Tutorial Avrstudio+Avrgcc

5/17/2018 Tutorial Avrstudio+Avrgcc - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/tutorial-avrstudioavrgcc 1/78

Copyright (c) 2011 by Agfianto Eko Putra and Dhani Nugraha - 1

Tutorial

Pemrograman Mikrokontroler AVR dengan AVR Studio dan WinAVR GCC (ATMega16/32/8535)

Versi 2.0

http://klikdisini.com/embedded

oleh Agfianto Eko Putra ([email protected]) dan Dhani Nugraha ([email protected])

Unit Layanan Elektronika dan InstrumentasiJurusan Ilmu Komputer dan Elektronika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Gadjah Mada – Yogyakarta

2011



mailto:[email protected]












Tutorial Pemrograman Mikrokontroler AVR dengan

AVR Studio dan WinAVR GCC (ATMega16/32/8535)

Disusun oleh: Agfianto Eko Putra – [email protected] dan

Dhani Nugraha - [email protected]

Daftar Isi

1. Apakah Mikrokontroler itu? ...................................................................................................... 4

2. Pengetahuan Dasar Mikrokontroler AVR .................................................................................. 7

2.1. Pendahuluan ....................................................................................................................... 7

2.2. Memilih AVR “yang benar” ............................................................................................... 8

2.3. Ada apa dengan Mikrokontroler AVR ATMega16? ............................................................ 9

2.3.1. Ringkasan Fitur-fitur Mikrokontroler AVR ATMega16 ............................................... 9

2.3.2. Diagram Pin dan Diagram Blok Mikrokontroler AVR ATMega16 ............................. 10

2.3.3. Penjelasan Singkat Pin-pin pada Mikrokontroler AVR ATMega16 ............................ 11

3. Pengenalan Bahasa C untuk Mikrokontroler AVR ................................................................... 15

3.1. Struktur Penulisan Bahasa C ............................................................................................. 15

3.2. Tipe-tipe data dalam Bahasa C .......................................................................................... 15

3.3. Deklarasi Variabel dan Konstanta ..................................................................................... 15

3.4. Pernyataan ........................................................................................................................ 16

3.5. Fungsi ............................................................................................................................... 16

3.6. Pernyataan berkondisi dan Pengulangan............................................................................ 16

3.7. Operasi Logika dan Bilangan Biner .................................................................................. 17 3.8. Operasi Aritmetika............................................................................................................ 17

3.9. Pengulangan Terus-menerus atau Infinite Looping ............................................................ 18

4. Menggunakan AVR Studio 4 dengan WinAVR GCC .............................................................. 20

5. Masukan/Luaran (I/O) pada Mikrokontroler AVR ................................................................... 25

5.1. Register DDRx ................................................................................................................. 25

5.2. Register PORTx ................................................................................................................ 25

5.3. Register PINx ................................................................................................................... 26

5.4. Percobaan-1: LED berkedip-kedip .................................................................................... 27

5.5. Percobaan-2: Membunyikan buzzer! ................................................................................. 29

5.6. Percobaan-3: Aplikasi Pushbutton untuk ON/OFF LED .................................................... 30

6. Timer/Counter dan Watchdog pada Mikrokontroler AVR ....................................................... 32 6.1. Percobaan-4: Menggunakan Timer1 .................................................................................. 35

6.2. Percobaan-5: Menggunakan Timer2 .................................................................................. 37

6.3. Percobaan-6: Menggunakan Timer0 .................................................................................. 39

6.4. Percobaan-7: Lima Kali pencacahan – aplikasi Counter .................................................... 41

6.5. Tentang Watchdog ............................................................................................................ 42

6.6. Percobaan-8: Aplikasi Watchdog (Bagian-1) .................................................................... 43

6.7. Percobaan-9: Aplikasi Watchdog (Bagian-2) .................................................................... 44

7. Interupsi dan Aplikasinya ........................................................................................................ 46

7.1. Pendahuluan Interupsi Mikrokontroler AVR ..................................................................... 46

7.2. Percobaan-10: ON/OFF LED menggunakan Interupsi Timer0 .......................................... 47

7.3. Percobaan-11: ON/OFF LED melalui Interupsi Eksternal ................................................. 48

8. Komunikasi Serial ................................................................................................................... 49












8.1. Penghasil Detak - Clock Generator ................................................................................... 50

8.2. Mengirim Data – USART Transmitter .............................................................................. 54

8.3. Menerima Data – USART Receive ................................................................................... 56

8.4. Percobaan-12: Komunikasi Serial ..................................................................................... 57

9. LCD dan ADC ........................................................................................................................ 60

9.1. Rangkaian antarmuka LCD dan ADC ............................................................................... 60 9.2. Percobaan-13: Aplikasi LCD Bagian-1 ............................................................................. 62

9.3. Percobaan-14: Aplikasi LCD Bagian-2 ............................................................................. 62



9.6. Percobaan-17: Menggunakan ADC Internal Bagian-1 ....................................................... 65

9.7. Percobaan-18: Menggunakan ADC Internal Bagian-2 ....................................................... 66

10. Komunikasi I2C untuk RTC dan EEPROM .......................................................................... 68

10.1. Pendahuluan RTC DS1307 ............................................................................................ 68

10.2 Komunikasi I2C pada RTC DS1307 .............................................................................. 68

10.3. Rangkaian Baku RTC DS1307 ...................................................................................... 70

10.4. Percobaan-19: Aplikasi RTC (I2C) Bagian-1 ................................................................. 70

10.5. Percobaan-20: Aplikasi RTC (I2C) Bagian-2 ................................................................. 72

10.6. Tentang Two-wire Serial EEPROM AT24C32/64 ......................................................... 74

10.7. Percobaan-21: Akses EEPROM Internal........................................................................ 76

10.8. Percobaan-22: Akses EEPROM Eksternal (I2C) ............................................................ 77




1. Apakah Mikrokontroler itu?Jika kita bicara tentang Mikrokontroler, maka tidak terlepas dari pengertian atau definisi tentang

Komputer itu sendiri, mengapa? Ada kesamaan-kesamaan antara Mikrokontroler dengan Komputer

(atau Mikrokomputer), antara lain:

Sama-sama memiliki unit pengolah pusat atau yang lebih dikenal dengan CPU (Central Processing Unit);

