tidak diketahui kode-kodenya.

Ketergantungan pada pembuat software Sistem mikroprosesor lebih sensitif terhadap ganguan derau dari luar. Kecepatan relatif rendah. Cepat usang (obsolete)

F. APLIKASI

Penggunaan prosesor MSP430F413buatan Texas Instrumen untuk mengendalikan

alat ukur jarak yang menggunakan gelombang ultrasonik 40 kHz.

Mikroprosesor pada alat ini berperan sebagai pengendali yang mengaktifkan pengirim

sinyal, mengukur waktu propagasi sinyal dengan menunggu aktifnya penerima sinyal

atau menunggu kedatangan sinyal pantulan, kemudian menghitung jarak antara alat ini

dengan benda yang memantulkan sinyal ultrasonik serta menampilkan hasil

perhitungannya dalam bilangan desimal pada display 7-segmen

Secara umum, alat ini terdiri dari 4 komponen utama, yaitu

Sistem mikroprosesor single chip. Atau Chip tunggal yang mengandung prosesor,

memory dan I/O meskipun dengan kapasitas yang sangat kecil

 Rangkaian elektronika penghasil dan penerima gelombang ultrasonik  Display 7-segment  Program dalam bahasa asembli yang terdiri dari beberapa modul, yaitu

inisialisasi,  pembaca tombol aktif, pengendali pengirim dan penerima, pengukur durasi propagasi gelombang, penghitung jarak dan penampil ke 7-segment.

SENSOR ULTRASONIK Yaitu suatu alat yang berfungsi mengukur besaran jarak

dan kecepatan dan sensor ini tidak langsung dapat masuk ke mikrokontroller karena perlu

pentesuaian besaran tegangan dan lain-lainnya maka dikondisikan dulu sinyalnya

dibagian pengkondisi sinyal (signal conditioner), sehingga levelnya sesuai atau dapat

dimengerti oleh bagian input mikrokontroller atau prosseor lainnya.

- Tampilan Kristal Cair (Liquid Crystal Display) LCD adalah : suatu jenis media

tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama.

- Pemuat atau KAPASITOR merupakan alat elektrik atau elektronik yang mampu

menyimpan tenaga di medan elektrik antara sepasang pengalir (plat).

- RESISTOR atau tahanan atau penghambat, adalah suatu komponen elektronik

yang memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif).

- KRISTAL ADALAH suatu padatan yang atom, molekul, atau ion penyusunnya

terkemas secara teratur dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi.

- Op-amp adalah rangkaian elektronik serbaguna yang dirancang dan dikemas

khusus, sehingga dengan menambahkan komponen luar sedikit saja, sudah dapat

dipakai untuk berbagai keperluan.

Pengukur Jarak dengan Ultra Sonic

Meminjam teknik echo sounder yang dipakai untuk mengukur kedalaman laut, bisa

dibuat alat pengukur jarak dengan ultra sonic. Pengukur jarak ini memakai rangkaian

yang sama dengan Jam Digital dalam artikel yang lalu, ditambah dengan rangkaian

pemancar dan penerima Ultra Sonic.

Prinsip kerja echo sounder untuk pengukuran jarak digambarkan dalam Gambar 1. Pulsa

Ultrasonic, yang merupakan sinyal ultrasonic dengan frekwensi lebih kurang 41 KHz

sebanyak 12 periode, dikirimkan dari pemancar Ultrasonic. Ketika pulsa mengenai benda

penghalang, pulsa ini dipantulkan, dan diterima kembali oleh penerima Ultrasonic.

Dengan mengukur selang waktu antara saat pulsa dikirim dan pulsa pantul diterima, jarak

antara alat pengukur dan benda penghalang bisa dihitung.

Gambar 1 Prinsip Echo Sounder

Gambar 2 merupakan Rangkaian Jam Digital dalam artikel lalu yang direvisi untuk

keperluan ini. Titik desimal pada tampilan satuan dinyalakan dengan tahanan R8. Setiap

kali tombol Start ditekan, AT89C2051 membangkitkan pulsa ultrasonic pada Pin P3.4

yang dipancarkan dengan rangkaian Gambar 3, selanjutnya lewat pin P3.5 yang

terhubung ke rangkaian penerima ultrasonic di Gambar 4, sambil mengukur selang waktu

AT89C2051 memantau datangnya pulsa pantul.

