2. TEORI PENUNJANG 2.1. Gitar Akustik

2. TEORI PENUNJANG

2.1. Gitar Akustik

Gitar akustik dibuat dengan maksud untuk menghasilkan musik yang

menyenangkan pemain gitar atau pendengar. Untuk memahami bagaimana sebuah

gitar menghasilkan musik, sangat penting untuk mengerti sedikit tentang apa itu

bunyi atau lebih tepatnya bagaimana cara kerja sebuah gitar.

2.1.1. Gelombang Bunyi

Bunyi merupakan sebuah gelombang yang dihasilkan oleh benda bergetar

(sumber bunyi) dan merambat melalui sebuah medium dari satu tempat ke tempat

yang lain, sedangkan gelombang itu sendiri dapat digambarkan sebagai gangguan

yang berpindah melalui medium, membawa energi dari satu tempat ke tempat

yang lain. Agar bunyi yang dihasilkan oleh sumber bunyi dapat didengar, bunyi

tersebut memerlukan medium untuk meneruskan bunyi itu. Medium dimana

gelombang atau gangguan merambat terdiri dari rangkaian atau rentetan partikel

yang saling berinteraksi satu dengan yang lain.

Contoh yang sering dipakai untuk menggambarkan gelombang secara

umum adalah pegas. Jika sebuah gangguan dibuat pada pegas dengan

menggerakkan maju-mundur coil pertama dari pegas tersebut, maka Coil pertama

yang menerima gangguan ini mulai mendorong dan menarik coil kedua dari pegas

tersebut dari posisi stabilnya (equilibrium position), demikian juga dengan coil

ketiga dan seterusnya menjadi suatu pola yang berurutan. Sejalan dengan

perpindahan gangguan pada coil, energi yang dimasukkan pada coil pertama

merambat melalui medium dari satu tempat ke tempat yang lain.

Gambar 2.1. Pegas

Sumber: Henderson, Tom. The Physics Classroom: Sound Waves and Music, 1996-2004. <http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/sound/soundtoc.html>.

http://www.petra.ac.id

http://digilib.petra.ac.id/index.html

http://digilib.petra.ac.id/help.html

Universitas Kristen Petra

5

Gelombang bunyi (juga gelombang pada pegas) merupakan gelombang

longitudinal, yaitu gelombang yang arah getarnya berimpit atau sejajar dengan

arah rambatan gelombangnya. Sedangkan jenis gelombang lain yang arah

getarnya tegak lurus dengan arah rambatan gelombangnya disebut gelombang

transversal, misalnya gelombang pada tali yang diusik.

Gelombang bunyi yang dihasilkan oleh benda bergetar (misalnya suara

manusia, dawai yang bergetar dan tabung suara dari gitar atau violin, atau

diafragma dari speaker radio) akan menggetarkan partikel-pertikel medium

dengan frekuensi tertentu. Frekuensi dari sebuah gelombang menunjuk pada

seberapa sering partikel bergetar (bila ada gelombang yang melewati medium

tersebut) atau dengan kata lain berapa banyak gelombang yang lewat pada

medium dalam satuan waktu tertentu. Satuan dari frekuensi adalah Hertz

(disingkat Hz), dimana 1 Hertz berarti 1 gelombang per detik.

Gambar 2.2. Frekuensi Suatu Gelombang

Sumber: Henderson, Tom. The Physics Classroom: Sound Waves and Music, 1996-2004. <http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/sound/ soundtoc.html>. Telinga manusia dapat menangkap atau mendeteksi gelombang bunyi

dengan frekuensi berkisar antara 20 Hz hingga 20.000 Hz. Bunyi yang

frekuensinya berada di bawah range pendengaran (lebih kecil dari 20 Hz) disebut

gelombang infrasonik dan bunyi yang frekuensinya berada di atas range

pendengaran (lebih dari 20.000 Hz) disebut gelombang ultrasonik. Anjing dapat


6

mendeteksi bunyi dengan range frekuensi 50 Hz sampai 45.000 Hz, Kucing 45 Hz

sampai 85.000 Hz, Kelelawar dapat mendeteksi bunyi hingga pada frekuensi

120.000 Hz, Lumba-lumba bahkan hingga 200.000 Hz.

2.1.2. Panjang Gelombang dan Frekuensi Pada Gitar

2.1.2.1. Panjang Gelombang dan Frekuensi

Pada alat musik berdawai seperti pada gitar, biola, kecapi dan alat musik

berdawai lainnya, dawai, tali atau senar yang digetarkan berfungsi sebagai sumber

bunyi. Dengan demikian perangkat ini dapat memproduksi sebuah nada yang

apabila digambarkan akan membentuk pola seperti yang terlihat pada gambar

berikut.

a. Nada Dasar b. Nada Atas I c. Nada Atas II

Gambar 2.3. Pola Dawai yang Bergetar

Dari persamaan-persamaan gambar di atas dapat diketahui perbandingan

frekuensi nada-nada dawai, yaitu:

f0 : f1 : f2 = v/(2l) : v/l : 3v/(2l)

= 1 : 2 : 3

Jadi perbandingan dari frekuensi-frekuensi nada-nada di atas adalah merupakan

perbandingan bilangan-bilangan bulat dan dari perbandingan tersebut (dapat

dilihat bahwa makin pendek tali senarnya, makin tinggi frekuensinya).

Frekuensi yang terendah disebut frekuensi fundamental (nada dasar) dan

frekuensi-frekuensi yang lainnya disebut nada atas. Nada atas yang frekuensinya

adalah kelipatan bulat dari nada dasar dikatakan membentuk sebuah deret

harmonik (larasan). Frekuensi 2 f0 adalah nada atas pertama atau harmonik kedua,


7

Frekuensi 3 f0 adalah nada atas kedua atau8 harmonik ketiga, dan seterusnya.

Oleh sebab itulah dawai pada gitar dapat membangkitkan nada merdu dan kaya

yang disebabkan oleh banyaknya larasan yang menyertai.

2.1.2.2. Frekuensi Gitar Akustik

Beberapa jenis gitar yang termasuk gitar akustik adalah jenis gitar folk,

gitar klasik, dan gitar flamenco. Ciri khas gitar akustik adalah bentuk badan yang

berlubang (berongga). Ada 6 dawai pada gitar akustik standar, tiap-tiap dawai di-

set dengan frekuensi atau not tertentu. Frekuensi dari dawai dipengaruhi oleh

beberapa hal: massa dawai, tegangan (gaya) pada dawai dan juga panjang

dawainya.

Massa dari tiap-tiap dawai pada gitar akustik berbeda, dimana dawai yang

pertama lebih ringan dan dawai yang keenam yang paling berat. Dawai yang lebih

berat akan bergetar lebih lambat sehingga menghasilkan frekuensi yang lebih

rendah. Tegangan dari dawai dikontrol dengan memutar peg di ujung gitar. Jika

seseorang sedang menala gitar, sangat penting untuk menemukan tegangan yang

benar (sehingga gitar dapat menghasilkan harmoni). Sedangkan panjang dari

dawai dapat dengan mudah di-set dengan menekan dawai pada posisi yang

berbeda.

Gitar memiliki tiga bagian utama yaitu body, neck dan headstock. Body

merupakan tempat terpasangnya neck dan bridge. Body juga terdiri atas tabung

suara dan lubang suara. Neck adalah bagian yang memanjang, bagian yang

menghubungkan headstock dan body. Bagian depan dari neck disebut sisi fret

dimana pada sepanjang bagian ini fret-fret diletakkan. Dengan adanya fret

memungkinkan dihasilkannya berbagai jenis frekuensi dengan mengubah panjang

dari dawai. Headstock adalah tempat meletakkan kontrol peg. Bagian yang

memisahkan neck dan headstock disebut nut. Nut bertujuan untuk menahan agar

dawai pada bagian headstock tidak ikut bergetar.


8

Gambar 2.4. Bagian-bagian Gitar

Sumber: Greenslade, Thomas B. Giutars and Sound. 1996. <http://www.guitar lessonworld.com/exercise.html>.