CPU tersebut sama-sama menjalankan program dari suatu lokasi atau tempat, biasanya dari

ROM ( Read Only Memory)1 atau RAM ( Random Access Memory)2;

Sama-sama memiliki RAM yang digunakan untuk menyimpan data-data sementara atau yang

lebih dikenal dengan variabel-variabel;

Sama-sama memiliki beberapa luaran dan masukan (I/O) yang digunakan untuk melakukan

komunikasi timbal-balik dengan dunia luar, melalui sensor (masukan) dan aktuator (luaran),perhatikan bagan yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Bagan masukan, pemrosesan hingga luaran

Lantas apa yang membedakan antara Mikrokontroler dengan Komputer atau Mikrokomputer? Begitu

mungkin pertanyaan yang ada di benak kita, saat kita membaca beberapa daftar kesamaan yangsudah saya tuliskan tersebut. Sama sekali berbeda, itu jawaban yang saya berikan kepada Anda:

Mikrokontroler adalah versi mini dan untuk aplikasi khusus dari Mikrokomputer atau Komputer!

Berikut saya berikan kembali daftar kesamaan yang pernah kemukakan sebelumnya dengan

menekankan pada perbedaan antara Mikrokontroler dan Mikrokomputer:

CPU pada sebuah Komputer berada eksternal dalam suatu sistem, sampai saat ini kecepatanoperasionalnya sudah mencapai lebih dari 2,5 GHz, sedangkan CPU pada Mikrokontroler

berada didalam (internal) sebuah chip, kecepatan kerja atau operasionalnya masih cukup

rendah, dalam orde MHz (misalnya, 24 MHz, 40 MHz dan lain sebagainya). Kecepatan yang

relatif rendah ini sudah mencukupi untuk aplikasi-aplikasi berbasis mikrokontroler.

Jika CPU pada mikrokomputer menjalankan program dalam ROM atau yang lebih dikenal

dengan BIOS ( Basic I/O System) pada saat awal dihidupkan, kemudian mengambil atau

menjalankan program yang tersimpan dalam hard disk. Sedangkan mikrokontroler sejak awalmenjalankan program yang tersimpan dalam ROM internal-nya (bisa berupa Mask ROM

atau Flash PEROM atau Flash ROM). Sifat memori program dalam mikrokontroler ini non-

volatile, artinya tetap akan tersimpan walaupun tidak diberi catu daya.

1Memori yang hanya bisa dibaca saja.

2Memori yang bisa dibaca juga bisa ditulisi.

Masukan-masukan

• sensor cahaya

• sensor suhu

• sensortekanan, dll

Pemroses

• uC AT89

• uC AVR

• uC PIC16F, dll

Luaran-luaran

• aktuator -motor

• relay

• speaker, dll




RAM pada mikrokomputer bisa mencapai ukuran sekian GByte dan bisa di-upgrade ke

ukuran yang lebih besar dan berlokasi di luar CPU-nya, sedangkan RAM pada

mikrokontroler ada di dalam chip dan kapasitasnya rendah, misalnya 128 byte, 256 byte dan

seterusnya dan ukuran yang relatif kecil inipun dirasa cukup untuk aplikasi-aplikasi

mikrokontroler.

Luaran dan masukan (I/O) pada mikrokomputer jauh lebih kompleks dibandingkan denganmikrokontroler, yang jauh lebih sederhana, selain itu, pada mikrokontroler akses keluaran danmasukan bisa per bit.

Jika diamati lebih lanjut, bisa dikatakan bahwa Mikrokomputer atau Komputer merupakankomputer serbaguna atau general purpose computer , bisa dimanfaatkan untuk berbagai

macam aplikasi (atau perangkat lunak). Sedangkan mikrokontroler adalah special purpose

computer atau komputer untuk tujuan khusus, hanya satu macam aplikasi saja.

Perhatikan Gambar 2, agar Anda mendapatkan gambaran tentang mikrokontroler lebih jelas.

Gambar 2. Diagram Blok mikrokontroler (yang) disederhanakan

ALU, Instruction Decoder, Accumulator dan Control Logic, sebagaimana ditunjukkan pada

Gambar 2, merupakan Otak-nya mikrokontroler yang bersangkutan. Jantungnya berasal dari detak OSC (lihat pada Gambar 2 sebelah kiri atas). Sedangkan di sekeliling „Otak‟ terdapat berbagai

macam periferal seperti SFR (Special Function Register) yang bertugas menyimpan data-data

sementara selama proses berlangsung). Instruction Decoder bertugas menerjemahkan setiap

instruksi yang ada di dalam Program Memory (hasil dari pemrograman yang kita buat sebelumnya).

Hasil penerjemahan tersebut merupakan suatu operasi yang harus dikerjakan oleh ALU ( Arithmetic

Logic Unit), mungkin dengan bantuan memori sementara Accumulator yang kemudian

menghasilkan sinyal-sinyal kontrol ke seluruh periferal yang terkait melalui Control Logic.

Memori RAM atau RAM Memory bisa digunakan sebagai tempat penyimpan sementara, sedangkan

SFR (Special Function Register) sebagian ada yang langsung berhubungan dengan I/O dari

mikrokontroler yang bersangkutan dan sebagian lain berhubungan dengan berbagai macamoperasional mikrokontroler.

http://agfi.staff.ugm.ac.id/blog/wp-content/uploads/gmn_kerja_uc.gif




ADC atau Analog to Digital Converter (tidak setiap mikrokontroler memiliki ADC internal),

digunakan untuk mengubah data-data analog menjadi digital untuk diolah atau diproses lebih lanjut.

Timer atau Counter digunakan sebagai pewaktu atau pencacah, sebagai pewaktu fungsinya seperti

sebuah jam digital dan bisa diatur cara kerjanya. Sedangkan pencacah lebih digunakan sebagai

penghitung atau pencacah event atau bisa juga digunakan untuk menghitung berapa jumlah pulsadalam satu detik dan lain sebagainya. Biasanya sebuah mikrokontroler bisa memiliki lebihd dari 1

timer .

EEPROM (sama seperti RAM hanya saja tetap akan menyimpan data walaupun tidak mendapatkan

sumber listrik/daya) dan port-port I/O untuk masukan/luaran, untuk melakukan komunikasi dengan

periferal eksternal mikrokontroler seperti sensor dan aktuator.

