Pengertian dan Penjelasan tentang Mikrokontroler MCS 51

MCS-51 merupakan produksi dari Atmel berarsitektur dari Harvard, chip mikrokontroler (μC) seri tunggal yang dikembangkan oleh Intel pada tahun 1980 untuk digunakan dalam embedded system. MCS-51 dibuat dalam dua versi, yaitu 20 kaki dan 40 kaki. Secara umum keduanya memiliki arsitektur yang sama. Perbedaan utamanya terdapat pada bagian kapasitas memori-data, memori-program, dan jumlah pewaktu 16-bit. Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokontroler CISC (Complex Instruction Set Computer) dan sebagian besar instruksinya di eksekusi dalam 12 siklus clock. Mikrokontroler ini dilengkapi dengan Flash PEROM (Programmable Eraseable Read Only Memory) sebagai media memori-program. Susunan kaki pada tiap versinya sama. Secara garis besar mikrokontroler MCS-51 Atmel 20 kaki dan 40 kaki memiliki struktur dasar penyusun arsitektur mikrokontroler yang sama.

Arsitektur mikrokontroler MCS-51 diotaki oleh CPU 8 bit yang terhubung melalui satu jalur bus dengan memori penyimpanan berupa RAM dan ROM serta jalur I/O berupa port bit I/O dan port serial. Selain itu, terdapat fasilitas timer/counter internal, jalur interface address dan data ke memori eksternal.

Salah satu tipe mikrokontroler MCS-51 yang banyak digunakan saat ini adalah tipe Atmel 89S51. Tipe ini banyak digunakan karena memiliki fasilitas on-chip flash memory dan In System Programming. Berikut adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler tipe 89S51.

1. 4K bytes Flash ROM

2. 128 bytes RAM

3. 4 port @ 8-bit I/O (Input/Output) port

4. 2 buah 16 bit timer

5. Interface komunikasi serial

6. 64K pengalamatan code (program) memori

7. 64K pengalamatan data memori

8. Prosesor Boolean (satu bit – satu bit)

9. 210 lokasi bit-addressable

10. Fasilitas In System Programming (ISP)

Mikrokontroler MCS-51 versi 20 kaki mempunyai 15 kaki sebagai kaki port 1 dan port 3. 5 kaki lainnya digunakan untuk konfigurasi kerja mikrokontroler. Port 1 terdiri dari 8 jalur yaitu P1.0 sampai P1.7 dan port 3 terdiri dari 7 jalur yaitu P3.0 sampai P3.5 dan P3.7. Sedangkan MCS-51 versi 40 kaki mempunyai 32 kaki sebagai port paralel dan 8 pin lainnya digunakan untuk konfigurasi kerja mikrokontroler. Satu port paralel terdiri dari 8 kaki. Jadi, 32 kaki tersebut membentuk 4 buah port paralel yang masing-masing dikenal sebagai port 0, port 1, port 2, port 3. Nomor dari masing-masing jalur (kaki) dari port paralel mikrokontroler MCS51 Atmel mulai dari 0 sampai 7. Jalur (kaki) pertama dari port 0 adalah P0.0 dan jalur terakhir untuk port 3 adalah P3.7.

1. VCC digunakan untuk masukan suplai tegangan.

2. GND berfungsi sebagai saluran ground atau pentanahan.

3. RST berfungsi sebagai masukan reset. Kondisi “1” selama 2 siklus mesin pada saat oscillator bekerja akan me-reset mikrokontroler yang bersangkutan.

4. ALE/PROG digunakan untuk keluaran ALE atau Adreess Latch Enable yang akan menghasilkan pulsa-pulsa untuk menahan byte rendah (low byte) alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, kaki ini juga berfungsi sebagai masukan pulsa program (the program pulse input) atau selama pemrograman flash. Pada operasi normal, ALE akan berpulsa dengan laju 1/6 dari frekuensi kristal dan dapat digunakan sebagai pewaktuan (timing) atau pendekatan (clocking) rangkaian eksternal.

5. PSEN (Program Store Enable) merupakan sinyal baca untuk memori program eksternal. Saat mikrokontroler MCS-51 menjalankan program dari memori eksternal akan diaktifkan dua kali per-siklus mesin, kecuali dua aktivasi dilompati (diabaikan) saat mengakses memori data eksternal.