Gitar mempunyai daerah frekuensi 82,4069 Hz (E2) hingga 1318,5105 Hz

(E6) artinya senar 6 dalam keadaan tanpa ditekan memiliki frekuensi minimal

82,4069 Hz dan senar 1 dalam keadaan ditekan memiliki frekuensi maksimal

1318,5105 Hz. Di antara dua batas frekuensi inilah senar-senar gitar dapat

dirancang.

Orang yang memiliki kepekaan musik yang tajam mampu membedakan

dua suara yang mempunyai selisih frekuensi hingga 2 Hz. Dan jika dua suara

(yang mempunyai frekuensi kebih dari 7 Hz) dimainkan bersamaan kebanyakan

orang dapat mendeteksi adanya pola gelombang yang kompleks yang dihasilkan

oleh interference dan superposition dari kedua gelombang tersebut. Frekuensi

standar dalam tangga nada sebelumnya telah disahkan dalam konfrensi para ahli

Fisika di Inggris pada tahun 1939.


9

Tabel 2.1. Tabel Nada dan Frekuensi Instrumen Musik

Sumber: Nachbar, G.H. Rangkaian Elektronika Populer.. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 1993, p.164

2.2. Microphone

Microphone merupakan transducer yang mendeteksi gelombang bunyi

dan mengubahnya menjadi gelombang elektrik. Microphone menghasilkan

tegangan dan arus yang proporsional dengan gelombang bunyi tersebut.

Microphone yang paling banyak digunakan untuk musikal antara lain: Dynamic,

Ribbon atau Condenser. Selain berdasarkan mekanisnya, microphone juga bisa

didisain berdasarkan perbedaan pola arahnya atau perbedaan impedansi.

2.2.1. Dynamic Microphone

Dynamic microphone proses kerjanya berkebalikan dengan speaker.

Diapragma digetarkan oleh gelombang bunyi, getaran ini menggerakkan coil pada

medan magnet sehingga menghasilkan arus dan tegangan yang menggambarkan

gelombang bunyi tersebut. Dinamic microphone relatif murah dan tahan, tidak

membutuhkan baterai atau supply tambahan, dapat menghasilkan respon yang

halus dan luas, responnya dapat diatur untuk aplikasi tertentu.

Oktaf Nada

0 1 2 3 4 5 6 7 8

C 16.3516 32.7032 65.4064 130.813 261.626 523.251 1046.50 2093.01 4186.01

C# 17.3239 34.6478 69.2957 138.591 277.183 554.365 1108.73 2217.46 4434.92

D 18.3540 36.7081 73.4162 146.832 293.665 587.330 1174.66 2349.32 4698.64

D# 19.4554 38.8909 77.7818 155.564 311.127 622.254 1244.51 2489.02 4978.03

E 20.6017 41.2034 82.4069 164.814 329.628 659.255 1318.51 2637.02 5274.04 F 21.8267 43.6535 87.3071 174.614 349.228 698.457 1396.91 2793.83 5587.65 F# 23.1246 46.2493 92.4986 184.997 369.994 739.989 1479.98 2959.96 5919.91 G 24.4997 48.9994 97.9989 195.998 391.995 783.991 1567.98 3135.96 6271.93

G# 25.9565 51.9131 103.826 207.652 415.305 830.609 1661.22 3322.44 6644.88 A 27.5000 55.0000 110.000 220.000 440.000 880.000 1760.00 3520.000 7040.00

Bb 29.1352 58.2705 116.541 233.082 466.164 932.328 1864.66 3729.31 7458.62

B 30.8677 61.7354 123.471 246.942 493.883 987.767 1975.53 3951.07 7902.13


10

Gambar 2.5. Dynamic Microphone

Sumber : Simpson. Microphones. 1997. <http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/ hbase/ electronic/microphones.html>. 2.2.2. Ribbon Microphone

Prinsip kerjanya yaitu gelombang bunyi akan menggerakkan metalic

ribbon pada medan magnet, dan menghasilkan tegangan yang proporsional

dengan kecepatan ribbon. Elemen ribbon harus dilindungi dari angin atau

gelombang yang tinggi karena mudah rusak, hal ini menyebabkan ribbon

microphone jarang digunakan untuk non-studio recording.

Gambar 2.6.Ribbon Microphone

Sumber : Simpson. Microphones. 1997. <http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/ hbase/ electronic/microphones.html>. 2.2.3. Condenser Microphone

Condenser microphone menggunakan sebuah membran tipis (polymer

diaphragm) dan sebuah plat. Keduanya bekerja sebagai sisi-sisi kapasitor.

Gelombang suara akan menggetarkan membran tipis dan gerakan ini

mengakibatkan perubahan kapasitansi dari rangkaian dan menghasilkan

perubahan electical output. Condenser microphone mahal dan membutuhkan

baterei atau supply tambahan namun gelombang elektrik yang dihasilkan baik dan

jelas.


11

Gambar 2.7. Condenser Microphone

Sumber : Simpson. Microphones. 1997. <http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/ hbase/ electronic/microphones.html>.

Microphone yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah unidirectional

dynamic microphone DM-308 dengan impedansi 600 Ω, respon frekuensi antara

50 – 1500Hz dan sensitivitasnya 55db.

2.3. Operasional Amplifier (Penguat Operasi)

Operational amplifier atau op-amp adalah suatu IC linear dengan

penguatan tinggi dan dapat melakukan operasi metematika seperti penjumlahan,

pengurangan, perkalian dan pembagian. Op-amp sekarang ini dapat digunakan

untuk berbagai macam aplikasi, seperti: penguat sinyal dc maupun ac, filter aktif,

oscillator, comparator (pembanding), regulator (pengatur tegangan) dan lain-lain.

Op-amp banyak sekali dipakai karena memiliki beberapa kelebihan, antara

lain:

- bentuknya kecil, tetapi multifungsi

- mudah penggunaannya karena tidak perlu mengetahui apa isi

rangkaian di dalam op-amp, melainkan hanya bergantung pada

komponen-komponen luar yang dipasang padanya.

- Dapat dipercaya keandalannya.

- Murah dan mudah didapat di pasaran.

Pada dasarnya sebuah op-amp mempunyai 5 buah terminal, yaitu 2 buah

terminal input, 1 buah terminal output, dan 2 buah terminal untuk catu daya. Pada

kenyataannya jika kedua teminal input dihubungsingkatkan, maka pada terminal

output tetap keluar tegangan. Hal ini disebabkan karena transistor-transistor dalam

op-amp tidak sama parameternya, karena itu diberikan 2 terminal baru yaitu

terminal offset. Agar jika kedua terminal input sama dengan nol, maka dapat

diatur supaya tegangan output-nya juga nol.


12

Karateristik dari sebuah op-amp ideal adalah sebagai berikut:

- penguatan tegangan tak terhingga (Aol ~)

- Impedansi input tak terhingga (Zin ~)

- Impedansi output nol (Zout 0)

- Tegangan output Vout=0 jika tegangan input V1=V2

- Bandwith tak terhingga (artinya tidak ada delay sinyal yang

melewati op-amp.

Dalam penggunaannya, sebuah op-amp dapat diberi rangkaian feedback

(umpan balik) sebagai pengontrol dari sinyal output dari op-amp. Rangkaian

umpan balik ini dibagi menjadi dua macam, yaitu umpan balik positif dan umpan

balik negatif. Pada umpan balik positif, sinyal output op-amp akan kembali ke

terminal input positif (non inverting input), sedangkan umpan balik negatif, sinyal

output terhubung dengan terminal input negatif (inverting input). Rangkaian

comparator dan oscillator merupakan contoh penggunaan umpan balik positif

pada op-amp. Sedangkan penggunaan umpan balik negatif terdapat pada op-amp

yang difungsikan sebagai penguat.

2.3.1. Inverting Amplifier (Penguat Membalik)

Ada beberapa macam penggunaan op-amp sebagai penguat, antara lain:

inverting amplifier, non inverting amplifier, differential amplifier, adder amplifier

dan sebagainya. Pada laporan tugas akhir ini akan dibahas hanya mengenai

inverting amplifier yang dipakai dalam pembuatan alat.