INFORMASI PELATIHAN MIKROKONTROLER, PLC DAN LAIN-LAIN

HTTP://KLIKDISINI.COM/PELATIHANAVR

Beberapa catatan mikrokontroler lainnya adalah:

„Tertanam‟ (atau embedded ) dalam beberapa piranti (umumnya merupakan produk konsumen) atau yang dikenal dengan istilah embedded system atau embedded controller ;

Terdedikasi untuk satu macam aplikasi saja (lihat contoh-contoh yang akan saya terangkanpada bagian lain dari buku ini);

Hanya membutuhkan daya yang (cukup) rendah (low power ) sekitar 50 mWatt (Anda

bandingkan dengan komputer yang bisa mencapai 50 Watt lebih);

Memiliki beberapa keluaran maupun masukan yang terdedikasi, untuk tujuan atau fungsi-

fungsi khusus;

Kecil dan relatif lebih murah (seri AT89 di pasaran serendah-rendahnya bisa mencapai Rp.15.000,00, mikrokontroler AVR di pasaran saat ini juga relatif murah sedangkan Basic Stamp

bisa mencapai Rp. 500.000,00);

Seringkali tahan-banting, terutama untuk aplikasi-aplikasi yang berhubungan dengan mesin

atau otomotif atau militer.

Mikrokontroler yang beredar saat ini dibedakan menjadi dua macam, berdasarkan

arsitekturnya:

o Tipe CISC atau Complex Instruction Set Computing yang lebih kaya instruksi tetapi

fasilitas internal secukupnya saja (seri AT89 memiliki 255 instruksi);

o Tipe RISC atau Reduced Instruction Set Computing yang justru lebih kaya fasilitas

internalnya tetapi jumlah instruksi secukupnya (seri PIC16F hanya ada sekitar 30-an

instruksi).

http://klikdisini.com/PELATIHANAVR






2. Pengetahuan Dasar Mikrokontroler AVR

2.1. Pendahuluan

Keluarga Mikrokontroler AVR merupakan mikrokontroler dengan arsitektur modern (emang selama

ini ada yang kuno kali??). Perhatikan Gambar 3, Atmel membuat 5 (lima) macam atau jenis

mikrokontroler AVR, yaitu:

TinyAVR (tidak ada kaitannya ama mbak Tini yang jualan gudeg…) Mikrokontroler (mungil, hanya 8 sampai 32 pin) serbaguna dengan Memori Flash untuk

menyimpan program hingga 16K Bytes, dilengkapi SRAM dan EEPROM 512 Bytes.

MegaAVR (nah yang ini sudah mulai banyak yang nulis bukunya…) Mikrokontroler dengan unjuk-kerja tinggi, dilengkapi Pengali Perangkat keras ( Hardware

Multiplier ), mampu menyimpan program hingga 256 KBytes, dilengkapi EEPROM 4K Bytes

dan SRAM 8K Bytes.

AVR XMEGAMikrokontroler AVR 8/16-bit XMEGA memiliki periferal baru dan canggih dengan unjuk-

kerja, sistem Event dan DMA yang ditingkatkan, serta merupakan pengembangan keluarga

AVR untuk pasar low power dan high performance (daya rendah dan unjuk-kerja tinggi).

AVR32 UC3

Unjuk-kerja tinggi, mikrokontroler flash AVR32 32-bit daya rendah. Memiliki flash hingga512 KByte dan SRAM 128 KByte.

AVR32 AP7

Unjuk-kerja tinggi, prosesor aplikasi AVR32 32-bit daya rendah, memiliki SRAM hingga 32KByte.

Gambar 3. Mikrokontroler Atmel: Sukses melalui inovasi

Cuman yang populer di Indonesia adalah tinyAVR dan megaAVR, itupun masih kalah populer

dengan keluarga AT89 yang belakangan juga sudah mulai banyak yang beralih ke AVR.

Perbedaan jenis-jenis tersebut terletak dari fasilitas, atau lebih dikenal dengan fitur-fiturnya. JenisTinyAVR merupakan mikrokontroler dengan jumlah pin yang terbatas (sedikit maksudnya) dan

sekaligus fitur-fiturnya juga terbatas dibandingkan yang megaAVR. Semua mikrokontroler AVR




memiliki set instruksi (assembly) dan organisasi memori yang sama, dengan demikian berpindah-

pindah (walaupun tidak disarankan) antar mikrokontroler AVR gak masalah dan mudah!

Beberapa mikrokontroler AVR memiliki SRAM, EEPROM, antarmuka SRAM eksternal, ADC,

pengali perangkat keras, UART, USART dan lain sebagainya. Bayangkan saja Anda punya

TinyAVR dan MegaAVR, kemudian telanjangi (maksudnya copotin) semua periferal-nya, nah Andaakan memiliki AVR Core yang sama! Kayak membuang semua isi hamburger, maka Anda akan

mendapatkan rotinya doang yang sama…

2.2. Memilih AVR “yang benar”

Moralnya… tidak peduli tinyAVR, megaAVR, XMEGA AVR (AVR32 pengecualian karena

masuk ke mikrokontroler 32-bit) semuanya memiliki unjuk-kerja yang sama saja, tetapi dengan“kompleksitas” atau fasilitas yang berbeda-beda, ibaratnya begini: banyak fasilitas dan fitur =

megaAVR, fitur atau fasilitas terbatas = TinyAVR. Gitu aja kok repot…

Untuk lebih jelasnya perhatikan keterangan singkat yang saya berikan berikut ini, berdasar informasi

resmi dari Atmel (http://www.atmel.com) dan maaf masih dalam bahasa Inggris (supayakelihatannya aura kecanggihannya, he he he...).

tinyAVR o Optimized for simple applications requiring a small microcontroller.

o Great performance for cost effective devices.

o Fully featured with 10-bit ADCs and high speed PWMs onboard.

o Self-Programming Flash memory for maximum flexibility.o debugWIRE On-Chip Debug and In-System Programming.

megaAVR o Self-Programming Flash memory with boot block.

o High accuracy 10-bit A/D converters with up to x200 analog gain stage.

o USART, SPI and TWI(1) compliant serial interfaces.o IEEE 1149.1 compliant JTAG interface on megaAVRs with 44 pins or more.

o On-Chip Debug through JTAG or debugWIRE interface.

