Mikrokontroller tipe Atmel AT89S52 termasuk kedalam keluarga MCS51 merupakan suatu mikrokomputer CMOS 8-bit dengan daya rendah, kemampuan tinggi, memiliki 8K byte Flash Programable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Perangkat ini dibuat menggunakan teknologi memori nonvolatile (tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik). Set instruksi dan kaki keluaran AT89S52 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52. Atmel AT89S52 adalah mikrokomputer yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang rendah untuk banyak aplikasi sistem kendali. 1. Fasilitas Mikrokontroller AT89S52. Fasilitas yang terdapat dalam AT89S52 antara lain: a Sesuai dengan produk-produk MCS-51. b Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali. c Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz. d Tiga tingkat kunci memori program. e Memiliki 256 x 8 bit RAM internal. f Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram. g Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk 52) & dua pewaktu/pencacah 16-bit (untuk51) h Delapan sumber interupsi(untuk 52) & 6 untuk 51 i Kanal serial terprogram. j Mode daya rendah dan mode daya mati. 2. Konfigurasi Mikrokontroller AT89S52. Mikrokontroller keluarga MCS 51 memiliki port-port yang lebih banyak (40 port I/O) dengan fungsi yang bisa saling menggantikan sehingga mikrokontroller jenis ini menjadi sangat digemari karena hanya dalam sebuah chip sudah bisa mengkafer untuk banyak kebutuhan. Konfigurasi dan Deskripsi kaki-kaki mikrokomputer AT89x5x adalah sebagai berikut:
Gambar 1. Konfigurasi Kaki Mikrokomputer AT89S52.
Port 0 Port 0 adalah port dua arah masukan/keluaran 8-bit saluran terbuka. Sebagai port keluaran, tiap kaki dapat menerima masukan TTL. Ketika logika 1 dimasukkan ke kaki-kaki port 0, kaki-kaki dapat digunakan sebagai masukan impedansi tinggi. Port 0 juga dapat diatur sebagai bus alamat/data saat mengakses program dan data dari memori luar. Pada mode ini port 0 memiliki pull-up internal. Port 0 juga menerima byte-byte kode saat pemprograman Flash dan mengeluarkan byte kode saat verifikasi. Pull-up eksternal diperlukan saat memverifikasi program. Port 1 Port 1 adalah port dua arah masukan/keluaran 8-bit dengan pull-up internal. Sebagai tambahan, P1.0 dan P1.1 dapat diatur sebagai pewaktu/ pencacah-2 eksternal masukan pencacah (P1.0/T2) dan pewaktu/pencacah-2 masukan pemicu (P1.1/T2EX). Port 1 juga menerima byte-byte alamat saat pemrograman dan verifikasi flash. Port 2 Port 2 adalah port masukan/keluaran dua arah 8-bit dengan internal pull-up. Port 2 juga menerima bit-bit alamat dan beberapa sinyal kendali saat pemrograman dan verifikasi flash. Port 3 Port 3 adalah port masukan/keluaran dua arah 8-bit dengan internal pull-up. Port 3 juga menyediakan fasilitas berbagai fungsi khusus dari AT89C51. Port 2 juga menerima beberapa sinyal kendali saat pemrograman dan verifikasi flash. RST Masukan reset. Masukan tinggi pada kaki ini selama dua siklus instruksi mesin akan me-reset perangkat. ALE/ PROG Address Latch Enable (ALE) adalah pulsa keluaran untuk mengunci bit rendah dari alamat saat mengakses memori eksternal. Kaki ini juga digunakan sebagai masukan pulsa ( PROG ) saat pemprograman Flash. Pada operasi biasa, ALE mengeluarkan rata-rata 1/6 kali frekuensi osilator dan mungkin digunakan sebagai pewaktu atau denyut. Catatan, satu pulsa ALE diabaikan saat setiap pengaksesan data memori eksternal. Jika diinginkan, operasi ALE dapat di-disable dengan menseting bit 0 dari SFR pada lokasi 8EH. Dengan bit yang diset, ALE aktif hanya saat menjalankan perintah MOVX dan MOVC. Selain itu, kaki ini dapat juga di-pull tinggi. Setting bit ALE-disable tidak berpengaruh jika mikrokomputer pada mode eksekusi eksternal. _ PSEN Program Store Enable (PSEN) adalah strobe pembacaan program pada memori eksternal. Ketika AT89C52 melakukan eksekusi program dari memori eksternal, PSEN diaktifkan dua kali setiap siklus instruksi mesin, kecuali bahwa dua aktifasi PSEN diabaikan setiap mengakses data memori eksternal. EA / Vpp External Access Enable. EA harus dihubungkan ke GND supaya memfungsikan perangkat untuk mengambil kode program dari lokasi memori eksternal dimulai dari 0000H hingga FFFFH. Catatan, jika lock-bit diprogram, EA akan dikunci secara internal pada saat reset. EA harus dihubungkan dengan Vcc untuk eksekusi program internal. Kaki ini juga menerima tegangan yang memungkinkan pemrograman 12 Volt saat memprogram flash bila pemrograman 12 Volt dipilih. XTAL1 Masukan inverting (pembalikan) penguat osilator dan masukan untuk operasi rangkaian denyut internal. XTAL2 Keluaran dari inverting (pembalikan) penguat osilator.