Op-amp yang digunakan sebagai penguat (amplifier) akan menerima

sinyal input dan menguatkan sinyal tersebut sehingga memiliki amplitudo yang

lebih besar tanpa mengubah frekuensi sinyal inputnya. Pada Op-amp diberikan

tahanan umpan balik yang menghubungkan antara terminal output dan terminal

input negatif, sehingga menjadi rangkaian tertutup dan tidak lagi tergantung pada

penguatan hubungan terbuka (Aol), melainkan penguatannya menjadi penguatan

hubungan tertutup (Acl). Harga penguatan Acl tergantung pada besarnya tahanan-

tahanan luar yang dipasang pada terminal op-amp.

Bentuk rangkaian inverting amplifier dapat dilihat pada gambar 2.5. dari

gambar tersebut terlihat bahwa sinyal tegangan input Vin dihubungkan dengan


13

terminal input negatif, tahanan Ri atau R1 diletakkan antara input dan terminal

negatif

Gambar 2.8. Inverting Amplifier

Rumus tegangan output (Vout) yang dihasilkan oleh inverting amplifier

serta penguatan hubungan tertutup (Acl) adalah sebagai berikut:

Ini

fOut V

RR

V −= (2.1)

i

f

In

Outcl R

RVV

A −== (2.2)

2.3.2. Filter Aktif

Sebuah filter aktif atau pasif (tanpa op-amp), akan melewatkan suatu

spektrum frekuensi tertentu melewati outputnya. Filter dapat diklasifikasikan

berdasarkan bagian spektrum frekuensi yang dilewatkannya, sebagai berikut:

1. Lowpass filter akan melewatkan dari dc sampai pada frekuensi cutoff, fc,

sedangkan frekuensi yang melebihi fc akan dilemahkan seperti pada

gambar 2.9a. frekuensi dari 0 sampai dengan fc disebut passband bagian

frekuensi di atas fb disebut stopband bagian frekuensi antara fc dan fb

disebut daerah transisi. Rasio pelemahan pada bagian transisi merupakan

karateristik penting dari sebuah filter. Frekuensi dimana tegangan output

turun menjadi 0.707 kali dari tegangan pada passband (turun 3 dB) adalah

frekuensi cutoff. Sedangkan tegangan output 3 dB di atas tegangan

stopband disebut fb.


14

2. Highpass filter melemahkan semua frekuensi di atas fc dan melewatkan

frekuensi di bawah fc, karateristik highpass filter ditunjukkan pada gambar

2.9b.

3. Bandpass filter seperti pada gambar 2.9c, akan melewatkan frekuensi di

antara frekuensi cutoff yang lebih kecil (f1) dan frekuensi cutoff yang lebih

besar (f2). Semua frekuensi di bawah f1 dan di atas f2 akan dilemahkan.

Frekuensi tengah (f0) dari f1 dan f2 diperoleh dari:

210 fff = (2.3)

4. Filter bandreject akan melemahkan frekuensi antara f1 dan f2 dan

melewatkan frekuensi lainnya seperti pada gambar 2.9d.

(a) Lowpass Filter

(b) Highpass Filter

(c) Bandpass Filter


15

(d) Bandreject Filter

Gambar 2.9. Tipe-tipe Filter

Filter pasif menggunakan komponen induktor, kapasitor dan resistor. Jika

filter pasif digunakan untuk menggantikan filter aktif, maka akan membutuhkan

rangkaian yang besar, padat, induktor yang mahal serta frekuensi pada bagian

passband ikut dilemahkan (meski tidak sama pada stopband). Kelebihan

penggunaan filter aktif dibanding dengan filter pasif adalah:

- Penggunaan resistor dan kapasitor menjadikannya lebih ideal dari pada

penggunaan induktor (core loss, winding resistance, interwinding

capacitance)

- Relatif lebih murah.

- Menghasilkan gain pada passband dan jarang memiliki kerugian (loss) yang

berarti seperti pada filter pasif.

- Penggunaan op-amp memungkinkan terjadinya isolasi antara input dan output.

- Lebih mudah dikontrol.

- Filter aktif memiliki rangkaian yang lebih simpel.

Respon dari sebuah filter bermacam-macam diantaranya disebut sebagai

Butterworth, Chebyshev, Bessel dan lain-lain. Namun yang akan dibahas pada

bagian ini adalah respon Butterworth yang rangkaiannya digunakan pada tugas

akhir ini.

Respon filter Butterworth sangat rata pada bagian passband respon ini

sering disebut “maximally flat.” Butterworth digunakan bila frekuensi pada

passband harus mempunyai penguatan yang sama. Bandpass filter dibentuk dari

dua filter yaitu highpass filter dan lowpass filter. Untuk mendapatkan bandpass

filter dengan kemiringan ±20 dB/decade, maka digunakan highpass filter orde

pertama dan lowpass filter orde pertama, sedangkan untuk mendapatkan


16

kemiringan ± 40 dB/decade digunakan highpass filter orde kedua dan lowpass

orde kedua. Dengan kata lain orde bandpass filter tergantung pada orde dari

highpass dan lowpass-nya.

Gambar 2.10. Rangkaian Filter Butterworth

Pada dasarnya ada dua tipe bandpass filter yaitu: wide bandpass dan

narrow bandpass. Namun tidak ada perbedaan bentuk dari kedua tipe bandpass,

tetapi bisa dibedakan dengan quality factor-nya (Q). Wide bandpass merupakan

bandpass filter dengan Q<10, sedangkan untuk narrow bandpass Q>10. Besar Q

menentukan selektifitas filter, semakin besar nilai Q semakin selektif filter-nya

atau dengan kata lain semakin kecil bandwidth (BW). Hubungan antara Q,

bandwidth 3 dB dan frekuensi tengah (f0) sebagai berikut:

12

00

fff

BWf

Q−

== (2.4)

dimana: f1 = Low Cutoff Frequency

f2 = High Cutoff Frequency

Tegangan output untuk bandpass filter adalah gabungan antara tegangan

output highpass filter dan lowpass filter. Tegangan output untuk highpass filter

adalah

inF v

ff

ffAv

21

10

)/(1

)/(

+= (2.5)

dimana 1

1RR

A FF += , highpass filter gain


17

=f frekuensi sinyal input (Hz)

2

1 21

CRf

Lπ= , low cutoff frequency (Hz)

sedangkan tegangan output untuk lowpass filter adalah

inF v

ff

ffAv2

2

20

)/(1

)/(

+= (2.6)

dimana 2

1RRA F

F += , lowpass filter gain

=f frekuensi sinyal input (Hz)

1

2 21

CRf

Hπ= , high cutoff frequency (Hz)

2.3.3. Schmitt Trigger

Schmitt Trigger adalah salah satu aplikasi dari comparator yang akan

menegatifkan output (bila tegangan input berada di atas tegangan referensi

positif). Dan demikian pula sebaliknya membuat output positif, bila tegangan

input berada di bawah tegangan referensi negatif.

Diasumsikan tegangan saturasi positif, maka tegangan yang timbul pada

non inverting input adalah tegangan referensi positif atau UTP (upper Trip Point).

Selama tegangan pada inverting input lebih kecil dari UTP, maka output tetap

saturasi positif. Jika tegangan pada inverting input terus dinaikkan sampai

melebihi UTP, maka output op-amp akan berubah menjadi saturasi negatif.

Tegangan output ini menghasilkan tegangan pada non inverting input yaitu

tegangan referensi negatif, LTP (Lower Trip Point). Output op-amp tetap saturasi

negatif selama inverting input lebih positif dari LTP.


18

Gambar 2.11. Schmitt Trigger

Sumber Simpson. The Schmitt Trigger. 1997. <http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/ hbase/electronic/SchmittTrigger.html>. Rumus tegangan-tegangan referensi (UTP dan LTP) adalah sebagai

berikut:

SatVRR

RUTP

21

1

+= (2.4)

SatVRR

RLTP

21

1

+−

= (2.5)

2.4. Mikrokontroler MCS-51 (AT89S51)

AT89C51 adalah mikrokontroler keluaran Atmel dengan 4K byte Flash

PEROM (Programmable and Eraseable Read Only Memory), AT89C51

merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory, isi memori tersebut

dapat diisi ulang ataupun dihapus berkali-kali. Memori ini bisa digunakan untuk

menyimpan perintah berstandar MCS-51 code sehingga memungkinkan

mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi

keping tunggal) yang tidak memerlukan memori luar (external memory) untuk

menyimpan source code tersebut.