AVR XMEGA o picoPower technology for ultra low power consumption

o True 1.6 volt operation and CPU speed up to 32 MHz.

o Event System and DMA Controller.

o High speed, high resolution 12-bit ADC and DAC.o Crypto engine, Timers/Counters and fast communication interfaces.

o Accurate and flexible Clock System with dynamic clock switching.

AVR32 UC3

o High CPU performance.o Low power consumption.o High data throughput.

o Low system cost.

o High reliability.

o Easy to use.

AVR32 AP7 o High CPU perfromance.

o Low power consumption.o SIMD / DSP instructions.

o Instruction & data caches.

o Memory management unit.

o Built for embedded Linux

http://www.atmel.com/







2.3. Ada apa dengan Mikrokontroler AVR ATMega16?

O tidak apa-apa! Dalam buku saya ini memang sengaja menggunakan mikrokontroler AVR

ATMega16 karena fitur-fitur yang dibutuhkan. Tentu saja Anda bisa menggunakan tipe AVR

lainnya, apakah yang 40 pin atau yang kurang dari itu, bisa ATMega88, ATMega16, ATMega128,

ATMega8535, ATMega168 dan lain sebagainya.

2.3.1. Ringkasan Fitur-fitur Mikrokontroler AVR ATMega16

Berikut ini saya ringkaskan berbagai macam fitur-fitur untuk Mikrokontroler AVR ATMega16 atau

Atmega16L (Mikrokontroler AVR 8-bit dengan Flash ISP 16kByte) langsung dari datasheet -nya,maaf juga masih sebagian besar dalam Bahasa Inggris3...

• Mikrokontroler AVR 8-bit daya-rendah dengan unjuk-kerja tinggi.

• Arsitektur RISC tingkat lanjut

– 131 Instruksi yang ampuh – Hampir semuanya dieksekusi dalam satu detak (clock ) saja

– 32 x 8 General Purpose Working Registers

– Operasi statis penuh – Throughput hingga 16 MIPS pada 16 MHz

– Pengali On-chip 2-cycle

• High Endurance Non-volatile Memory segments

– 16K Bytes of In-System Self-programmable Flash program memory

– 512 Bytes EEPROM

– 1K Byte Internal SRAM

– Write/Erase Cycles: 10,000 Flash/100,000 EEPROM

– Data retention: 20 years at 85°C/100 years at 25°C

– Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits

In-System Programming by On-chip Boot ProgramTrue Read-While-Write Operation

– Programming Lock for Software Security

• Antarmuka JTAG (IEEE std. 1149.1 Compliant)

– Boundary-scan Capabilities According to the JTAG Standard

– Extensive On-chip Debug Support

– Programming of Flash, EEPROM, Fuses, and Lock Bits through the JTAG Interface

• Fitur-fitur periferal

– Dua Pewaktu/Pencacah 8-bit dengan Praskalar dan Mode Pembanding terpisah.

– Sebuah Pewaktu/Pencacah 16-bit Timer/Counter Dengan Praskalar, Mode Pembanding dan

Capture yang terpisah.

– Pencacah Real Time dengan Osilator terpisah

– Empat kanal PWM – 8-kanal, 10-bit ADC

8 Single-ended Channels

7 Differential Channels in TQFP Package Only

2 Differential Channels with Programmable Gain at 1x, 10x, or 200x

– Byte-oriented Two-wire Serial Interface

– Programmable Serial USART

– Master/Slave SPI Serial Interface

– Pewaktu Watchdog yang bisa diprogram dengan Osilator On-chip yang terpisah

– Komparator Analog On-chip

• Fitur-fitur Mikrokontroler khusus

3Jika Anda bingung dengan istilah-istilah pada fitur-fitur ini silahkan merujuk ke datasheet aslinya, sehingga fokuspada buku ini tidak melulu pada datasheet...




– Reset saat Power-on dan Deteksi Brown-out yang bisa diprogram

– Internal Calibrated RC Oscillator

– Sumber interupsi Eksternal dan INternal

– Enam Mode Sleep: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby and

Extended Standby

• I/O and Packages

– 32 Programmable I/O Lines

– 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, and 44-pad QFN/MLF

• Tegangan kerja

– 2.7 - 5.5V untuk Atmega16L

– 4.5 - 5.5V untuk Atmega16

• Kecepatan (frekuensi clock )

– 0 - 8 MHz untuk Atmega16L

– 0 - 16 MHz untuk Atmega16

• Konsumsi daya pada 1 MHz, 3V, 25°C for Atmega16L

– Aktif: 1.1 mA

– Idle Mode: 0.35 mA

– Mode Power-down: < 1 μA



2.3.2. Diagram Pin dan Diagram Blok Mikrokontroler AVR ATMega16

Pada Gambar 4 dan 5 ditunjukkan diagram pin, masing-masing, untuk Mikrokontroler AVRATMega16 tipe PDIP dan TQFP/MLF atau dikenal sebagai SMD.

Gambar 4. Diagram Pin Mikrokontroler AVR ATMega16 tipe PDIP

Pada Gambar 6 dan 7 ditunjukkan diagram blok untuk Mikrokontroler AVR ATMega16, perhatikan

begitu banyaknya fitur-fitur dalam diagram blok tersebut, sebagaimana juga sudah saya kutipkan

pada bagian sebelumnya.







Gambar 5. Diagram Pin Mikrokontroler AVR ATMega16 tipe SMD

2.3.3. Penjelasan Singkat Pin-pin pada Mikrokontroler AVR ATMega16

Berikut kita jelaskan secara singkat fungsi dari masing-masing PIN pada Mikrokontroler AVR

ATMega16.

Vcc Masukan tegangan catu daya

GND Ground, emang apalagi kalau bukan ground...

Port A (PA7..PA0) Port A berfungsi sebagai masukan analog ke ADC internal pada

mikrokontroler ATMega16, selain itu juga berfungsi sebagai port

I/O dwi-arah 8-bit, jika ADC-nya tidak digunakan. Masing-masing

pin menyediakan resistor pull-up internal4 yang bisa diaktifkan

untuk masing-masing bit.

Port B (PB7..PB0) Port B berfungsi sebagai sebagai port I/O dwi-arah 8-bit.Masing-masing pin menyediakan resistor pull-up internal yang bisa

diaktifkan untuk masing-masing bit.