===================================================================
PERCOBAAN 1
DISPLAY LED
1. Mahasiswa memahami rangkaian mikrokontroller untuk menghidupkan dan mematikan LED.
2. Mahasiswa dapat memahami program assembly untuk menghidupkan dan mematikan LED.
3. Mahasiswa memahami beberapa instruksi assembly dasar, MOV, Setb, Clr, RL dan RR.
4. Mahasiswa memahami pembuatan instruksi waktu tunda
Gambar 1.1 Rangkaian Display LED
Perhatikan pada gambar 1.1 tersebut. Delapan buah LED terhubung ke port 0, yang difungsikan sebagai output. Pada konfigurasi tersebut LED akan nyala bila diberi logika LOW ‘0’ melalui port 0, dan LED akan padam bila diberi logika HIGH ‘1’ melalui port 0. Agar Display LED ini dapat aktiv maka jumper EN LED harus dihubungkan singkat.
Percobaan 1.1. Instruksi MOV
Pada percobaan 1.1 ini LED akan dihidupkan atau dimatikan dengan mengirimkan data tertentu pada port 0.
Untuk melakukan percobaan ini lakukan beberapa langkah sebagai berikut:
1. Hubungkan jumper pada LED_EN, untuk mengaktifkan 8 buah LED
2. Hubungkan modul Microcontroller Trainer dengan power supply +5V
3. Hubungkan modul Microcontroller Trainer dengan rangkaian programmer
4. Buka Program M-IDE Studio for MCS-51, sebagai editor dan compiler program
5. Ketik program berikut ini:(
download file prog11a.asm)
Org 0h
Start: Mov P0,#11110000b ; Isi P0 dengan 11110000
sjmp start ; lompat ke start
End6. Simpanlah program yang anda ketik dan beri nama : prog11a.asm
7. Pada program MIDE tersebut pilih Build /F9 atau untuk melakukan kompilasi program dari *.asm ke *.hex.
8. Lakukan pemrograman mikrokontroller dengan menggunakan Program ISP Software ( Lihat Petunjuk Penggunaan)
9. Lakukan pengamatan pada LED
10. Gantilah data tersebut diatas dengan data seperti pada tabel berikut dan lakukan pencatatan LED mana yang padam.
==========================================================================
Pemanfaatan Programmable Logic Controller dalam Dunia Industri
Perkembangan industri dewasa ini, khususnya dunia industri di negara kita, berjalan amat pesat seiring dengan meluasnya jenis produk-produk industri, mulai dari apa yang digolongkan sebagai industri hulu sampai dengan industri hilir. Kompleksitas pengolahan bahan mentah menjadi bahan baku, yang berproses baik secara fisika maupun secara kimia, telah memacu manusia untuk selalu meningkatkan dan memperbaiki unjuk kerja sistem yang mendukung proses tersebut, agar semakin produktif dan efisien. Salah satu yang menjadi perhatian utama dalam hal ini ialah penggunaan sistem pengendalian proses industri (sistem kontrol industri). Dalam era industri modern, sistem kontrol proses industri biasanya merujuk pada otomatisasi sistem kontrol yang digunakan. Sistem kontrol industri dimana peranan manusia masih amat dominan (misalnya dalam merespon besaran-besaran proses yang diukur oleh sistem kontrol tersebut dengan serangkaian langkah berupa pengaturan panel dan saklar-saklar yang relevan) telah banyak digeser dan digantikan oleh sistem kontrol otomatis. Sebabnya jelas mengacu pada faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi dan produktivitas industri itu sendiri, misalnya faktor human error dan tingkat keunggulan yang ditawarkan sistem kontrol tersebut. Salah satu sistem kontrol yang amat luas pemakaiannya ialah Programmable Logic Controller (PLC). Penerapannya meliputi berbagai jenis industri mulai dari industri rokok, otomotif, petrokimia, kertas, bahkan sampai pada industri tambang, misalnya pada pengendalian turbin gas dan unit industri lanjutan hasil pertambangan. Kemudahan transisi dari sistem kontrol sebelumnya (misalnya dari sistem kontrol berbasis relay mekanis) dan kemudahan trouble-shooting dalam konfigurasi sistem merupakan dua faktor utama yang mendorong populernya PLC ini.