19

2.4.1. Deskripsi Hardware

AT98S51 mempunyai deskripsi sebagai berikut:

Gambar 2.12. Arsitektur Perangkat Keras

Sumber: Nalwan, Paulus Andi. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2003, p.2

Tabel 2.3. Deskripsi Pin

Nama Pin

Nomor Pin Alternatif Keterangan

20 GND Ground 40 VCC Power Supply

32...39 P0.7...P0.0

D7...D0 &

A7...A0

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa , low order multiplex address/data ataupun menerima kode byte pada saat flash programming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink kedelapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika satu pada port tersebut Port berfungsi sebagai low order multiplex


20

Tabel 2.3. Deskripsi Pin (Lanjutan)

Nama Pin


address/data port ini akan mempunyai internal pull up Pada saat Flash Programming diperlukan eksternal pull up terutama pada saat verifikasi program

1...8 P1.0...P1.7

Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa atau menerima low order address byte selama pada saat Flash Programming Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1 Sebagai output port ini memberikan output sink keempat buah input TTL

21...28 P2.0...P2.7

A8...A15 Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit (movx @Dprt) Pada saat mengakses memori secara 8 bit, (Mov @ Rn) port ini akan mengeluarkan isi dari P2 Special Function Register Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1 Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL

10...17 Port 3 Sebagai I/O biasa Port 3 mempunyai sifat yang sama dengan Port 1 dan Port 2. Sedangkan sebagai fungsi spesial port-port ini mempunyai keterangan sebagai berikut:

10 11 12 13 14 15 16 17

P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7

RXD TXD INT0 INT1

T0 T1

WR RD

Port Serial Input Port Serial Output Port External Interrupt 0 Port External Interrupt 1 Port External Timer 0 Input Port External Timer 1 Input External Data Memory Write Strobe External Data Memory Read Strobe

9 RST Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle

30 ALE Pin ini dapat berfungsi sebagai Address Latch Enable (ALE) yang me-latch low byte address pada saat mengakses memori eksternal Sedangkan pada saat Flash Programming (PROG) berfungsi sebagai pulse input pada operasi normal ALE akan mengeluarkan sinyal


21

Tabel 2.2 Deskripsi Pin (Lanjutan)

Nama Pin


Clock sebesar 1/16 frekuensi oscillator kecuali pada saat mengakses memori eksternal sinyal clock pada pin ini dapat pula di-disable dengan men-set bit 0 dari Special Function Register di alamat 8EH ALE hanya akan aktif pada saat mengakses memori eksternal (movx & movc)

29 PSEN Pin ini berfungsi pada saat mengeksekusi program yang terletak pada eksternal. PSEN akan aktif dua kali setiap cycle

31 EA Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada memori eksternal setelah sistem di-reset. Jika berkondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat Flash Programming pin ini akan mendapat tegangan 12 V (VP)

19 XTAL1 Input Oscillator 18 XTAL2 Output Oscillator

Sumber: Nalwan, Paulus Andi. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2003, p.2 2.4.2. Struktur Memori

AT89C51 mempunyai struktur memori yang terdiri atas:

RAM Internal, memori sebesar 128 byte yang biasanya digunakan untuk

menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara

Special Function Register (Register Fungsi Khusus), memori yang berisi

register-register yang mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh

mikrokontroler tersebut, seperti timer, serial dan lain-lain

Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi

MCS-51

AC89C51 mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM Internal

dan Flash PEROM-nya. RAM Internal dialamati oleh RAM Address Register

(Register Alamat RAM) sedangkan Flash PEROM yang menyimpan perintah-

perintah MCS-51 dialamati oleh Program Address Register (register Alamat


22

Program). Dengan adanya struktur yang terpisah tersebut, walaupun RAM internal

dan Flash PEROM, mempunyai alamat awal yang sama, yaitu alamat 00H, namun

secara fisiknya kedua memori tersebut tidak saling berhubungan.

2.4.3. RAM Internal

RAM Internal terdiri atas:

Register Banks

89C51 mempunyai delapan buah register yang terdiri atas R0 hingga R7.

kedelapan buah register ini selalu terletak pada alamat 00H hingga 07H pada

setiap kali sistem di-reset. Namun, posisi R0 hingga R7 dapat di pindah ke

Bank 1 (08 hingga 0FH), Bank 2 (10H hingga 17H) atau Bank 3 (18H hingga

1FH) dengan mengatur RS0 dan RS1 (lihat bagian 1.2.3.4. Register Bank

Select Bit)

Bit Addressable RAM

RAM pada alamat 20H hingga 2FH dapat diakses secara pengalamatan bit (bit

addressable) sehingga hanya dengan sebuah instruksi saja setiap bit dalam

area ini dapat di-set, clear, AND dan OR. Sebagai contoh, pada saat terjadi

instruksi Setb 67H, hal ini sama dengan men-set bit MSB dari alamat 2CH,

yaitu: Mov A,2CH ; Pindahkan data dari alamat 2CH ke Acc A

Orl A,#10000000B ; Set MSB Acc A

Mov 2CH,A ; Pindahkan data dari Acc A ke alamat 2CH Dengan adanya sistem bit addressable RAM, proses yang seharusnya

dijalankan dengan tiga cycle seperti pada listing di atas dapat digantikan

dengan sebuah instruksi yang hanya membutuhkan satu cycle saja. Dalam

aplikasinya, lokasi yang dapat di akses dengan pengalamatan bit ini dapat juga

di gunakan untuk menandai suatu lokasi bit tertentu baik berupa Register

Fungsi Khusus yang dapat dialamati secara bit (termasuk register I/O) ataupun

lokasi-lokasi tertentu yang dapat dialamati secara bit.

RAM Keperluan umum

RAM Keperluan Umum dimulai dari alamat 30H hingga 7FH dan dapat di

akses dengan pengalamatan langsung maupun tak langsung. Pengalamatan


23

langsung dilakukan ketika salah satu operand merupakan bilangan yang

menunjukkan lokasi yang dialamati seperti pada contoh sebagai berikut:

Gambar 2.13. Pemindahan Data 00110000B dari Alamat 35H Ke Akumulator.

Sedangkan pengalamatan secara tak langsung pada lokasi dari RAM Internal

ini adalah akses data dari memori ketika alamat memori tersebut tersimpan

dalam suatu register R0 atau R1. R0 dan R1 adalah dua buah register pada

mikrokontroler berarsitektur MCS-51 yang dapat digunakan sebagai pointer

dari sebuah lokasi memori pada RAM Internal. Contohnya sebagai berikut: Mov R0, #35h ; R0 diisi dengan data 35h

Mov A,@R0 ; baca data yang ditunjuk di alamat R0

Pengalamatan secara tak langsung biasa digunakan untuk mengakses beberapa

lokasi memori dengan letak yang beraturan seperti pada contoh berikut: Mov R0, #30h ; R0 diisi dengan data 30h

Loop:

Mov @R0, #05 ; data 5 diisikan ke alamat yang ditunjuk R0

Inc R0 ;R0 menunjuk ke alamat selanjutnya

Cjne R0,#35h,Loop ;Jika R0 blum mencapai 35h lompat ke label Loop

2.4.4. Register Fungsi Khusus

89C51 mempunyai 21 Special Function Register (Register Fungsi Khusus)

yang terletak pada antara alamat 80H hingga FFH beberapa dari register-register

ini juga mampu dialamati dengan pengalamatan bit sehingga dapat dioperasikan

seperti pada RAM yang lokasinya dapat dialamati dengan pengalamatan bit.


24

Gambar 2.14 Peta Memori RAM dan Special Function Registers

Sumber : Nalwan, Paulus Andi. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2003, p.9

Accumulator

Register ini terletak pada alamat E0H. Hampir semua operasi aritmatik dan

operasi logika selalu menggunakan register ini. Untuk proses pengambilan

dan pengiriman data ke memori eksternal juga diperlukan register ini.