Port B juga memiliki berbagai macam fungsi alternatif,sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 1

Port C (PC7..PC0) Port C berfungsi sebagai sebagai port I/O dwi-arah 8-bit.Masing-

masing pin menyediakan resistor pull-up internal yang bisa


Port C juga digunakan sebagai antarmuka JTAG, sebagaimana

ditunjukkan pada Tabel 2

Port D (PD7..PD0) Port D berfungsi sebagai sebagai port I/O dwi-arah 8-bit.Masing-

masing pin menyediakan resistor pull-up internal yang bisa


Port D juga memiliki berbagai macam fungsi alternatif,

4Resistor pull up internal berkaitan dengan rangkaian internal pada mikrokontroler AVR yang bersangkutan.




sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 3

/RESET Masukan Reset. Level rendah pada pin ini selama lebih dari lama

waktu minimum yang ditentukan akan menyebabkan reset,

walaupun clock tidak dijalankan.

XTAL1 Masukan ke penguat osilator terbalik (inverting) dan masukan ke

rangkaian clock internal.XTAL2 Luaran dari penguat osilator terbalik

AVCC Merupakan masukan tegangan catu daya untuk Port A sebagai

ADC, biasanya dihubungkan ke Vcc, walaupun ADC-nya tidak digunakan. Jika ADC digunakan sebaiknya dihubungkan ke Vcc

melalui tapis lolos-bawah (low-pass filter ).

AREF Merupakan tegangan referensi untuk ADC

Gambar 6. Diagram blok Mikrokontroler AVR ATMega16 – Bagian I




Gambar 7. Diagram blok Mikrokontroler AVR ATMega16 – Bagian II

Pada Tabel 1, 2 dan 3 ditunjukkan masing-masing alternatif fungsi dari Port B, Port C dan Port D.

Dalam buku saya ini sengaja penjelasan dari masing-masing fungsi tersebut (kecuali antarmukaJTAG) akan dibahas pada saat digunakan, sehingga Anda bisa memahami langsung dengan

mencoba, istilah kerennya “ Learning by Doing”...

Tabel 1. Alternatif fungsi PORTB




Tabel 2. Alternatif fungsi PORTC

Tabel 3. Alternatif fungsi PORTD









3. Pengenalan Bahasa C untuk Mikrokontroler AVRBahasa C luas digunakan untuk pemrograman berbagai jenis perangkat, termasuk mikrokontroler,

khususnya seri AVR dari Atmel. Ada yang menyebutkan bahwa bahasa ini merupakan High Level

Language sisanya menyebut sebagai Midle Level Language. Dengan demikian seorang programmer

dapat menuangkan (menuliskan) algoritmanya dengan mudah.

3.1. Struktur Penulisan Bahasa C

Perhatikan struktur penulisan dalam Bahasa C sebagai berikut...

#include < [library1.h] > // Opsional

#define [nama1] [nilai]; // Opsional

[global variables] // Opsional [functions] // Opsional

int main(void) // Program Utama {[Deklarasi local variable/constant][Isi Program Utama]

}

Keterangan:

Opsional artinya boleh ditulis boleh tidak, menyesuaikan kebutuhan – tuliskan pustaka apasaja yang digunakan dan lain sebagainya

Penulisan variabel dilakukan di awal agar aman bisa digunakan sepanjang program, demikian

juga dengan deklarasi fungsi-fungsi yang terlibat Silahkan ikuti (baca) terus tutorial ini untuk melihat contoh-contoh program di bagian lain

tutorial ini.

3.2. Tipe-tipe data dalam Bahasa C

char : 1 byte ( -128 s/d 127 )

unsigned char : 1 byte ( 0 s/d 255 )

int: 2 byte ( -32768 s/d 32767 )

unsigned int: 2 byte ( 0 s/d 65535 )

long: 4 byte ( -2147483648 s/d 2147483647 )

unsigned long: 4 byte ( 0 s/d 4294967295 ) float: bilangan desimal

array: kumpulan data-data yang sama tipenya.

3.3. Deklarasi Variabel dan Konstanta

Variabel adalah memori penyimpanan data yang nilainya dapat diubah-ubah.

Penulisan :[tipe data] [nama] = [nilai];

Konstanta adalah memori penyimpanan data yang nilainya tidak dapat diubah. Penulisan :const [nama] = [nilai];

Global variable atau constant dapat diakses di seluruh bagian program.

Local variable atau constant hanya dapat diakses oleh fungsi tempat dideklarasikannya.




3.4. Pernyataan

Statement atau pernyataan adalah setiap operasi dalam pemrograman, harus diakhiri dengan [;] atau

[}]. Pernyataan tidak akan dieksekusi bila diawali dengan tanda [//] untuk satu baris. Lebih dari 1

baris gunakan pasangan [/*] dan [*/]. Pernyataan yang tidak dieksekusi disebut juga komentar.

Contoh:suhu=adc/255*100; //contoh rumus perhitungan suhu

3.5. Fungsi

Function atau fungsi adalah bagian program yang dapat dipanggil oleh program utama.

Penulisan :[tipe data hasil] [nama function]([tipe data input 1],[tipe data input 2]){

[pernyataan_1];[pernyataan_2];...

}

3.6. Pernyataan berkondisi dan Pengulangan

if else: digunakan untuk menyeleksi satu atau beberapa kondisi

if ( [persyaratan] ) {[statement1];[statement2];...

}else

{ [statement3];[statement4];...

}

for : digunakan untuk pengulangan dengan jumlah yang sudah diketahui – berapa kali diulang.

for ( [nilai awal] ; [syarat] ; [operasi nilai] ){

[statement1];[statement2];

...}

while: digunakan untuk pengulangan (looping) jika dan sealama memenuhi suatu kondisi masih

dipenuhi (pengulangan selama benar

while ( [persyaratan] ){

[statement1];[statement2];...

}

do while: digunakan untuk pengulangan jika dan selama memenuhi syarat tertentu, namun min 1 kali




do{

[statement1];[statement2];...

} while ([persyaratan])

switch case: digunakan untuk seleksi dengan banyak kondisi

switch ( [nama variabel] ){

case [nilai1]: [statement1]; break;

case [nilai2]: [statement2]; break;

...

}

3.7. Operasi Logika dan Bilangan Biner

Operator Logika

AND: &&

NOT: !

