LAPORAN SEMENTARAPRAKTIUKUM INSTRUMENTASI & KENDALI (PLC)UNIT IVPEMROGRAMAN MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN MINIMUM SYSTEM HB2000P (TIMER)

Disusun olehNama:Dimas Wahyu SasongkoNim : 121.041.018Asisten: Jati Ismawan Jurusan :Teknik Elektro

LABOLAATORIUM INSTRUMENTASI & KENDALI ELEKTRONIK (PLC)INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRINDYOGYAKARTA2014UNIT IVPEMROGRAMAN MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN MINIMUM SYSTEM HB2000P (TIMER)4.1Maksud Dan Tujuan1. Praktikan agar dapat memahami cara pemakaian timer pada mikrokontroler ATMEGA8535 untuk menggerakkan lampu LED2. Praktikan agar dapat memahami cara kerja pengiriman data program computer (BASCOM DAN KAZAMA) ke kit modul4.2 Alat Dan Bahan1. Trainer kit modul mikrokontroller AVR ATMega 85352. Kabel konektor3. Downloader USB ASP4. Power supply / Catu Daya5. Pemrograman BASCOM dan KAZAMA

4.3 Landasan Teori Mikrokontroler populer yang pertama dibuat oleh Intel pada tahun 1976, yaitu mikrokontroler 8-bit Intel 8748. Mikrokontroler tersebut adalah bagian dari keluarga mikrokontroler MCS-48. Sebelumnya,Texas instrumentstelah memasarkan mikrokontroler 4-bit pertama yaituTMS 1000pada tahun 1974.TMS 1000yang mulai dibuat sejak 1971 adalah mikrokomputer dalam sebuahchip, lengkap dengan RAM dan ROM. Pengendali mikro (bahasa Inggris: microcontroller) adalah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip pada suatu piranti elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus.

Gambar 4.1 Jenis-Jenis Microkontroller1. Mikrokontroller AVR ATMega8535 ATMega8535 merupakan salah satu mikrokontroler keluarga ATMEL dari perkembangan terakhir, yaitu generasi AVR (Alf and Vegards Risc Processor). Mikrokontroler AVR memilikia RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bit Word) dan sebagian besar instruksi di eksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, serta mempunyai kecepatan maksimal 16 MHZ. Selain itu, ATMega8535 mempunyai 6 pilihan mode sleep untuk menghemat daya listrik. Fitur Mikrokontroler ATMega8535 Adapun kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut,1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasisRISCdengan kecepatan maksimal 16 MHz.2. Kapabilitas memoriflash8 KB,SRAMsebesar 512 byte, danEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memori) sebesar 512 byte.3. ADCinternal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8channel.4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.5. Enam pilihan modesleepuntuk menghemat penggunaan daya listrik.Susunan Kaki-kaki jenis-jenis IC Mikrokontroller AVR ATMega8535 ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar 4.2 Susunan Kaki (Pin Out) Mikrokontroller AVR ATMega 8535Pemrograman mikrokontroller dimulai dengan menulis program sumber (source code) baik dalam assembly, C maupun basic. Source code kemudian dicompile dan akan menghasilkan kode-kode dalam format .hex yang dapat dimengerti oleh microkontroller.penggunaan Bahasa ini mempunyai kemudahan dalam memprograman dan adanya fasilitas simulator pada compiler BASCOM-AVR.WriteProgram ProsesAssembly*.Hex*.BinProgram DownloaderDownloaderMikrokontroller

Gambar 4.3 Alur pemrograman MikrokontrolerMikrokontroler ATMega8535 memiliki 40 pin untuk modelPDIP, dan 44 pin untuk modelTQFPdanPLCC. Nama-nama pin pada mikrokontroler ini adalah1. VCCuntukteganganpencatu dayapositif.2. GND untuk tegangan pencatu daya negatif.3. PortA (PA0 - PA7) sebagai portInput/Outputdan memiliki kemampuan lain yaitu sebagai input untukADC4. PortB (PB0 PB7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain.5. PortC (PC0 PC7) sebagai port Input/Output untuk ATMega8535.6. PortD (PD0 PD7) sebagai port Input/Output dan juga memiliki kemampuan yang lain.7. RESET untuk melakukan reset program dalam mikrokontroler.8. XTAL1 dan XTAL2 untuk input pembangkit sinyal clock.9. AVCC untuk pin masukan tegangan pencatu daya untuk ADC.10. AREF untuk pintegangan referensiADCInput/Output pada Mikrokontroler AVR ATMega8535Mikrokontroler memiliki arsitektur RISC 8 bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit(16-bits word)dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Mikrokontroler ATMega 8535 memiliki saluran I/O sebagai berikut:a) Port A(PA0 PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukkan ADCb) Port B(PB0 PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer/counter, komparator analog, dan SPI.c) Port C(PC0 PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan timer oscillator.d) Port D(PD0 PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, komunikasi serial.