Artikel ini mecoba memberikan gambaran ringkas tentang PLC ini dari sudut pandang piranti penyusunnya.
Apakah Sebenarnya PLC itu?
NEMA (The National electrical Manufacturers Association) mendefinisikan PLC sebagai piranti elektronika digital yang menggunakan memori yang bisa diprogram sebagai penyimpan internal dari sekumpulan instruksi dengan mengimplementasikan fungsi-fungsi tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktuan, perhitungan, dan aritmetika, untuk mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun proses melalui modul I/O digital dan atau analog. PLC merupakan sistem yang dapat memanipulasi, mengeksekusi, dan atau memonitor keadaan proses pada laju yang amat cepat, dengan dasar data yang bisa diprogram dalam sistem berbasis mikroprosesor integral. PLC menerima masukan dan menghasilkan keluaran sinyal-sinyal listrik untuk mengendalikan suatu sistem. Dengan demikian besaran-besaran fisika dan kimia yang dikendalikan, sebelum diolah oleh PLC, akan diubah menjadi sinyal listrik baik analog maupun digital,yang merupakan data dasarnya.. Karakter proses yang dikendalikan oleh PLC sendiri merupakan proses yang sifatnya bertahap, yakni proses itu berjalan urut untuk mencapai kondisi akhir yang diharapkan. Dengan kata lain proses itu terdiri beberapa subproses, dimana subproses tertentu akan berjalan sesudah subproses sebelumnya terjadi. Istilah umum yang digunakan untuk proses yang berwatak demikian ialah proses sekuensial (sequential process). Sebagai perbandingan, sistem kontrol yang populer selain PLC, misalnya Distributed Control System (DCS), mampu menangani proses-proses yang bersifat sekuensial dan juga kontinyu (continuous process) serta mencakup loop kendali yang relatif banyak.
Piranti Penyususnan PLC
PLC yang diproduksi oleh berbagai perusahaan sistem kontrol terkemuka saat ini biasanya mempunyai ciri-ciri sendiri yang menawarkan keunggulan sistemnya, baik dari segi aplikasi (perangkat tambahan) maupun modul utama sistemnya. Meskipun demikian pada umumnya setiap PLC (sebagaimana komputer pribadi Anda yang cenderung mengalami standarisasi dan kompatibel satu sama lain) mengandung empat bagian (piranti) berikut ini:
- Modul Catu daya.
- Modul CPU.
- Modul Perangkat Lunak.
- Modul I/O.
Gambar 1 
Gambar 2. Interaksi antar modul dalam PLC Trisen TS3000.
Modul Catu Daya (Power Supply: PS)
PS memberikan tegangan DC ke berbagai modul PLC lainnya selain modul tambahan dengan kemampuan arus total sekitar 20A sampai 50A, yang sama dengan battery lithium integral (yang digunakan sebagai memory backup). Seandainya PS ini gagal atau tegangan bolak balik masukannya turun dari nilai spesifiknya, isi memori akan tetap terjaga. PLC buatan Triconex, USA, yakni Trisen TS3000 bahkan mempunyai double power supply yang berarti apabila satu PS-nya gagal, PS kedua otomatis akan mengambil alih fungsi catu daya sistem.
Modul CPU
Modul CPU yang disebut juga modul kontroler atau prosesor terdiri dari dua bagian:
1. Prosesor berfungsi:
- mengoperasikan dan mengkomunikasikan modul-modul PLC melalui bus-bus serial atau paralel yang ada.
- Mengeksekusi program kontrol.
2. Memori, yang berfungsi:
- Menyimpan informasi digital yang bisa diubah dan berbentuk tabel data, register citra, atau RLL (Relay Ladder Logic), yang merupakan program pengendali proses.
Pada PLC tertentu kadang kita jumpai pula beberapa prosesor sekaligus dalam satu modul, yang ditujukan untuk mendukung keandalan sistem. Beberapa prosesor tersebut bekerja sama dengan suatu prosedur tertentu untuk meningkatkan kinerja pengendalian. Contoh PLC jenis ini ialah Trisen TS3000 mempunyai tiga buah prosesor dengan sistem yang disebut Tripple Redundancy Modular. Kapasitas memori pada PLC juga bervariasi. Trisen TS3000, misalnya, mempunyai memori 384 Kbyte (SRAM) untuk program pengguna dan 256 Kbyte (EPROM) untuk sistem operasinya. Simatic S5 buatan Siemens mempunyai memori EPROM 16Kbyte dan RAM 8 Kbyte. PLC FA-3S Series mempunyai memori total sekitar 16 Kbyte. Kapasitas memori ini tergantung penggunaannya dan seberapa jauh Anda sebagai mengoptimalisasikan ruang memori PLC yang Anda miliki, yang berarti pula tergantung seberapa banyak lokasi yang diperlukan program kontrol untuk mengendalikan plant tertentu. Program kontrol untuk pengaliran bahan bakar dalam turbin gas tentu membutuhkan lokasi memori yang lebih banyak dibandingkan dengan program kontrol untuk menggerakkan putaran mekanik robot pemasang bodi mobil pada industri otomotif. Suatu modul memori tambahan bisa juga diberikan ke sistem utama apabila kebutuhan memori memang meningkat.