OR : ||

Biner

AND: & OR : |

XOR : ^

Shift right: >> Shift left : <<

Lebih besar sama dengan: >=

Lebih kecil/besar: < , >

Lebih kecil sama dengan : <=

3.8. Operasi Aritmetika

Operator Keterangan+, -, *, / Tambah, kurang, kali dan bagi

+=, -=, *=, /=

Nilai di sebelah kiri operator ditambah,

dikurangi, dikali atau dibagi dengan nilai disebelah kanan operator.

% Sisa pembagian

++, --Ditambah 1 (increment ) atau dikurangi satu

(decrement )




Contoh:

a = 5 * 6 + 2 / 2 – 1 hasilnya 30

a *= 5 jika nilai awal a=30, maka hasilnya 150

a += 3 jika nilai awal a=30, maka hasilnya 33

a++ jika nilai awal a=5, maka hasilnya 6a-- jika nilai awal a=5, maka hasilnya 4, dst

3.9. Pengulangan Terus-menerus atau Infinite Looping

Apa itu Pengulangan terus-menerus atau infinite looping? Yaitu suatu pengulangan atau kalang

(loop) yang dilakuka terus-menerus tanpa batas, hingga rangkaian tidak lagi mendapatkan sumbercatu daya.

Yang perlu Anda ingat, bahwa kode-kode program yang dijalankan, dalam kaidah Bahasa C, adalahyang ada di fungsi utama atau main, seperti contoh berikut...

void main(){

// pernyataan-pernyataan program }

Program akan dijalankan berurutan dari atas ke bawah dan program tersebut hanya akan dijalankansekali saja. Jika menggunakan infinite loop (ada yang mengatakan sebagai pengulangan tak-hingga

atau kalang tak-hingga, gak masalah, artinya sama saja kok), maka program yang ada di dalam

pengulangan tersebut akan dijalankan berulang-ulang terus-menerus, contoh...

void main()

{// pernyataan-pernyataan program

while (1); // infinite loop{

// pernyataan2}

}

Untuk keluar dari infinite looping gunakan perintah break;

Mengapa terjadi Infinite Looping ?? Perhatikan pada contoh tersebut, pernyataan atau instruksi

while (1) menyatakan bahwa kondisi SELALU BENAR, sehingga selalu dilakukan pengulanganterus-menerus! Coba bedakan dengan contoh berikut...

void main(){

// pernyataan-pernyataan program while (index<5); // infinite loop{

// pernyataan2Index += 1;

}

}




Program di dalam kurung kurawa setelah instruksi while (index<5) akan dijalankan selama nilai dariindex kurang dari 5, index merupakan variabel sehingga nilainya bisa berubah. Nah, jika index lebih

dari atau sama dengan 5, maka pengulangan dihentikan.








4. Menggunakan AVR Studio 4 dengan WinAVR GCCAVR Studio 4 merupakan perangkat lunak gratis ( free software) yang bisa anda unduh di internet

melalui websitenya Atmel5. Perangkat lunak ini bisa Anda gunakan untuk menulis program bahasa

mesin (assembly) dan, jika diintegrasikan dengan winAVR GCC6, bahasa C, mensimulasi program

yang Anda buat7

dan kemudian mendebug program sehingga menghasilkan berkas dengan ekstensi

.hex yang bisa anda unduh kedalam IC mikrokontroller anda.

Untuk pertama kali, Anda harus melakukan instalasi AVR Studio 4 ini ke komputer anda, jika ingin

diintegrasikan dengan WinAVR GCC, lakukan instalasi WinAVR GCC terlebih dahulu sebelum

AVR Stdui 4.0. Cara menginstalnya pun mudah layaknya anda menginstal perangkat lunak komputeryang lain. Gambar 8 adalah contoh tampilan utama dari AVR Studio 4.0 saat pertama kali Anda

jalankan.

Gambar 8. Tampilan awal AVR Studio 4.0 – Wizard Dialog

Tampilan yang ditunjukkan pada Gambar 8 bukan merupakan tampilan utama dari AVR Studio 4,

melainkan kotak dialog wizard yang akan menuntun kita, khususnya, membuat program baru (lihat

pada tanda panah, bahwa dialog ini diaktifkan setiap kali AVR Studio 4 dijalankan, hilangkan tanda

centang jika Anda tidak ingin mengaktifkan kotak dialog ini di awal program).

Okey, sekarang kita klik New Project, sehingga akan ditampilkan pilihan dan isian-isian yang

ditunjukkan pada Gambar 9.

Perhatikan tanda panah di Gambar 9, lakukan pilihan bahasa apa yang akan Anda gunakan, apakah

Atmel AVR Assembler atau AVR GCC? Karena kita akan belajar pemrograman mikrokontroler

AVR menggunakan Bahasa C, maka dipilih AVR GCC.

5 http://www.atmel.com

6Unduh WinAVR GCC di

7 Pengertian simulasi disini adalah simulasi dalam tingkat register bukan simulasi dengan piranti (device). Jika Andamenginginkan simulasi dengan rangkain dan piranti, gunakan free software lainnya yaitu VMLAB yang bisa diunduhdi http://amctools.com/download.htm (versi terbaru saat ebook ini ditulis adalah v3.15)




http://amctools.com/download.htm








Langkah berikutnya adalah, perhatikan tanda panah di Gambar 10, mengisi Project name (atau

nama proyek), Initial file (nama file utama proyek yang bersangkutan) dan Location (tempat

menyimpan proyek Anda, klik pada tanda panah jika Anda menginginkan lokasi lainnya). Kemudian

klik Next jika sudah selesai. Kemudian ditampilkan Gambar 11.

Gambar 9. Halaman 2 kotak dialog wizard

Gambar 10. Halaman 2 kotak dialog wizard saat dipilih AVR GCC




Gambar 11. Halaman 3 kotak dialog wizard – memilih mikrokontroler AVR

Langkah selanjutnya adalah memilih mikrokontroler AVR yang digunakan, perhatikan tanda panah

pada Gambar 11, dan akhiri dengan klik Finish. Sehingga ditampilkan jendela utama dari AVR

Studio 4, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 12, dengan editor (perhatikan tanda panah pada

Gambar 12) siap digunakan untuk mengetikkan program Anda.