2. Pemrograman MCS51 And Evaluation BoardTimer dan Counter merupakan sarana input yang kurang dapat perhatian pemakai mikrokontroler, dengan sarana input ini mikrokontroler dengan mudah bisa dipakai untuk mengukur lebar pulsa, membangkitkan pulsa dengan lebar yang pasti, dipakai dalam pengendalian tegangan secara PWM (Pulse Width Modulation) dan sangat diperlukan untuk aplikasi remote control dengan infra merah.Pada dasarnya sarana input yang satu ini merupakan seperangkat pencacah biner (binary counter) yang terhubung langsung ke saluran-data mikrokontroler, sehingga mikrokontroler bisa membaca kedudukan pancacah, bila diperlukan mikrokontroler dapat pula merubah kedudukan pencacah tersebut.Seperti layaknya pencacah biner, bilamana sinyal denyut (clock) yang diumpankan sudah melebihi kapasitas pencacah, maka pada bagian akhir untaian pencacah akan timbul sinyal limpahan, sinyal ini merupakan suatu hal yang penting sekali dalam pemakaian pencacah. Terjadinya limpahan pencacah ini dicatat dalam sebuah flip-flop tersendiri.Di samping itu, sinyal denyut yang diumpankan ke pencacah harus pula bisa dikendalikan dengan mudah. MCS-51 mempunyai dua buah register timer/ counter 16 bit, yaitu Timer 0 dan Timer 1. Keduanya dapat dikonfigurasikan untuk beroperasi sebagai timer atau counter, seperti yang terlihat pada gambar di bawah.

Gambar 4.4 Konsep dasar Timer/Counter sebagai sarana inputSinyal denyut yang diumpankan ke pencacah bisa dibedakan menjadi 2 macam, yang pertama yalah sinyal denyut dengan frekuensi tetap yang sudah diketahui besarnya dan yang kedua adalah sinyal denyut dengan frekuensi tidak tetap.Jika sebuah pencacah bekerja dengan frekuensi tetap yang sudah diketahui besarnya, dikatakan pencacah tersebut bekerja sebagai timer, karena kedudukan pencacah tersebut setara dengan waktu yang bisa ditentukan dengan pasti.Jika sebuah pencacah bekerja dengan frekuensi yang tidak tetap, dikatakan pencacah tersebut bekerja sebagai counter, kedudukan pencacah tersebut hanyalah menyatakan banyaknya pulsa yang sudah diterima pencacah.Untaian pencacah biner yang dipakai, bisa merupakan pencacah biner menaik (count up binary counter) atau pencacah biner menurun (count down binary counter).Fasilitas Timer/CounterKeluarga mikrokontroler MCS51, misalnya AT89C51 dan AT89Cx051, dilengkapi dengan dua perangkat Timer/Counter, masing-masing dinamakan sebagai Timer 0 dan Timer 1. Sedangkan untuk jenis yang lebih besar, misalnya AT89C52, mempunyai tambahan satu perangkat Timer/Counter lagi yang dinamakan sebagai Timer 2.Perangkat Timer/Counter tersebut merupakan perangkat keras yang menjadi satu dalam chip mikrokontroler MCS51, bagi pemakai mikrokontroler MCS51 perangkat tersebut dikenal sebagai SFR (Special Function Register) yang berkedudukan sebagai memori-data internal. Pencacah biner untuk Timer 0 dibentuk dengan register TL0 (Timer 0 Low Byte, memori-data internal nomor $6A) dan register TH0 (Timer 0 High Byte, memori-data internal nomor $6C).Pencacah biner untuk Timer 1 dibentuk dengan register TL1 (Timer 1 Low Byte, memori-data internal nomor $6B) dan register TH1 (Timer 1 High Byte, memori-data internal nomor $6D). Pencacah biner pembentuk Timer/Counter MCS51 merupakan pencacah biner menaik (count up binary counter) yang mencacah dari $0000 sampai $FFFF, saat kedudukan pencacah berubah dari $FFFF kembali ke $0000 akan timbul sinyal limpahan.Untuk mengatur kerja Timer/Counter dipakai 2 register tambahan yang dipakai bersama oleh Timer 0 dan Timer 1. Register tambahan tersebut adalah register TCON (Timer Control Register, memori-data internal nomor $88, bisa dialamat secara bit) dan register TMOD (Timer Mode Register, memori-data internal nomor $89).Pencacah biner Timer 0 dan 1 TL0, TH0, TL1 dan TH1 merupakan SFR (Special Function Register) yang dipakai untuk membentuk pencacah biner perangkat Timer 0 dan Timer 1. Kapasitas keempat register tersebut masing-masing 8 bit, bisa disusun menjadi 4 macam Mode pencacah biner seperti terlihat dalam Gambar 2a sampai Gambar 2d.Pada Mode 0, Mode 1 dan Mode 2 Timer 0 dan Timer 1 masing-masing bekerja sendiri, artinya bisa dibuat Timer 0 bekerja pada Mode 1 dan Timer 1 bekerja pada Mode 2, atau kombinasi mode lainnya sesuai dengan keperluan. Pada Mode 3 TL0, TH0, TL1 dan TH1 dipakai bersama-sama untuk menyusun sistem timer yang tidak bisa di-kombinasi lain. Susunan TL0, TH0, TL1 dan TH1 pada masing-masing mode adalah sebagai berikut:

Mode 0 Pencacah Biner 13 bit

Gambar 4.5 Mode 0 - Pencacah Biner 13 BitPencacah biner dibentuk dengan TLx (maksudnya bisa TL0 atau TL1) sebagai pencacah biner 5 bit (meskipun kapasitas sesungguhnya 8 bit), limpahan dari pencacah biner 5 bit ini dihubungkan ke THx (maksudnya bisa TH0 atau TH1) membentuk sebuah untaian pencacah biner 13 bit, limpahan dari pencacah 13 bit ini ditampung di flip-flop TFx (maksudnya bisa TF0 atau TF1) yang berada di dalam register TCON. Mode ini meneruskan sarana Timer yang ada pada mikrokontroler MCS48 (mikrokontroler pendahulu MCS51), dengan maksud rancangan alat yang dibuat dengan MCS48 bisa dengan mudah diadaptasikan ke MCS51. Mode ini tidak banyak dipakai lagi.Mode 1 Pencacah Biner 16 bit

Gambar 4.6 Mode 1 - Pencacah Biner 16 BitMode ini sama dengan Mode 0, hanya saja register TLx dipakai sepenuhnya sebagai pencacah biner 8 bit, sehingga kapasitas pencacah biner yang tersbentuk adalah 16 bit. Seiring dengan sinyal denyut, kedudukan pencacah biner 16 bit ini akan bergerak dari $0000 (biner 0000 0000 0000 0000), $0001, $0002 sampai $FFFF (biner 1111 1111 1111 1111), kemudian melimpah kembali menjadi $0000.

Mode 2 Pencacah Biner 8 bit dengan Isi Ulang

Gambar 4.7 Mode 2 - Pencacah Biner 8 Bit dengan Isi UlangTLx dipakai sebagai pencacah biner 8 bit, sedangkan THx dipakai untuk menyimpan nilai yang diisikan ulang ke TLx, setiap kali kedudukan TLx melimpah (berubah dari $FF menjadi $00). Dengan cara ini bisa didapatkan sinyal limpahan yang frekuensinya ditentukan oleh nilai yang disimpan dalam TH0.Mode 3 Gabungan Pencacah Biner 16 bit dan 8 Bit

Gambar 4.8 Mode 3 Gabungan Pencacah Biner 16 Bit dan 8 BitPada Mode 3 TL0, TH0, TL1 dan TH1 dipakai untuk membentuk 3 untaian pencacah, yang pertama adalah untaian pencacah biner 16 bit tanpa fasiltas pemantau sinyal limpahan yang dibentuk dengan TL1 dan TH1. Yang kedua adalah TL0 yang dipakai sebagai pencacah biner 8 bit dengan TF0 sebagai sarana pemantau limpahan. Pencacah biner ketiga adalah TH0 yang dipakai sebagai pencacah biner 8 bit dengan TF1 sebagai sarana pemantau limpahan.Register Pengatur Timer Register TMOD dan register TCON merupakan register pembantu untuk mengatur kerja Timer 0 dan Timer 1, kedua register ini dipakai bersama oleh Timer 0 dan Timer 1.