Modul Program Perangkat Lunak
PLC mengenal berbagai macam perangkat lunak, termasuk State Language, SFC, dan bahkan C. Yang paling populer digunakan ialah RLL (Relay Ladder Logic). Semua bahasa pemrograman tersebut dibuat berdasarkan proses sekuensial yang terjadi dalam plant (sistem yang dikendalikan). Semua instruksi dalam program akan dieksekusi oleh modul CPU, dan penulisan program itu bisa dilakukan pada keadan on line maupun off line. Jadi PLC dapat bisa ditulisi program kontrol pada saat ia mengendalikan proses tanpa mengganggu pengendalian yang sedang dilakukan. Eksekusi perangkat lunak tidak akan mempengaruhi operasi I/O yang tengah berlangsung.
Modul I/O
Modul I/O merupakan modul masukan dan modul keluaran yang bertugas mengatur hubungan PLC dengan piranti eksternal atau periferal yang bisa berupa suatu komputer host, saklar-saklar, unit penggerak motor, dan berbagai macam sumber sinyal yang terdapat dalam plant.
1. Modul masukan
Modul masukan berfungsi untuk menerima sinyal dari unit pengindera periferal, dan memberikan pengaturan sinyal, terminasi, isolasi, maupun indikator keadaan sinyal masukan. Sinyal-sinyal dari piranti periferal akan di-scan dan keadaannya akan dikomunikasikan melalui modul antarmuka dalam PLC.Beberapa jenis modul masukan di antaranya: - Tegangan masukan DC (110, 220, 14, 24, 48, 15-30V) atau arus C(4-20mA).
- Tegangan AC ((110, 240, 24, 48V) atau arus AC (4-20mA). - Masukan TTL (3-15V). - Masukan analog (12 bit). - Masukan word (16-bit/paralel). - Masukan termokopel. - Detektor suhu resistansi (RTD). - Relay arus tinggi. - Relay arus rendah. - Masukan latching (24VDC/110VAC). - Masukan terisolasi (24VDC/85-132VAC). - Masukan cerdas (mengandung mikroprosesor). - Masukan pemosisian (positioning). - Masukan PID (proporsional, turunan, dan integral). - Pulsa kecepatan tinggi. - Dll.
2. Modul keluaran
Modul keluaran mengaktivasi berbagai macam piranti seperti aktuator hidrolik, pneumatik, solenoid, starter motor, dan tampilan status titik-titik periferal yang terhubung dalam sistem. Fungsi modul keluaran lainnya mencakup conditioning, terminasi dan juga pengisolasian sinyal-sinyal yang ada. Proses aktivasi itu tentu saja dilakukan dengan pengiriman sinyal-sinyal diskret dan analog yang relevan, berdasarkan watak PLC sendiri yang merupakan piranti digital. Beberapa modul keluaran yang lazim saat ini di antaranya:
- Tegangan DC (24, 48, 110V) atau arus DC (4-20mA - Tegangan AC (110, 240V) atau arus AC (4-20mA). - Keluaran analog (12-bit). - Keluaran word (16-bit/paralel) - Keluaran cerdas. - Keluaran ASCII. - Port komunikasi ganda.
Dengan berbagai modul di atas PLC bekerja mengendalikan berbagai plant yang kita miliki. Mengingat sinyal-sinyal yang ditanganinya bervariasi dan merupakan informasi yang memerlukan pemrosesan saat itu juga, maka sistem yang kita miliki tentu memiliki perangkat pendukung yang mampu mengolah secara real time dan bersifat multi tasking,. Anda bayangkan bahwa pada suatu unit pembangkit tenaga listrik misalnya, PLC Anda harus bekerja 24 jam untuk mengukur suhu buang dan kecepatan turbin, dan kemudian mengatur bukaan katup yang menentukan aliran bahan bakar berdasarkan informasi suhu buang dan kecepatan di atas., agar didapatkan putaran generator yang diinginkan! Pada saat yang sama sistem pelumasan turbin dan sistem alarm harus bekerja baik baik di bawah pengendalian PLC! Suatu piranti sistem operasi dan komunikasi data yang andal tentu harus kita gunakan. Teknologi cabling, pemanfaatan serat optik, sistem operasi berbasis real time dan multi tasking semacam Unix, dan fasilitas ekspansi yang memadai untuk jaringan komputer merupakan hal yang lazim dalam instalasi PLC saat ini.