Gambar 12. Jendela utama AVR Studio 4

Okey, misalnya sekarang kita ketikkan program berikut, ketik saja dulu, ntar kita terangkan atau

berikan penjelasan tentang program ini di halaman-halaman berikutnya...




/** led_01.c** Created: 19/07/2011 15:44:08* Author: agfianto68

*/// program LED01.C// menghidupkan lampu LED pada PORTB

#define F_CPU 11059200#include "avr/io.h"

#define led PORTB

//===========================================

void init_devices(){DDRB=255;

}

//==========================================program utama

int main(){

init_devices();led=255;

}

//===========================================

Simpan berkas (program) Anda dengan Ctrl+S atau pilih menu File Save. Kemudian lakukan

kompilasi (tekan F7), jika tidak ada kesalahan akan ditampilkan laporan seperti contoh berikut...

Wow! Anda sudah berhasil membuat program mikrokontroler AVR Anda yang pertama, selamat ya!

Luar biasa!




Lha terus habis gini ngapain? Oya, Anda langsung bisa mensimulasikan-nya (Ctrl+Shift+Alt+F5)

dengan AVR Studio 4 (perhatikan Gambar 13) atau men-download-kan hex-nya ke board

mikrokontroler AVR Anda8.

Gambar 13. Jendela Debugger AVR Studio 4

Okey, sampai disini pendahuluan AVR Studio 4-nya, sekarang kita mulai bahas konsep

pemrogramannya, antara lain:

Konsep Masukan/Luaran atau I/O, dan

Timer/Counter pada Mikrokontroler AVR

8Untuk urusan mendownload program (HEX) ke mikrokontroler silahkan merujuk ke artikel saya yang terkait di ??, danikuti diskusi-nya.




5. Masukan/Luaran (I/O) pada Mikrokontroler AVRMohon silahkan melihat kembali berbagai macam fitur ATMega16 (sebagai contoh mikrokontroler

AVR) pada halaman-halaman sebelum ini. Salah satunya adalah memiliki 4 x 8 saluran masukan dan

luaran digital (berlogika 0 atau 1), totalnya 32 bit atau 32 pin! Masing-masing diberi nama A, B, C

dan D (masing-masing 8 pin atau 8 bit).

Kali ini kita akan membahas tentang hal dasar berkaitan dengan konsep I/O atau masukan/luaran

pada mikrokontroler AVR:

Membaca tingkat tegangan masukan, apakah berlogika 0 (tegangan disekitar 0 volt) atau 1 (tegangan

sekitar 5 volt maksimal);

Mengeluarkan tingkat tegangan 0 (sekitar 0 volt) atau 1 (sekitar 5 volt);

Untuk keperlua tersebut, AVR memiliki beberapa register yang terkait, yaitu DDRx, PORTx danPINx9, berikut penjelasan masing-masing...

5.1. Register DDRx

Digunakan untuk menentukan apakah sebuah pin pada sebuat PORT (A, B, C atau D) sebagai

masukan atau luaran atau disebut sebagai arah (direction) dari pin yang bersangkutan:

Berikan logika 1 (satu) pada bit yang terkait agar dijadikan sebagai luaran atau output.

Berikan logika 0 (nol) pada bit yang terkait agar dijadikan sebagai masukan atau input.

Misal PORTA semua bit akan digunakan sebagai masukan, maka untuk mengaturnya kita gunakan

perintah...

DDRA= 0x00; //seluruh pin-pin pada Port A digunakan sebagai input

Misalnya lagi, PORTA.0 akan dijadikan masukan sedangkan PORTA.2 sampai PORTA.7 akan

digunakan sebagai luaran, maka perintahnya...

DDRA= 0xFE;

Perhatikan 0xFE (heksa) = 0b11111110 (biner), perhatikan baik-baik konversi biner ini, setiap bit

nilai biner mewakili Pin-Pin pada PortA.

5.2. Register PORTx

Sebagaimana dijelaskan sebelumnya, jika sebuah PORT, semua atau sebagian, dikonfigurasi sebagai

masukan, maka register ini berfungsi sebagai penentu apakah kondisi pin yang terkait di- pullup atau Floating. Begitu juga jika dikonfigurasi sebagai luaran, maka register ini menentukan kondisi pin

yang terkait terbaca HIGH atau LOW . Untuk memahami hal ini, perhatikan Gambar 14.

9 Tanda „x‟ diganti dengan A, B, C atau D menyesuaikan dengan pin masukan/luaran yang digunakan.




Gambar 14. Kondisi pullup pada suatu PORT

Penjelasan: Jika PIN.1 dihubungkan ke VCC (tegangan 5 Volt) melalui resistor (R), maka inilahyang di maksud dengan pullup. Saat tidak ada tegangan dari luar, PIN.1 akan cenderung

berkondisi HIGH (logika 1). Sedangkan PIN.2 dibiarkan begitu saja sehingga kondisi logik dariPIN.2 begitu rentan terhadap pengaruh disekitarnya. PIN.2 bisa berlogika HIGH, bisa juga

berlogika LOW, ini artinya logika PIN.2 mengambang ( floating).

Kondisi floating biasanya diperlukan saat PIN sebuah mikrokontroler dihubungkan ke suatu sensor.

Karena jika di pullup, dikhawatirkan kondisi logik PIN tersebut mengganggu kondisi logik pin-pin

sensor yang bersangkutan.

Perhatikan contoh-contoh berikut...

DDRA=0x00;PORTA = 0xFF;

Ini berarti seluruh pin-pin pada PORTA dijadikan sebagai masukan dan di- pullup, artinya padarangkaian yang terkait, jika menggunakan tombol atau pushbutton, jika tidak ditekan akan terbaca

HIGH dan jika ditekan akan terbaca LOW. Gunakan contoh rangkaian pada Gambar 15 danperhatikan tanda panah, pushbutton satu ujung dihubungkan ke pin yang terkait sedangkan ujung

lainnya di-GND-kan. INGAT! Ini bukan satu-satu-nya cara membuat rangkaian masukan dengan

pushbutton, tetapi ini cara yang mudah dan murah meriah... he he he...

Contoh lainnya...

DDRB= 0x00;PORTB=0x0F;

Ini artinya seluruh pin-pin PORTB dijadikan masukan, dengan konfigurasi 0x0F (0b00001111) atau

PORTB.0 sampai PORTB.3 di- pullup, sedangkan PORTB.4 sampai PORTB.7 dikonfigurasi

floating.

