MAKALAH TEKNIK INTERFACE DAN PERIPHERAL

MIKROKONTROLLER 8051SBC

NAMA : DIAN PUSPITA SARI NIM : 21120112140073

TEKNIK SISTEM KOMPUTERUNIVERSITAS DIPONEGORO

2013

2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mikrokontroller adalah suatu chip berupa IC (Integrated

Circuit) yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan

memberikan sinyal output sesuai dengan program yang diisikan

ke dalamnya. Sinyal input mikrokontroller berasal dari sensor

yang merupakan informasi dari lingkungan sedangkan sinyal

output ditujukan kepada aktuator yang dapat memberikan efek

ke lingkungan. Jadi secara sederhana mikrokontroller dapat

diibaratkan sebagai otak dari suatu perangkat/produk yang

mempu berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya.

Mikrokontroller pada dasarnya adalah komputer dalam satu

chip, yang di dalamnya terdapat mikroprosesor, memori, jalur

Input/Output (I/O) dan perangkat pelengkap lainnya. Kecepatan

pengolahan data pada mikrokontroller lebih rendah jika

dibandingkan dengan PC. Pada PC kecepatan mikroprosesor yang

digunakan saat ini telah mencapai orde GHz, sedangkan

kecepatan operasi mikrokontroller pada umumnya berkisar

antara 1 – 16 MHz. Begitu juga kapasitas RAM dan ROM pada PC

yang bisa mencapai orde Gbyte, dibandingkan dengan

mikrokontroller yang hanya berkisar pada orde byte/Kbyte.

1.2 Rumusan Masalah

3

1. Apakah mikrokontroller 8051SBC dan bagaimana

spesifikasinya?

2. Bagaimana bentuk diagram blok dan cara kerja

mikrokontroller 8051SBC?

3. Bagaimana cara kerja GAL Decoder pada mikrokontroller

8051SBC?

1.3 Tujuan

1. Mengetahui mikrokontroller 8051SBC dan spesifikasinya

2. Mengetahui dan memahami diagram blok mikrokontroller

8051SBC dan cara kerjanya

3. Memahami cara kerja GAL Decoder pada mikrokontroller

8051SBC

BAB II

PEMBAHASAN

1.

2.

2.1. Mikrokontroler 8051 merupakan nama baru dari nama sebelumnya yaitu mikrokontroler C52EVB. Setiap chip ini kompatible dengan paket 40pinDIP. Chip ini ditempatkan di memori eksternal 32KB SRAM. Anda dapat menyesuaikan kode monitor Anda sendiri atau bahkan menambahkan program aplikasi dan memiliki saklar DIP untuk boot ketika dinyalakan. Memori dan input outputnya sekarang sudah menggunakan GAL (Generic Array Logic). Mikrokontroler 8051

4

didesain bagi pemula untuk belajar desain dasar papan mikroprosesor dengan spesifikasi sebagai berikut:

CPU : Any 8051 compatible with 40-pin DIP package @11.0592MHz

MEMORY : 27C256, 32kB EPROM for monitor program

                   62256, 32KB SRAM for both code anddata space

I/O : direct cpu bus interface 2x16 line LCD

              8-bit input port, 74LS244

              8-bit output port, 74HC573

MEMORY and I/O Decoder : GAL16V8D

EEPROM : 24LC256, 32KB serial eeprom

RTC : Real-time clock,DS1307 with +3V Lithium backup

ADC : LTC1298, SPIinterface 2-channel 12-bit Analog-to-Digital Converter

I/O pins :  P1,P3 of 8051 cpu, 16-bit I/O port

Debug LED : single dotLED connected to P1.7

Keypad and DIPSW : 4-bitkeypad and 4-bit DIP switch

RS232 Level Converter : MAX232

RS485 : 75176 differentialtransceiver

Serial Interface : 9600 8n1

Monitor Program : ModifiedPAULMON2 including new commands

5

2.2. Diagram Blok 8051SBC

6

Pada gambar telah ditunjukkan skema yang lengkap untuk

CPU dan memori pada mikrokontroller 8051SBC. Mikrokontroller

ini menggunakan clock 11.0592MHz. U7 merupakan 40-pin yang

kompatibel dengan 8051 chip. JP1 berguna untuk memilih memori

kode internal atau eksternal. Dengan mode monitor eksternal,

kita dapat membuat EA # ke GND. Data bus pada D0 - D7 terikat

chip memori, U1, U2 dan GPIO, U3, U4 secara langsung. Kedua

chip memiliki memori sebesar 32KB, sehingga setiap chip

membutuhkan pin A0 - A14. A15 digunakan untuk memori

penerjemah yang menerjemahkan antara 32KB pertama dan kedua

32KB pada memori kode eksternal. Ketika A15 = 0, U1 ROM

monitor yang dipilih. OE # U1 terikat PSEN #, sehingga memori

kode akan memungkinkan hanya ketika rentang alamat 0x0000-

0x7fff pada memori kode yang diakses. Ruang memori atas dari

alamat 0x8000-0xFFFF membuat A15 = 1. Ketika A15 = 1, U2 atau

SRAM akan dipilih, ruang memori telah diterjemahkan dan

menjadi tumpang tindih antara data eksternal dan memori kode.

Jadi ketika sedang berjalan di bawah mode monitor, lalu kita

dapat memuat kode hex ke SRAM (memori data) dan ketika JUMP

dari program monitor untuk mengatakan alamat 0x8000, PSEN#

AND tersebut dengan RD # dan ikatkan dengan OE # dari SRAM

akan memungkinkan RAM untuk menjadi kode memori.

Karena telah diterjemahkan ruang bawah, 0x0000-0x1FFF

untuk kode memori, ini akan meninggalkan ruang besar untuk

memori data eksternal dari 0x0000-0x1FFF. 8051SBC kemudian

meminjam daerah ini untuk membuat I/O yang dapat mengakses

7

sebagai ruang memori dengan kombinasi RD # dan WR # dengan

alamat decoder.

Daerah ini adalah memori dipetakan I/O. U3 adalah 8bit D-

FF untuk port keluaran. U4 adalah 8-bitritstate untuk port

masukan. LCD juga menghubungkan dengan bus cpu secara

langsung. Untuk membuat I/O decoder untuk setiap chip, kita

menggunakan A8, A9, A10 dan A15 untuk memilih setiap blok.

I/O peta menunjukkan kisaran alamat untuk setiap perangkat.

U6 adalah PLD yan terbuat dari GAL16V8.

U8 adalah +5V tegangan regulator. D4 adalah perlindungan

dioda. RS232 konverter tingkat adalah MAX232. Kita juga

memiliki transceiver RS485. The TXD pin dari CPU dapat

mengikat untuk kedua masukan, T1IN (U10) dan D (U12) secara

langsung. Namun pin RxD adalah output dari logika AND antara

R1OUT (U10) dan R (U12). U11 adalah 32KB I2CEEPROM. Itu

digunakan untuk penyimpanan program atau program aplikasi

dapat menggunakannya. U9 adalah 12-bit ADC yang memiliki

antarmuka SPI. Tegangan referensi menggunakan +5 V. Dua

saluran input analog memiliki RC filter. U13 adalah RTC

antarmuka dengan I2C yang membagi sinyal I2C dengan EEPROM,

U11. SW1 adalah 4-bitDIP ubah untuk pengaturan sistem.

Pengguna dapat menggunakan S3, S4, S5 dan S6 untuk program

aplikasi.

2.3. GAL Decoder

8

Alasan digunakannya GAL adalah untuk mengurangi jumlah

gerbang diskrit untuk memori dan input output decoder. Pada

mikrokontroler 8051SBC diperlukan men-decode LCD dan port

sederhana. Hal tersebut membutuhkan lebih banyak chip, maka

digunakanlah GAL16V8D sebagai decoder. GAL merupakan

Programmable Logic Device(PLD) dimana kita dapat menulis kan

persamaan logika, mengubahnya ke file JED dan memrogram GAL

dengan file JED lalu kita dapat mengganti sirkuit atas dengan

single GAL chip. GAL16V8D ini dapat meniru fungsi logika dan

dapat memprogram ulang berkali-kali.