Port

89C51 mempunyai empat buah port, yaitu Port 0, Port 1, Port 2 dan Port 3

yang terletak pada alamat 80H, 90H, A0H dan B0H. Namun, jika digunakan

eksternal memori ataupun fungsi-fungsi spesial, seperti External Interrupt,

Serial ataupun External Timer, Port 0, Port 2 dan Port 3 tidak dapat digunakan

sebagai port dengan fungsi umum. Untuk itu disediakan Port 1 yang


25

dikhususkan untuk port dengan fungsi umum. Semua port ini dapat diakses

dengan pengalamatan secara bit sehingga dapat dilakukan perubahan output

pada tiap-tiap pin dari port ini tanpa mempengaruhi pin-pin yang lainnya. Program Status Word

Program Status Word atau PSW terletak pada alamat D0H yang terdiri atas

beberapa bit sebagai berikut:

PSW D0H

Gambar 2.15 PSW

Flag Carry

Flag Carry (terletak pada alamat D7H) mempunyai fungsi sebagai

pendeteksi terjadinya kelebihan pada operasi penjumlahan atau terjadi

pinjam (borrow) pada operasi pengurangan. Selain pada operasi aritmatik,

carry juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan sebesar 1 bit pada

operasi boolean.

Flag Auxiliary Carry

Flag Auxiliary Carry akan selalu set pada saat proses penjumlahan terjadi

carry dari bit ketiga hingga bit keempat.

Flag 0

Flag 0 digunakan untuk tujuan umum bergantung pada kebutuhan

pemakai.

Bit Pemilih Register Bank

Register Bank Select Bits (RS0 dan RS1) atau Bit Pemilih Register Bank

digunakan untuk menentukan lokasi Register Bank (R0 hingga R7) pada

memori. RS0 dan RS1 selalu bernilai nol setiap kali sistem di-reset

(sehingga lokasi dari R0 hingga R7 akan berada di alamat 00H hingga 07H)

Flag Overflow

Flag Overflow akan di-set jika pada operasi aritmatika menghasilkan

bilangan yang lebih besar daripada 128 atau lebih kecil dari -128

PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 CY AC F0 RS1 RS0 OV - P


26

Bit Parity

Bit parity akan di-set jika jumlah bit 1 dalam akumulator adalah ganjil dan

akan clear (jika jumlah bit 1 dalam akumulator adalah genap). Bit parity

ini digunakan untuk proses yang berhubungan dengan serial port yaitu

sebagai check sum.

Register B

Register B digunakan bersama akumulator untuk proses aritmatik selain dapat

juga difungsikan sebagai register biasa. Register ini juga bersifat bit

addressable.

Stack Pointer

Stack Pointer merupakan register 8 bit yang terletak di alamat 81H. Isi dari

Stack Pointer ini merupakan alamat dari data yang disimpan di stack. Stack

Pointer dapat di-edit atau dibiarkan mengikuti standar sesudah terjadi reset.

Data Pointer

Data Pointer atau DPTR merupakan register 16 bit yang terletak pada alamat

82H untuk DPL dan 83H untuk DPH. DPTR biasa digunakan untuk mengakses

source code ataupun data yang terletak di memori eksternal.

Register Timer

AT89C51 mempunyai dua buah 16 bit Timer/Counter, yaitu Timer 0 dan

Timer 1. Timer 0 terletak di alamat 8AH untuk TL0 dan 8CH untuk TH0 dan

Timer 1 terletak di alamat 8BH untuk TL1 dan 8DH untuk TH1.

Register Port Serial

AT89C51 mempunyai sebuah on chip serial port (port serial di dalam keping)

yang dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan peralatan lain yang

menggunakan serial port juga seperti modem, shift register dan lain-lain.

Buffer (Penyangga) untuk proses pengiriman maupun proses pengambilan data

terletak pada Register SBUF, yaitu pada alamat 99H. Sedangkan untuk

mengatur mode serial dapat dilakukan dengan mengubah isi dari SCON yang

terletak pada alamat 98H.

Register Interupsi

89C51 mempunyai lima buah interupsi dengan dua level prioritas interupsi.

Interupsi ini akan selalu nonaktif setiap kali sistem di-reset. Register-register


27

yang berhubungan dengan interrupt adalah interrupt Enable Register (IE) atau

Register Pengaktif Interupsi pada alamat A8H untuk mengatur keaktifan tiap-

tiap interrupt dan Interrupt Priority Register (IP) atau Register Prioritas

Interupsi pada alamat B8H

Register Kontrol Power

Register ini terdiri atas SMOD yang digunakan untuk melipat dua baud rate

dari port serial, dua buah bit untuk flag fungsi umum pada bit ketiga dan bit

kedua, Power Down (PD) bit dan Idle (IDL) bit. Pada mode Idle hubungan

antara CPU dan internal clock terputus, namun kondisi port tetap pada kondisi

terakhir, ALE dan PSEN menjadi high timer masih tetap bekerja. Mode Idle

berakhir pada saat terjadi interupsi, reset atau kondisi-kondisi lain yang me-

reset IDL bit. Pada mode Power Down, oscillator dan semua fungsi berhenti,

RAM tetap pada kondisi terakhir, begitu pula dengan port dan ALE maupun

PSEN akan berkondisi 0. Mode Power Down berakhir pada saat terjadi reset.

2.4.5. Flash PEROM

AT89C51 mempunyai 4 Kb Flash PEROM (Programmable and

Eraseable Read Only Memory), yaitu ROM yang dapat ditulis ulang atau dihapus

menggunakan sebuah perangkat programmer. Flash PEROM dalam AT98C51

menggunakan Atmel’s High-Density Non Volatile Technology yang mempunyai

kemampuan untuk ditulis ulang hingga 1000 kali dan berisikan perintah standar

MCS-51.

Program yang ada pada Flash PEROM akan dijalankan jika sistem di-

reset, pin EA/VP berlogika satu sehingga mikrokontroler aktif berdasarkan

program ada pada Flash PEROMnya. Namun, jika pin EA/VP berlogika 0, maka

mikrokontroler akan aktif berdasarkan program yang ada pada memori eksternal.

Untuk keamanan program yang ada dalam Flash PEROM, 89C51

mempunyai fasilitas Lock Bit Protection yang terdiri atas:

Lock Bit 1, instruksi MOVC yang dieksekusi dari memori eksternal untuk

membaca isi Flash PEROM tidak dapat dilakukan.

Lock Bit 2, sama dengan Lock Bit 1, tetapi isi dari Flash PEROM tidak dapat

di-verify oleh 89C51 Programmer


28

Lock Bit 3, sama dengan Lock Bit 2 tetapi akses ke memori eksternal tidak

dapat dilakukan.

2.4.6. Reset

Reset dapat dilakukan secara manual maupun otomatis saat power

diaktifkan (Power On Reset). Saat terjadi reset, isi dari register akan berubah

sesuai yang ada pada tabel 2.4.

Gambar 2.16. Rangkaian Reset

Tabel 2.4. Isi Register Setelah Reset

Register Isi Register Program Counter 0000 H Akumulator 00 H Register B 00 H PSW 00 H Stack Pointer (A) 07 H DPTR 0000H Port 0-3 FF H Interrupt Priority (IP) xxx00000B Interrupt Enable (IE) 0xx00000 B Register Timer 00 H SCON 00 H SBUF 00 H PCON (HMOS) 0xxxxxxx B PCON (CMOS) 0xxx0000 B

Sumber: Nalwan, Paulus Andi. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2003, p.28

Reset terjadi dengan adanya logika 1 selama minimal dua cycle pada pin

RST. Setelah kondisi pin RST kembali low, mikrokontroler akan mulai


29

menjalankan program dari alamat 0000 H. Kondisi pada internal RAM tidak terjadi

perubahan selama reset.

2.4.7. Operasi Timer

AT89C51 mempunyai dua buah timer, yaitu Timer 0 dan Timer 1 yang

keduanya dapat berfungsi sebagai counter ataupun sebagai timer. Secara fisik

sebetulnya timer juga merupakan rangkaian T flip-flop yang dapat diaktifkan dan

dinonaktifkan setiap saat. Perbedaan terletak pada sumber clock dan aplikasinya.