 

Hasil pengukuran waktu itu, dengan sedikit perhitungan matematis ditampilkan di sistem

penampil 7 ruas sebagai besaran jarak, dengan satuan centimeter dan 1 angka dibelakang

titik desimal.

Gambar 2 Rangkaian Kontrol & Tampilan Pemancar pulsa Ultrasonic

Penerima pulsa Ultrasonic

Rangkaian Penerima Ultrasonic pada Gambar 4, merupakan rangkaian yang

umum dipakai untuk penerima ultrasonic, rangkaian ini bisa diganti dengan rangkaian

yang lain, asalkan saat tidak ada sinyal ultrasonic keluarannya (ECHO_IN) bernilai ‘1’

dan menjadi ‘0’ begitu menerima sinyal ultrasonic, sesuai dengan kondisi yang dipantau

AT89C2051 lewat Potongan Program 2.

Gambar 4  Rangkaian Penerima Ultra Sonic

Pengukuran selang waktu

Pengukuran selang waktu dilakukan dengan bantuan Timer 1 yang ada di dalam

IC AT89C2051 seperti terlihat pada Gambar 5. TL1 dan TH1 merupakan bagian dari

Timer 1, masing-masing berupa pencacah 8 bit yang diuntai menjadi pencacah 16 bit

(Mode 1). TR1 berfungsi untuk mengatur masuknya sinyal 1 MHz ke untaian pencacah,

saat TR1 bernilai 0 tidak ada sinyal yang masuk, saat bernilai 1 maka untaian pencacah

akan mencacah dari 0 sampai $FFFF (heksadesimal) dan kembali lagi ke 0, dan diikuti

TF1 menjadi 1.

Gambar 5 Pengukur Waktu

Pengukuran selang waktu antara saat pulsa ultrasonic dikirim dan pulsa pantul

diterima dilakukan dengan Potongan Program 2 sebagai berikut : TR1 diberi nilai 1 agar

untaian pencacah bekerja (baris 1) dan ditunggu sampai isi pencacah menjadi 0 dengan

cara menunggu TF1 sampai bernilai 1 (baris 2 dan 3). Segera setelah itu dibangkitkan

pulsa ultrasonic dengan memanggil sub-rutin di Potongan Program 1 (baris 4), disusul

menunggu pantulan pulsa dengan cara memantau P3.5 sampai bernilai 0 (baris 5 dan 7,

abaikan dulu baris 6), setelah itu TR1 diberi nilai 0 (baris 7). Dengan demikian posisi

untaian pencacah TL1/TH1 yang terakhir merupakan lamanya selang waktu dalam satuan

mikro detik.

Kalau jarak yang diukur terlalu jauh, pulsa ultrasonic yang dikirimkan tidak terpantulkan,

akibatnya AT89C2051 akan menunggu terus di baris 5 dan 7, agar hal ini tidak terjadi

ditambahkan baris 6, yakni sambil menunggu pulsa pantulan dipantau pula apakah

untaian pencacah sudah melimpah, kalau sampai melimpah maka tidak perlu menunggu

pulsa pantulan lagi, aliran program dialihkan ke Selesai, dan untaian pencacah

dihentikan.

Perhitungan jarak

Seperti diketahui, kecepatan rambat suara di udara adalah 34399.22 cm/detik,

berarti untuk merambat sejauh 1 cm suara membutuhkan waktu 29 mikro detik. Selang

waktu yang sudah tercatat di untaian pencacah TL1/TH1 (Potongan Program 3, baris 2

sampai dengan 4) setara dengan dua kali jarak pemancar ultrasonic dengan penghalang.

Selang waktu tersebut dalam satuan mikro detik, untuk mengubah menjadi jarak (cm)

harus membaginya dengan bilangan 58 (Potongan Program 3, baris 10 sampai dengan

13).

Untuk mendapatkan angka pecahan di belakang desimal, karena rutin arithmatik

yang dipakai adalah rutin perhitungan bilangan bulat (integer), maka sebelum pembagian

di atas nilai TL1/TH1 dikalikan dulu dengan 10 (Potongan Program 3, baris 10 sampai

dengan 13).