6. EA/VPP (Exkternal Access Enable) berfungsi sebagai kontrol untuk mengakses memori dan harus dihubungkan ke ground jika mikrokontroler akan mengeksekusi program dari memori eksrternal. Selain itu, harus dihubungkan ke VCC jika akan mengakses program secara internal. Kaki ini juga berfungsi untuk menerima tegangan 12V (VPP) selama pemrograman flash, khususnya untuk tipe mikrokontroler 12V.

7. XTAL1 merupakan masukan untuk penguat inverting oscillator dan masukan untuk clock internal pada rangkaian operasi mikrokontroler.

8. XTAL2 merupakan keluaran dari rangkaian penguat inverting oscillator.

9. Port 0 merupakan port keluaran/masukan (I/O) 8-bit bertipe open drain bi-directional. Sebagai port keluaran, masing-masing kaki dapat menyerap arus (sink current) delapan masukan TTL (sekitar 3,8 mA). Pada saat logika “1” dituliskan ke port 0, maka kaki-kaki port 0 ini dapat digunakan sebagai masukan-masukan berimpedansi tinggi. Port 0 juga dapat dikonfigurasikan sebagai jalur alamat/data bagian rendah (low byte) selama proses pengaksesan memori data dan program eksternal. Jika digunakan dalam mode ini maka port 0 memiliki pull-up internal. Port 0 juga dapat menerima kode-kode yang dikirimkan kepadanya selama proses pemrograman dan mengeluarkan kode-kode selama proses verifikasi program yang telah tersimpan dalam Flash PEROM. Dalam hal ini dibutuhkan pull-up eksternal selama proses verifikasi program.

10. Port 1 merupakan port I/O 8-bit bertipe bidirectional yang dilengkapi dengan pull-up internal. Penyangga keluaran port 1 mampu memberikan/menyerap arus empat masukan TTL(sekitar 1,6 mA). Jika logika “1” dituliskan ke kaki-kaki port 1, maka masing-masing kaki port 1 akan di-pull-up high dengan pull-up internal sehingga dapat digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan jika kaki-kaki port 1 dihubungkan ke ground (di-pull-up low), maka masing-masing kaki akan memberikan arus (source current) karena di-pull-up high secara internal. Port 1 juga menerima alamat bagian rendah (low byte) selama pemrograman dan verifikasi pada Flash PEROM.

11. Port 2 merupakan port I/O 8-bit bertipe bidirectional yang dilengkapi dengan pull-up internal. Penyangga keluaran port 2 mampu memberikan/menyerap arus empat masukan TTL (sekitar 1,6 mA). Jika logika “1” dituliskan ke kaki-kaki port 2, maka masing-masing kaki port 2 akan di-pull-up high dengan pull-up internal sehingga dapat digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan jika kaki-kaki port 2 dihubungkan ke ground (di-pull-up low), maka masing-masing kaki akan memberikan arus (source current) karena di-pull-up high secara internal. Port 2 akan memberikan byte alamat bagian tinggi (high byte) selama pengambilan instruksi dari memori program eksternal dan selama pengaksesan memori data yang menggunakan perintah dengan alamat 16-bit (misalnya: MOVX @DPTR). Dalam aplikasi ini, jika ingin mengirimkan “1”, maka digunakan pull-up internal yang sudah disediakan. Selama pengaksesan memori data eksternal yang menggunakan perintah dengan alamat 8-bit (misalnya: MOVX @R1), port 2 akan mengirimkan isi dari SFR P2. Port 2 juga menerima alamat bagian tinggi selama pemrograman dan verifikasi pada Flash PEROM.

12. Port 3 merupakan port I/O 8-bit bertipe bi-directional yang dilengkapi dengan pull-up internal. Penyangga keluaran port 3 mampu memberikan/menyerap arus empat masukan TTL(sekitar 1,6 mA). Jika logika “1” dituliskan ke kaki-kaki port 3, maka masing-masing kaki port 3 akan di-pull-up high dengan pull-up internal sehingga dapat digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan jika kaki-kaki port 3 dihubungkan ke ground (di-pull-up low), maka masing-masing kaki akan memberikan arus (source) karena di-pull-up high secara internal. Port 3 juga digunakan untuk menerima sinyal-sinyal kontrol (P3.6 dan P3.7), bersama-sama dengan port 2 (P2.6 dan P2.7) selama proses pemrograman dan verifikasi pada Flash PEROM.