Jika timer mempunyai sumber clock dengan frekuensi tertentu yang sudah pasti

sedangkan counter mempunyai sumber clock dari pulsa yang hendak dihitung

jumlahnya. Aplikasi dari counter atau penghitung pulsa biasa digunakan untuk

aplikasi menghitung jumlah kejadian yang terjadi dalam periode tertentu

sedangkan timer atau pewaktu biasa digunakan untuk aplikasi menghitung jumlah

lamanya suatu kejadian yang terjadi.

Kedua timer pada AT89C51 masing-masing mempunyai 16 bit counter

yang mampu diatur keaktifan dan mode operasinya, di-reset dan di-set dengan

harga tertentu. Untuk mengatur timer ini AT89C51 mempunyai enam buah

Special Function Register.

Timer Mode Register (TMOD) Tidak dapat dimuati secara bit

89H

Gambar 2.17. Register TMOD

Register TMOD berupa 8 bit register yang terletak pada alamat 89H dengan

fungsi setiap bit-nya adalah sebagai berikut:

Gate : Timer akan berjalan jika bit ini di-set dan INT0 (untuk

Timer 0) atau INT1 (untuk Timer 1) berkondisi high.

TC / : 1 = Counter

0 = Timer

M1 & M0 : Untuk memilih mode timer

Timer 1 Timer 0 Gate (1) C/T (1) M1 (1) M0 (1) Gate (0) C/T (0) M1 (0) M0 (0)


30

THx dan TLx

AT89C51 mempunyai dua buah timer, yaitu Timer 0 dan Timer 1 dan setiap

timer terdiri atas 16 bit timer yang masing-masing tersimpan dalam dua buah

register yaitu THx untuk Timer High Byte dan TLx untuk Timer Low Byte.

Timer Control Register

Register ini hanya mempunyai 4 bit saja, yaitu TCON.4, TCON.5, TCON.6

dan TCON.7 saja yang mempunyai fungsi behubungan dengan timer. dapat dimuati secara bit

88H

Gambar 2.18. Register TCON

Register ini bersifat bit addressable sehingga bit TF1 dapat disebut TCON.7,

TR1 sebagai TCON.6 dan seterusnya hingga Bit IT0 sebagai TCON.0

TCON.7 atau TF1: Timer 1 Overflow Flag yang akan di-set jika timer

overflow. Bit ini dapat di-clear oleh software dan

oleh hardware pada saat program menuju ke alamat

yang ditunjuk oleh interrupt vector.

TCON.6 atau TR1: 1 = Timer 1 aktif

0 = Timer 0 aktif

TCON.5 atau TF0: sama dengan TF1

TCON.4 atau TR0: sama dengan TR1

Mode Timer

Timer AT89C51 mempunyai empat buah mode kerja timer dimana setiap

mode mempunyai masing-masing fungsi.

Mode 0 Tidak dapat dimuati secara bit

89H

Gambar 2.19. Register TMOD pada Timer 1 Mode 0 (x diabaikan)

Pada mode ini, timer bekerja dengan mode 13 bit timer ketika overflow

terjadi saat terjadi perubahan kondisi dari ketiga belas bit yang tersimpan

di register TLx dan THx (x = 0 untuk Timer 0 dan x = 1 untuk Timer 1)

Register Timer Register Interupsi TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

TCON.7 TCON.6 TCON.5 TCON.4 TCON.3 TCON.2 TCON.1 TCON.0

Gate (1) C/T (1) M1 (1) M0 (1) Gate (0) C/T (0) M1 (0) M0 (0) X x 0 0 X x x x


31

menjadi logika 1. Pada aplikasi sebagai hal ini terjadi saat counter kembali

menghitung kembali dati awal. Bit TFx akan berlogika 1 pada saat kondisi

overflow terjadi.


89H


Pada mode 1, timer berfungsi sebagai 16 bit timer yang akan menghitung

naik mulai dari 0000H hingga FFFFH. Hasil dari perhitungan tersimpan

pada register TLx untuk Low Byte dan THx untuk High Byte. Jika

perhitungan sudah mencapai FFFFH, timer akan kembali menghitung

mulai dari 0, pada saat ini Timer Flag (TFx) akan di-set.


89H


Pada Mode ini, timer bekerja dalam mode 8 bit dimana nilai timer

tersimpan pada TLx. Register THx berisi Nilai Isi Ulang (Reload Value)

yang akan dikirim ke Register TLx setiap kali terjadi overflow. Misalkan,

Nilai THx diisi dengan 20H, saat timer diaktifkan nilai TLx akan

menghitung naik hingga pada saat nilai TLx hendak berubah dari FFH

menjadi 00H. Dengan demikian, Bit TFx akan set dan nilai THx, 20H akan

kembali dikirim ke register TLx. Selama timer aktif nilai THx akan tetap

20H.


89H


Pada mode ini, AT89C51 bagaikan memiliki tiga buah timer. Timer 0

terpisah menjadi dua buah 8 bit timer yaitu TL0 dan TF0 sebagai overflow

Gate (1) C/T (1) M1 (1) M0 (1) Gate (0) C/T (0) M1 (0) M0 (0) X X 0 1 X x x x

Gate (1) C/T (1) M1 (1) M0 (1) Gate (0) C/T (0) M1 (0) M0 (0) x x 1 0 X x x x

Gate (1) C/T (1) M1 (1) M0 (1) Gate (0) C/T (0) M1 (0) M0 (0) x x x x X x 1 1


32

flag dan TH0 dengan TF1 sebagai overflow flag. Sedangkan Timer 1 tetap

berfungsi sebagai 16 bit timer. Pada saat Timer 1 berada pada mode 3,

timer ini akan berhenti hingga mode kerja Timer 1 diubah menjadi mode

lain. Oleh karena Bit TF1 digunakan oleh TH0 sebagai overflow flag,

maka bit ini tidak dapat digunakan selama Timer 0 masih berada pada

mode 3.

Cara Kerja Timer

Gambar 2.23. Operasi Timer

Operasi dari timer memerlukan sumber clock yang didapat dari

eksternal maupun internal. Jika timer menggunakan sumber clock dari

eksternal, pin T0 (P3.4) berfungsi sebagai input clock. Untuk menjadikan

sumber clock eksternal sebagai sumber clock timer, maka bit C/T dari Register

TMOD harus di-set atau berkondisi high. Seperti yang tampak pada Gambar

2.20, jika Bit C/T berkondisi high, saklar akan menghubungkan sumber clock

timer ke pin Tx (T0 untuk Timer 0 dan T1 untuk Timer 1).

Jika digunakan sumber clock internal, input clock tersebut berasal dari

osilator yang telah dibagi 12. Untuk ini Bit C/T dari Register TMOD harus di-

clear atau berkondisi low sehingga saklar akan menghubungkan sumber clock

timer ke osilator yang telah dibagi 12.

Untuk mengaktifkan timer dapat dilakukan melalui hardware ataupun

software. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.20, timer baru akan aktif setelah


33

mendapat sumber clock dan saklar SPST yang terletak antara saklar yang

dikontrol oleh C/T dan timer terhubung dengan sinyal clock dari sumber clock

akan mengalir masuk ke timer, sedangkan saklar tersebut akan terhubung (jika

terdapat logika high dari output gerbang AND).

Sesuai dengan tabel kebenaran gerbang AND, output dari gerbang

AND hanya akan berlogika high jika kedua input-nya berlogika high pula.

Jika ada salah satu dari inputnya yang berlogika low, output akan berlogika

low pula. Untuk pengaturan timer melalui software, keaktifan timer hanya

ditentukan oleh kondisi bit TR0 saja. Oleh karena itu output dari gerbang OR

yang terhubung ke input yang lain dari gerbang AND akan berlogika high dan

timer akan aktif dan sebaliknya jika TR0 berlogika low, output gerbang AND

akan berlogika low dan timer akan berhenti.

