Microcontroller AT89S51

Microcontroller merupakan suatu komponen elektronika yang seluruh atau sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering disebut dengan single chip microcomputer. Microcontroller biasanya dikelompokkan dalam satu keluarga, masing-masing microcontroller mempunyai spesifikasi tersendiri namun masih kompatibel dalam pemrogramannya. (A.E. Putra, 2004:2).

Kelebihan microcontroller AT89S51 dibandingkan dengan microcontroller AT89Cxx adalah sebagai berikut:

1. AT89S51 memiliki fitur baru yaitu ISP (In System Programming) yang tidak dimiliki oleh AT89Cxx. Fitur ISP ini memungkinkan kita untuk bisa melakukan proses download program langsung ke IC microcontroller tanpa harus mengeluarkannya dari board sistem. Hal ini terasa lebih menguntungkan karena pada AT89Cxx proses download hanya bisa dilakukan menggunakan downloader board khusus yang terpisah dari board sistem kita, sehingga cukup merepotkan dan membutuhkan development time yang lebih lama (time consuming).
2. AT89S51 memiliki watchdog timer. Watchdog timer adalah fasilitas yang digunakan untuk mengatasi kondisi dimana terjadi kemacetan program akibat kesalahan software. Boleh dikata untuk mengatasi problem semacam hang up pada PC. Watchdog timer ini bekerja seperti counter, yaitu akan mencacah naik setiap clock osilator. Apabila telah mencapai maksismum (terjadi overflow) maka akan menyebabkan program reset. Sehingga dengan memasukkan subrutin tertentu kita bisa memanfaatkan overflow watchdog timer ini untuk mengatasi kondisi hang.
3. AT89S51 memiliki dual data-pointer (2 buah data pointer). Dengan adanya dual data-pointer maka kita bisa mengalamati data baik dari/ke internal maupun eksternal memory dengan lebih cepat dan flexsibel. (http://agusbj.staff.ugm.ac.id).

Arsitektur Microcontroller AT89S51

Microcontroller AT89S51 merupakan microcontroller yang diproduksi oleh Atmel dengan memori Flash sebesar 4 Kbyte “Erasable and Programable Read Only Memory” (EPROM) berteknologi non-volatile (data memori tidak akan hilang saat tegangan catu daya dimatikan) isi memori tersebut dapat diprogram dan dihapus berkali-kali. Microcontroller AT89S51 mempunyai memori dengan berstandar code MCS-51, sehingga memungkinkan microcontroller ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang tidak memerlukan external memory (memori luar) untuk menyimpan source code tersebut. MCS-51 merupakan keluarga microcontroller 8 bit. (A.E. Putra, 2004:2).

Microcontroller AT89S51 terdiri dari sebuah Central Processing Unit (CPU), 2 jenis memori yaitu memori data (RAM) dan memori program (ROM), port input/output dengan programmable pin secara independen, dan register mode, status, internal timer dan counter, serial communication dan serta logika random yang diperlukan oleh berbagai fungsi peripheral.

Microcontroller AT89S51 termasuk salah satu jenis microcontroller keluarga MCS-51 yang dalam standar DIP (Dual Inline Package) 40 pin yang mempunyai konfigurasi tersendiri. Microcontroller AT89S51 memiliki konfigurasi sebagai berikut:

1.      Sebuah Central Processing Unit (CPU) 8 bit.

2.      Program Counter (PC) dan data pointer (DPTR) 16 bit.

3.      Program Status Word (PSW) 8 bit.

4.      Stack Pointer (SP) 8 bit.

5.      ROM internal 4 Kbyte (on chip).

6.      RAM internal 128 byte (on chip) terdiri dari:

a.       4 register bank masing-masing 8 register.

b.      16 byte yang dapat dialamati pada bit level.

c.       80 byte data memori general purpose.

d.      Empat buah programmable port, masing-masing terdiri dari 8 buah jalur input/output (I/O).

e.       Dua buah timer/counter 16 byte.

f.       Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART

(Universal Asynchronous Receiver Transmitter).

g.      Lima buah jalur interrupt (2 buah jalur eksternal dan 3 buah jalur internal).

7.      Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi boolean. Kecepatan pelaksanaan instruksi/siklus µs pada frekuensi clock 12 Mhz. 8 bit Program Counter (PC) dan Data Pointer (DPTR). 

 Konfigurasi AT89S51

                        Konfigurasi microcontroller AT89S51 digolongkan menjadi pin-pin sumber tegangan, pin isolator, pin kontrol, pin input/output untuk proses interupsi luar. 

Konfigurasi pin AT89S51

 

Berikut ini adalah penjelasan fungsi dari masing-masing pin microcontroller AT89S51:

•    Pin 1 sampai 8 (Port 1)

Merupakan port masukan dan keluaran dua arah berjumlah 8 bit dengan rangkaian pull-up internal dan dapat juga berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Pada port ini terdapat pin MISO, MOSI dan SCK yang digunakan saat pemrograman dan verifikasi data.

•    Pin 9 (Reset)

Pin ini merupakan masukan Reset (RST). Logika tinggi yang dikenakan pada pin ini selama dua siklus mesin akan membuat microcontroller menjalankan rutin reset.

•    Pin 10 sampai 17 (Port 3)                                                                                                    Merupakan saluran I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-up yang memiliki fungsi khusus. Bila fungsi pengganti tidak difungsikan, port ini dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serba guna. 

• Pin 18 (XTAL 2)

      Merupakan keluaran dari oscillator internal.

• Pin 19 (XTAL 1)

Merupakan masukan ke rangkaian oscillator internal.

• Oscillator

        Oscillator yang disediakan pada chip dikemudikan dengan XTAL yang dihubungkan pada pin 18 dan pin 19. Diperlukan kapasitor penstabil sebesar 30 pF. Besar nilai XTAL sekitar 3 MHz sampai 33 MHz. XTAL1 adalah input ke pembalikan penguat oscillator (inverting oscillator amplifier) dan input ke clock internal pengoperasian rangkaian. Sedangkan XTAL2 adalah output dari pembalikan penguat oscillator

• Pin 20 (Ground)

Pin ini dihubungkan ke ground dari rangkaian.

• Pin 21 sampai 28 (port 2)

Merupakan saluran atau bus I/O 8 bit dua arah biasa atau dapat berfungsi sebagai saluran alamat tinggi (A15-18) pada saat mengakses memori eksternal.

• Pin 29 Program Store Enable

Merupakan sinyal baca untuk memori program eksternal. Pada saat AT89S51 menjalankan program dari memori program eksternal,  diaktifkan dua kali setiap siklus mesin, kecuali pada saat dua aktivasi  dilompati selama tiap akses data memori eksternal.

• Pin 30 Address Latch Enable

Merupakan sebuah pulsa keluaran untuk menahan bit alamat rendah (A0-A7) pada saat mengakses memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai pulsa input pemrograman (PROG) selama proses pemrograman.

• Pin 31  Eksternal Access Enable

Digunakan untuk menentukan memori yang digunakan oleh MCS-51 memori program internal atau eksternal. Di catu high jika menggunakan memori program internal dan low jika menggunakan memori program eksternal.

• Pin 32 sampai 39 (Port 0)

Merupakan port I/O 8 bit dua arah. Port ini sebagai bus alamat rendah (A0-A7) dan bus data (D0-D7).

• Pin 40 (VCC)

Merupakan masukan bagi catu daya positif sebesar 5 volt, dengan toleransi kurang lebih sebesar 10%.