Pada gambar diatas, A15 digunakan sebagai chip kontrol

pada pemilihan sinyal langsung untuk EPROM. EPROM akan

ditempatkan di 0x0000 ke 0x7FFF dan SRAM akan ditempatkan di

0x8000 ke 0xFFFF. Pada saat mendapat masukkan “1” maka arus

akan masuk menuju SRAM dan jika masukkan “0” maka arus akan

menuju ke EPROM. SROM dan EPROM akan aktif jika masing-masing

menerima output yang rendah. Untuk membaca atau mengambil isi

EPROM, tempat kita menyimpan program monitor, kita harus

menyediakan sinyal PSEN yang terikat ke output pengaktifkan

pin.

Namun, untuk SRAM penanganan pengambilan data berbeda.

Diperlukan pengeditan kode assembler agar terbentuk menjadi

9

kode dan space. Memori data ini dapat dengan mudah dibuat

menggunakan rangkaian AND seperti dibawah ini.

Gambar di atas adalah rangkaian pengatur sinyal kontrol

keluaran. IC TTL 74LS138 menjadi decoder chip yang miliki

tipe 3 masukan dengan 8 keluaran serta beberapa gerbang yang

digunakan untuk memberikan sinyal kontrol pada perangkat I/O.

Ruang I/O menggunakan memori data eksternal dengan alamat

10

0x0000 ke 0x7FFF. Masukkan A8-A10 akan aktif jika output A15

yang masuk rendah dan akan mengaktifkan setiap I/O.

Rangkaian tersebut ada keluaran LCD, GPIO1, dan GPIO 2

yang akan menjelaskan bagaimana agar output dapat ditampilkan

pada LCD. Line output yang menuju pada LCD adalah Y0. Y0 akan

aktif jika semua input A8-A10 dan A-15 bernilai rendah atau

sama dengan “0”. Dari datasheet, sinyal E dari LCD akan aktif

untuk membaca dan menulis sehingga dipakai gerbang AND pada

U5B. U6A memberikan getar positif ketika Y0 dan pin 6 dari

U5B bernilai rendah lalu LCD akan menyala.

Untuk GPIO1 menggunakan Y1 artinya Y1 A8 harus bernilai

“1” sedangkan A9, A10, dan A15 harus bernilai “0”. Sinyal

masukkan pada U7B lainnya adalah sinyal WR. Kemudian masukkan

sinyal WR dan Y1 akan memasuki gerbang NOR pada U7B. Gerbang

NOR U7B memberikan getar positif mirip dengan sinyal LCD_E.

Sinyal ini akan mengontrol pengait D FF. Dada dimuat ke FF

dan terkait pada transisi tinggi ke rendah. Untuk GPIO2,

pengaktifan sinyal dibuat oleh sinyal Y2 dan RD dimana A9

harus bernilai “1 “ sedangkan A8 , A10, dan A15 harus “0”.

11

BAB III

PENUTUP

1.

2.

3.

3.1. Kesimpulan

8051SBC merupakan sebuah mikrokontroller dengan

spesifikasi yang didesain bagi pemula untuk belajar mengenai

papan mikrokontroller. 8051SBC bekerja pada clok 11.0592MHz,

12

dengan memori 32kB EPROM untuk monitor program dan 32KB SRAM

untuk kode dan ruang data. Sehingga dalam mikrokontroller ini

dibutuhkan sebuah selector untuk memilih memori yang akan

digunakan. Untuk input dan output didukung oleh direct CPU

bus interface 2x16 line LCD dengan 8-bit input port dan 8-bit

output port. Penggunaan GAL Decoder membuat Mikrokontroller

8051SBC menggunakan banyak sekali IC TTL keluarga 74xx untuk

mengatur kontrol I/O.

13