Agar output dari gerbang OR berlogika high, sesuai dengan tabel

kebenaran gerbang OR, cukup salah satu dari input-nya saja yang berlogika

high. Dengan demikian, output akan berlogika pula. Untuk pengaturan timer

melalui software, bit gate harus berkondisi low sehingga hasil invers-nya yang

merupakan salah satu input dari gerbang OR berlogika high. Hal ini membuat

output gerbang OR selalu berlogika high walau apapun yang terjadi pada Pin

INTx (INT0 untuk Timer 0 dan INT1 untuk Timer 1) seperti yang tampak

pada Gambar 2.21

Gambar 2.24. Pengaturan Timer Dengan Software

Untuk pengaturan timer dengan hardware. Pin INTx berfungsi sebagai

penentu. Oleh karena itu, Bit TRx harus berlogika high, agar pengaturan timer


34

ditentukan oleh output dari gerbang OR. Agar kondisi output dari gerbang OR

ditentukan oleh pin INTx, maka bit gate harus berkondisi high.

Gambar 2.25 Pengaturan Timer Dengan Hardware

Jadi kesimpulan untuk pengaturan timer dengan software, maka bit

penentu keaktifan adalah TRx (kondisi dari bit gate harus berlogika 0). Untuk

pengaturan timer dengan hardware, maka penentu keaktifan adalah INTx

(kondisi bit gate dan TRx harus berlogika 1).

2.5. LCD M1632

LCD M1632 merupakan modul LCD matriks dengan konfigurasi 16

karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5

kolom pixel. Pada LCD M1632 terdapat HD44780 yang merupakan

mikrokontroler pengendali LCD. LCD yang digunakan dalam tugas akhir ini

adalah LCD yang dikeluarkan oleh Hitachi.

2.5.1. Deskripsi M1632

HD44780 sebetulnya merupakan mikrokontroler yang dirancang khusus

untuk mengendalikan LCD dan mempunyai kemampuan untuk mengatur proses

scanning pada layar LCD yang terbentuk oleh 16 COM dan 40 SEG sehingga

mikrokontroler/perangkat yang mengakses modul LCD ini tidak perlu lagi

mengatur proses scanning pada layar LCD. Mikrokontroler atau perangkat

tersebut hanya mengirimkan data-data yang merupakan karakter yang akan

ditampilkan pada LCD atau perintah yang mengatur proses tampilan pada LCD

saja.


35

Gambar 2.26 Modul M1632

a. Bagian Penguat Sinyal

Bagian ini merupakan bagian yang menguatkan sinyal sebelum sinyal

tersebut masuk ke layar LCD dan terdiri dari bagian penguat sinyal segmen

(segment signal driver) dan bagian penguat sinyal pin bersama (common

signal driver).

Sinyal yang dikuatkan oleh common signal driver adalah sinyal yang

berasal dari sebuah 16 bit shift register dan berfungsi untuk mengatur

scanning baris pixel dari layar LCD, sedangkan sinyal yang dikuatkan oleh

segment signal driver adalah sinyal yang berasal dari sinyal data 40 bit shift

register yang ditahan oleh 40 bit rangkaian latch. Sinyal ini berfungsi untuk

mengatur tampilan kolom pixel dari layar LCD.

LCD driver voltage selector (pemilih tegangan penguat LCD)

berfungsi untuk mengatur penguatan sinyal yang dikirim ke layar LCD

sehingga kontras dari LCD dapat diatur. Semakin kuat sinyal yang dikirim,

maka akan semakin kuat pula kontras yang ada pada layar LCD.

b. Bagian Memori

Bagian memori terdiri dari 9.920 bit CGROM, 64 byte CGRAM dan

80×8 bit DDRAM yang mengatur pengalamatan oleh Address Counter dan

akses datanya (pembacaan maupun penulisan datanya) dilakukan melalui

Register Data.

Data-data dari CGRAM atau CGROM tersebut merupakan data yang

selanjutnya dikirim ke 40 bit shift register melalui bagian Parallel and Serial

Converter.


36

c. Bagian Register

Pada M1632 terdapat Register Data dan Register Perintah. Proses

akses data ke atau dari Register Data akan mengakses ke CGRAM, DDRAM

atau CGROM, bergantung pada kondisi Address Counter, sedangkan proses

akses data ke atau dari Register Perintah akan mengaskes Instruction Decoder

(Dekoder Instruksi) yang akan menentukan perintah-perintah yang akan

dilakukan oleh LCD.

d. Bagian Antar Muka dengan Mikrokontroler

Bagian ini adalah bagian yang terhubung dengan pin-pin modul

M1632 yang akan berhubungan langsung dengan mikrokontroler.

2.5.2. Pin-pin Modul M1632

Untuk keperluan antarmuka suatu komponen elektronika dengan

mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap pin yang ada pada komponen

tersebut.

Pin 1 (VCC): pin ini berhubungan dengan tegangan +5 volt

Pin 2 (GND): pin ini berhubungan dengan tegangan 0 volt (ground)

Pin 3 (VEE/VLCD): tegangan pengatur kontras LCD, kontras mencapai

nilai maksimum pada saat kondisi pin ini pada tegangan 0 volt.

Pin 4 (RS): Register Select, pin pemilih register yang akan diakses. Untuk

akses ke Register Data, logika dari pin ini adalah 1 dan untuk akses ke

Register Perintah, logika dari pin ini adalah 0.

Pin 5 (R/W): Logika 1 pada pin ini menunjukkan bahwa modul LCD

sedang dalam mode pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul

LCD sedang pada mode penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan

pembacaan data pada modul LCD, pin ini dapat dihubungkan langsung

dengan ground.

Pin 6 (E): Enable Clock LCD, pin mengaktifkan clock LCD. Logika 1

pada pin ini diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.

Pin 7-14 (D0-D7): Data Bus, kedelapan pin modul LCD ini adalah bagian

dimana aliran data sebanyak 4 bit ataupun 8 bit mengalir saat proses

penulisan maupun pembacaan data.


37

Pin 15 (Anoda): berfungsi ini tegangan positif dari backlight modul LCD

sekitar 4,5 volt.

Pin 16 (Katoda): Tegangan negatif backlight modul LCD sebesar 0 volt.

Gambar 2.27 Konfigurasi Pin M1632 Hitachi

Sumber: Nalwan, Paulus Andi. Panduan Praktis Penggunaan dan Antarmuka Modul LCD M1632. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2004. p.6

2.5.3. Struktur Memori LCD

Modul LCD M1632 memiliki beberapa jenis memori yang digunakan

untuk menyimpan atau memproses data-data yang akan ditampilkan pada layar

LCD. Setiap jenis memori mempunyai fungsi-fungsi tersendiri.

DDRAM

DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan

berada. Contohnya, karakter “A” atau 41H yang ditulis pada alamat 00H

akan tampil pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila

karakter tersebut ditulis di alamat 40H, karakter tersebut akan tampil pada

baris kedua kolom pertama dari LCD.

Gambar 2.28 DDRAM M1632



38

CGRAM

CGRAM adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah

karakter dan bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Akan

tetapi isi memori akan hilang pada saat power supply tidak aktif sehingga

pola karakter akan hilang.

CGROM

CGROM adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah

karakter dan pola tersebut sudah ditentukan secara permanen dari

HD44780 sehingga pengguna tidak dapat mengubah lagi. Oleh karena

ROM bersifat permanen, pola karakter tersebut tidak akan hilang

walaupun power supply tidak aktif.

Pada gambar 2.25 tampak pola-pola karakter yang tersimpan dalam

lokasi-lokasi tertentu dalam CGROM. Saat HD44780 akan menampilkan

data 41h yang tersimpan dalam DDRAM, HD44780 akan mengambil data

di alamat 41h (0100 0001) yang ada pada CGROM, yaitu pola karakter A.

Gambar 2.29 Pola Karakter



39

2.5.4. Register-register LCD

HD44780 yang terdapat pada modl M1632 mempunyai dua buah register

yang akan diatur dengan pin RS. Saat RS berlogika 0, register yang diakses

adalah Register Perintah dan saat RS berlogika 1, register yang diakses adalah

Register Data.

Register Data

Register ini adalah register dimana mikrokontroler dapat

menuliskan atau membaca data ke atau dari DDRAM maupun CGRAM.

Akses data ke DDRAM, baik penulisan maupun pembacaan, merupakan

hasil akses ke bagian memori tampilan pada layar LCD, sedangkan akses

CGRAM merupakan proses untuk mengedit pola karakter yang ada pada

lokasi CGRAM tersebut.