Gambar 4.9 Denah susunan bit dalam register TMODRegister TMOD dibagi menjadi 2 bagian secara simitris, bit 0 sampai 3 register TMOD (TMOD bit 0 .. TMOD bit 3) dipakai untuk mengatur Timer 0, bit 4 sampai 7 register TMODE (TMOD bit 4 .. TMOD bit 7) dipakai untuk mengatur Timer 1, pemakaiannya sebagai berikut :1. Bit M0/M1 dipakai untuk menentukan Mode Timer seperti yang terlihat dalam Tabel di Gambar 3a2. Bit C/T* dipakai untuk mengatur sumber sinyal denyut yang diumpankan ke pencacah biner. Jika C/T*=0 sinyal denyut diperoleh dari osilator kristal yang frekuensinya sudah dibagi 12, sedangkan jika C/T*=1 maka sinyal denyut diperoleh dari kaki T0 (untuk Timer 0) atau kaki T1 (untuk Timer 1).3. Bit GATE merupakan bit pengatur saluran sinyal denyut. Bila bit GATE=0 saluran sinyal denyut hanya diatur oleh bit TRx (maksudnya adalah TR0 atau TR1 pada register TCON). Bila bit GATE=1 kaki INT0 (untuk Timer 0) atau kaki INT1 (untuk Timer 1) dipakai juga untuk mengatur saluran sinyal denyut (lihat Gambar 4).

Gambar 4.10 Denah susunan bit dalam register TCONRegister TCON dibagi menjadi 2 bagian, 4 bit pertama (bit 0 .. bit 3, bagian yang diarsir dalam Gambar 3b) dipakai untuk keperluan mengatur kaki INT0 dan INT1, ke-empat bit ini dibahas dibagian lain.4.4 Langkah Percobaan A. Penulisan Program1. Membuka software BASCOM AVR.2. Setelah muncul lembar / blank document, klik new. Menuliskan program Animasi LED berkedip dengan waktu per 100 detik yang sudah direncanakan (Listing program).

Gambar 4.11 Penulisan program di Bascom AVR3. Setelah program selesai, file disimpan kedalam ekstensi *.bas dengan mengklik save.4. Menekan F7 pada keyboard atau klik compile pada toolbar software BASCOM.

Gambar 4.12 compile pada program5. Apabila program selesai, melakukan pengecekan ulang hingga tidak ditemukan lagi listing program yang error.6. File yang telah di compile secara langsung telah dibuat menjadi file *.hex yang nanti dikirim ke dalam IC ATMega8535B. Pengiriman data heksa ke IC1. Menyambungkan kabel USB ASP downloader ke pin ASP PROG.2. Menghubungkan kabel isi 4, dua buah dihubungkan pada port bagian LED port b output dan port c input lalu Menekan tombol power pada kit modul 3. Memasukan program yang sudah dibuat melalui software KAZAMA. Terlebih dahulu lakukan pengecekan koneksi untuk memastikan bahwa komputer dengan kit modul telah terhubung.

Gambar 4.13 pengecekan ke program Khazama AVR4. Mengklik command pada toolbar KAZAMA, pada menu pilihan command memilih read chip signatur. Apabila komputer dan kit modul telah terhubung, pada software akan muncul tanda (the chip signature is). Apabila tidak terkoneksi software akan memberi peringatan.5. Mengklik file pada toolbar KAZAMA, mengklik sub pilihan load flash file to buffer atau tekan ctrl + L.6. Memilih file *.hex yang tlah dibuat tadi pada langkah penulisan program. Lalu mengklik open.7. Setelah file telah masuk ke dalam program KAZAMA. Memasukan file *.hex kedalam chip IC pada kit modul. Mengklik command pada sub menu pilihan write flash buffer to chip atau tekan ctrl + F. Setelah perogram selesai dikirim akan muncul peringatan flash write ok.8. Mengklik ok, pada tanda peringatan langkah diatas. Kit modul akan memunculkan hasil program lampu LED akan menyala dari kiri ke kanan 4.5 Data hasil percobaanDari data hasil percobaan ini listing program$regfile = m16def.datspesifikasi chip uC yang digunakan$crystal = 12000000frekuensi Kristal yang digunakan$baud = 9600BAUDRATE yang digunakan

Dim A As ByteConfig portB = outputConfig portC = input

PortB = &HFFPortC = &HFF

Led Alias PortBSaklar1 Alias Pind.7DoPrint Uji Komunikasi Serial UARTWaitus 100LoopEnd4.6 Pertanyaan dan Tugas1. Apa perbedaan Antara counter dan timer ?Jawab: Timer atau pewaktu adalah sarana untuk menghitung durasi kejadian Counter Sedikit berbeda dengan Timer, Counter merupakan sarana untuk mencacah atau menghitung jumlah kejadian, jumlah barang atau lainnya. Jadi perbedaanya dari jenis fungsi adalah Fungsi counter adalah mencacah pulsa yang masuk. Sepintas cara kerja counter dan timer mirip. Perbedaannya adalah timer mencacah pulsa internal sedangkan counter mencacah pulsa dari luar.2. Jelaskan fungsi timer dalam praktikum ini ?Jawab; fungsinya timer dalam praktikum ini akan pencahayaan tangga.Setelah aktivasi, itu hanya mati setelah beberapa detik (sesuai praktikum).Timer Masing-masing memiliki dasar waktu, atau lebih tepatnya memiliki dasar beberapa waktu.Nilai-nilainya adalah: 1 detik, 0,1 detik, dan 0,01 detik.Jika programmer telah memasuki 0,1 sebagai dasar waktu. Maka lampu akan mati selama 1 detik.3. Berapa jumlah timer dan mode timer pada mikrokontroler dalam praktikum?Jawab : Timer 8 bit adalah timer yg bisa mencacah/menghitung sampai maksimal nilai 0xFF heksa (dalam biner = 1111 1111). Pada ATmega 8535 ada 2 timer jenis ini yaitu TIMER 0 dan 2 kalau yg 16 bit nilai maksimalnya 0xFFFF. Pada ATmega8535 timer jenis 16 bit adalah TIMER 1. Jadi yang digunakan ada TIMER 0 (8 bit ), TIMER 1 (16 bit), TIMER 2 (8 bit). Dan mode timernya ada 4:1. Mode Normal sebagai timer2. Mode input capture3. Mode Normal sebagai counter4. Mode PWM4. Bagaimana caranya mengaktifkan timer dalam percobaan unit 4 ini ? Jawab: Tipe ini merupakan timer yang memerlukan 2 input, satuinput untuk start dan yang lain untuk meresetnya. Saat input sensor ON timer mulai berdetakdan bila timer telah mencapai nilai yang telah ditentukan akan mengaktifkan kontaknyasehingga ON, untuk meresetnya yaitu dengan memberikan ON pada reset sehingga nilaikembali pada nilai awal dan kontak dari timer kembali pada kondisi OFF. Timer ini akan mempertahankan nilai detak bilamana timer dihentikan selama waktu detak dan akanmelanjutkan nilai tersebut bila timer diaktifkan kembali dan untuk meresetnya adalah melaluiinput reset. Timer ini sering disebut dengan RTC (retentive timer) atau (accumulating timer).

4.7 Kesimpulan Dari praktikum PLC bab 4 yaitu Pemprograman Mikrokontroler Timer dan Counter merupakan sarana input yang kurang dapat perhatian pemakai mikrokontroler, dengan sarana input ini mikrokontroler dengan mudah bisa dipakai untuk mengukur lebar pulsa, membangkitkan pulsa dengan lebar yang pasti, dipakai dalam pengendalian tegangan secara PWM (Pulse Width Modulation) dan sangat diperlukan untuk aplikasi remote control dengan infra merah. Inputan pada mikrokontroler ada 4 yaitu PORD A ,PORD B , PORD C dan PORD D. dan memiliki 44 pin kaki. Mikrokontroler merupakan satu keping alat elektronik digital yang dapat diprogram dengan fasilitas Input/output dan memori yang terintegrasi didalamnya.

DAFTAR PUSTAKA Artanto, Dian.2009.Merakit PLC Mikro Dengan MikroKontroller.Jakarta: Elex Media Komputindo. Fitzgerald, A.E. 1995. Dasar Elektronika Jilid 2. jakarta: Erlangga. Malvino.2007.Prinsip-Prinsip Elektronika.Jakarta: Erlangga. Modul Praktikum Instrumrntasi & kendali (PLC), 2014