Register Perintah

Register ini adalah register dimana perintah-perintah

mikrokontroler ke HD44780 selaku pengendali modul M1632 diberikan.

Perintah-perintah tersebut berfungsi untuk mengatur tampilan pada LCD

atau alamat dari DDRAM atau CGRAM. Selain itu, register ini juga

merupakan tempat dimana status HD44780 dapat dibaca. Bit ke-7 dari

status yang terbaca adalah busy flag (tanda sibuk), yaitu tanda yang

mengindikasikan bahwa HD44780 masih dalam kondisi sibuk sehingga

akkses data lebih lanjut dari mikrokontroler yang terhubung pada modul

M1632 harus menunggu hingga tanda sibuk ini selesai. Bit ke-6 hingga bit

ke-0 adalah Address Counter (Penghitung Alamat) dari DDRAM. Address

Counter ini menunjukkan lokasi dari DDRAM yang sedang ditunjuk saat

itu.

Gambar 2.30 Susunan Data Status HD44780.


40

2.5.5. Perintah-perintah M1632

Untuk mengatur tampilan pada layar LCD, alamat DDRAM atau CGRAM

mikrokontroler yang terhubung dengan modul M1632 harus mengirimkan data-

data tertentu ke register perintah sesuai tabel 2.5 (perintah-perintah M1632).

Menghapus Display DDRAM

Perintah ini merupakan perintah untuk menghapus isi DDRAM

sehingga layar LCD tidak akan menampilkan pola karakter apapun. Perintah

ini berfungsi untuk membersihkan layar LCD dan sekaligus menghapus isi

DDRAM. Kode perintah ini adalah 01H atau 0000 0001 dalam biner.

Mengatur Alamat DDRAM

Perintah ini menunjuk lokasi alamat DDRAM yang akan diakses.

Kode 02h atau 0000 0010B akan memerintahkan pointer (penunjuk) agar

menunjuk lokasi alamat awal, yaitu alamat 0 DDRAM. Perintah dengan logika

1 pada bit ke-7 akan memerintahkan pointer agar menunjuk lokasi sesuai

konfigurasi bit ke-6 hingga bit ke-0.

Mengatur Mode

Bagian ini adalah bagian pengatur pergeseran kursor atau tampilan

dengan atau tanpa mengubah alamat DDRAM. Logika bit ke-2 adalah logika 1

dan logika bit ke-3 hingga bit ke-7 adalah logika 0, sedangkan pada proses

pergeseran kursor atau tampilan tanpa mengubah alamat DDRAM, maka

logika bit ke-4 adalah logika 1 dan bit ke-5 hingga ke-7 adalah logika 0.

a. Pergeseran kursor atau tampilan dengan mengubah format alamat

DDRAM

Proses pergeseran ini dilakukan dengan menggunakan alamat DDRAM,

baik pada proses pergeseran kursor maupun tampilan.

- Kode 04H atau 0000 0100B

Pada kode ini kondisi bit I/D adalah berlogika 0 sehingga proses

pergeseran adalah decrement (berkurang), sedangkan logika bit S adalah

logika 0 sehingga pergeseran hanya terjadi pada kursor. Proses pergeseran

ini juga mempengaruhi pointer alamat DDRAM (address counter)

sehingga Address Counter juga akan mengikuti arah pergeseran tersebut.


41

- Kode 05H atau 0000 0101B

Pada kode ini kondisi bit I/D adalah logika 1 sehingga proses

pergeseran adalah increment (bertambah), sedangkan logika bit S adalah

logika 0 sehingga pergeseran hanya akan terjadi pada kursor, seperti pada

kode 04H, proses ini juga mempengaruhi pointer alamat DDRAM (address

counter) sehingga Address Counter juga akan mengikuti arah pergeseran

tersebut, namun pada arah yang berlawanan, yaitu ke kanan.

b. Pergeseran kursor atau tampilan tanpa mengubah alamat DDRAM

- Kode 06H atau 0000 0110B


pergeseran adalah decrement (berkurang), sedangkan logika bit S adalah

logika 1 sehingga pergeseran terjaddi pada seluruh tampilan. Proses

pergeseran ini juga mempengaruhi isi DDRAM sehingga data-data do

alamat DDRAM dipndah ke alamat sebelumnya. Pergeseran ini akan

menyebabkan tampilan pada layar LCD bergeser ke kiri.

- Kode 07H atau 0000 0111B


pergeseran adalah increment (bertambah), sedangkan logika bit S adalah

logika 1 sehingga pergeseran terjadi pada seluruh tampilan. Proses

pergeseran ini juga mempengaruhi isi DDRAM sehingga data-data do

alamat DDRAM dipindah ke alamat sesudahnya. Pergeseran ini akan

menyebabkan tampilan pada layar LCD bergeser ke kanan.

Atur Keaktifan Tampilan

Proses pergeseran ini, baik pada kursor maupun seluruh tampilan,

dilakukan tanpa mempengaruhi DDRAM sehingga nilai Address Counter

maupun isi data pada DDRAM tetap pada kondisi sebelumnya. Proses

pergeseran hanya tampak pada layar LCD saja. Hal ini dilakukan olah

HD44780 dengan mengubah urutan data yang ditampilkan.

Atur Fungsi

Proses ini dilakukan pada saat kondisi bit ke-5 berlogika 1, sedangkan

bit ke-6 dan bit ke-7 berlogika 0. bit ke-4 (DL), bit ke-3 (N) dan bit ke-2 (F)

berfungsi sebagai berikut:


42

- DL: Bit untuk mengatur panjang data pada proses antarmuka logika 1 pada

bit ini bertujuan untuk proses antarmuka 8 bit dan logika ke 0 bertujuan

untuk proses antarmuka 4 bit.

- N : Bit untuk mengatur jumlah baris yang digunakan. Logika 1 pada bit ini

adalah untuk menggunakan 2 baris dan logika 0 adalah untuk

menggunakan 1 baris.

- F : Bit untuk mengatur font karakter. Logika 1 pada bit ini adalah untuk

font 5×10 dan logika 0 adalah untuk font 5×8.

Atur Alamat CGRAM

Proses ini dilakukan saat kondisi bit ke-6 barlogika 1 dan bit ke-7

berlogika 0. bit ke-5 hingga bit ke-0 merupakan Address Counter CGRAM

sebanyak 6 bit atau 64 byte. Setiap pola karakter dibentuk oleh 8 byte data

CGRAM sehingga total keseluruhan CGRAM mampu menyimpan 8 buah

pola karakter.

Tabel 2.5. Perintah-perintah M1632

Perintah D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Deskripsi Hapus Display 0 0 0 0 0 0 0 1 Hapus Display

dan DDRAM

Posisi Awal 0 0 0 0 0 0 1 X Set Alamat DDRAM di 0

Set Mode 0 0 0 0 0 1 I/D S Atur arah Pergeseran Kursor dan Display

Display On/Off 0 0 0 0 1 D C B Atur Display (D) On/Off, Kursor (C) On/Off, Blinking (B)

Geser Kursor/Display 0 0 0 1 S/C R/L X X

Geser Kursor atau display tanpa mengubah alamat DDRAM

Set Fungsi 0 0 1 DL N F X X Atur panjang data, jumlah baris yang tampil, dan font karakter

Set Alamat CGRAM 0 1 ACG ACG ACG ACG ACG ACG

Data dapatdibaca atau ditulis setelah alamat diatur

Set Alamat DDRAM 1 ADD ADD ADD ADD ADD ADD ADD

Data dapat dibaca atau ditulis setelah alamat diatur

X = Abaikan I/D 1 = Increment, 0 = Decrement S 0 = Display tidak geser


43

S/C 1 = Display Shift, 0 = Geser Kursor R/L 1 = Geser Kiri , 0 = Geser Kanan DL 1 = 8 bit, 0 = 4 bit N 1 = 2 baris, 0 = 1 baris F 1 = 5 ×10, 0 = 5 × 8 D 1 = Display On, 0 = Display Off C 1 = Cursor On, 0 = Cursor Off B 1 = Blinking On, 0 = Blinking Off


.

Documents

2. TEORI PENUNJANG 2.1. Gitar Akustik