5.3. Register PINx

Digunakan untuk membaca masukan pada pin yang bersangkutan, akan dijelaskan pada contoh

program di halaman-halaman berikutnya.




Gambar 15. Contoh rangkaian aktif rendah tombol pushbutton.

5.4. Percobaan-1: LED berkedip-kedip

Percobaan pertama ini menggunakan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 16 10, sedangkan

contoh penempatan LED dan pushbutton (percobaan-3) pada AVR Trainer v2.0 ditunjukkan pada

Gambar 17.

Gambar 16. Rangkaian LED pada PORTB mikrokontroler ATMega16

10Gambar AVR Trainer v2.0 selengkapnya ada di cover dari ebook ini!




Gambar 17. Penempatan LED dan Pushbutton pada AVR Trainer v2.0

Listing program ditunjukkan sebagai berikut...

Penjelasan:




Baris 1 – 4 merupakan deklarasi untuk definisi kristal yang digunakan, yaitu 11.0592MHz11

. Pustaka

apa saja yang digunakan (baris 2 dan 3) dan alias untuk PORTB sebagai led (baris 4);

Baris 7- 10 merupakan subrutin untuk inisialisasi PORTB sebagai luaran (baris 9). Perhatikan bahwa

DDRB diberi logika 1 semua (=0xFF atau 255 desimal);

Program utama ditunjukkan pada baris 13 – 23, diawali dengan inisialisasi port (baris 15), kemudian

dilakukan pengulangan tak-hingga (baris 16);

Yang dilakukan adalah menyalakan LED, dengan cara memberikan logika 1 (baris 18), kemudian

melakukan penundaan 1 detik (baris 19), kemudian mematikan LED dengan logika 0 (baris 20) dan

diakhiri dengan penundaan 1 detik (baris 21);

Demikian seterusnya, LED akan berkedip-kedip dengan tundaan 1 detik.

5.5. Percobaan-2: Membunyikan buzzer!

Masih menggunakan rangkaian yang sama seperti sebelumnya, sekarang buzzer juga akandibunyikan, penempatan buzzer pada AVR Trainer v2.0 dtinjukkan pada Gambar 18.

Gambar 18. Buzzer pada AVR Trainer Board v2.0

Perhatikan listing berikut ini...

[lihat halaman berikut]

Penjelasan:

Baris 2 – 5 sama seperti penjelasan pada percobaan-1;

Baris 8 dan 9 digunakan untuk mendeklarasikan suatu instruksi untuk memberikan nilai pada

PORTA.7 dengan nilai logika 1 (baris 8) dan logika 0 (baris 9);

Selebihnya adalah program utama (baris 19 – 31), silahkan Anda pelajari dengan seksama.

11Silahkan membaca artikel saya yang menjelaskan tentang masalah sistem clock pada mikrokontroler AVR dihttp://agfi.staff.ugm.ac.id/blog/index.php/2009/12/mengenal-system-clock-pada-mikrokontroler-avr/

http://agfi.staff.ugm.ac.id/blog/index.php/2009/12/mengenal-system-clock-pada-mikrokontroler-avr/






5.6. Percobaan-3: Aplikasi Pushbutton untuk ON/OFF LED

Kali ini menggunakan rangkaian pushbutton yang terhubung ke PORTB (ditunjukkan pada Gambar

15. Ada 2 tombol, satu untuk menyalakan LED dan yang .lain untuk mematikan LED, berikut listing

programnya...

[lihat halaman berikut]

Penjelasan:

Baris 1 - 4 sudah jelas khan? Belum? Ya monggo, silahkan lihat dulu atau baca lagi penjelasan dari

percobaan-percobaan sebelumnya, jika sudah paham silahkan kembali lagi kesini...

Baris 6 – 8 digunakan untuk mendeklarasikan 3 macam alias, yaitu „tombol‟, „satu‟ dan „dua‟. Jika

Anda perhatikan, khusus tombol didefinisikan sebagai register PIND, sebagaimana janji saya

sebelumnya register PINx saya jelaskan disini, yaitu digunakan untuk membaca masukan. Artinya

untuk memberikan luaran melalui register PORTx sedangkan untuk membaca masukan gunakan

register PINx;

Perhatikan sekarang pada rutin init_devices() yang berbeda dengan sebelumnya (baris 11 – 18):

o DDRB=255 sama seperti sebelumnya, PORTB semuanya dijadikan sebaga saluran luaran;




o PORTD.2 dan PORTD.3 digunakan sebagai saluran masukan, sehingga harus diberi logika

„0‟, caranya bagaimana? Anda bisa langsung memberikan instruksi DDRD = 0b00001100

atau DDRB = 0x0C;

o DDRD &= ~(1<<2) untuk PORTD.2 (tanda „~” artinya NOT), dan DDRD &= ~(1<<3) untuk

PORTD.3, perhatikan masing-masing baris 14 dan 15;

o Karena rangkaian pushbutton menggunakan konfgurasi active low12, maka kedua pin tersebut

diaktifkan pullup-nya, menggunakan instruksi masing-masing PORTD |= (1<<2) untuk

PORTD.2 dan PORTD |= (1<<3) untuk PORTD.3, perhatikan baris 16 dan 17.

Program utama dimulai dari baris 20 hingga 29:o Diawali dengan inisialisasi device pada 22;

o Dilanjutkan dengan mematikan semuan led, baris 23;

o Yang diulang-ulang terus menerus menggunakan instruksi for (;;) {..}, sebagaimana

dituliskan pada baris 24 hingga 28, adalah proses memeriksa apakah tombol yang

dihubungkan ke PIND.2 ditekan? Atau justru tombol di PIND.3 yang ditekan:

Jika tombol yang ada di PIND.2 ditekan maka led dinyalakan semua (baris 26),

sebaliknya

Jika tombol yang ada di PIND.3 ditekan maka led dimatikan semua (baris 27)!

Mudah bukan?

12 Jika ditekan bernilai logika „0‟.




6. Timer/Counter dan Watchdog pada Mikrokontroler AVRTimer/Counter dalam mikrokontroler merupakan fasilitas yang salah satu fungsinya dapat digunakan

sebagai pewaktu atau cacahan suatu event . Sumber clock atau pemicau dapat dibangkitkan dari sinyal

eksternal maupun internal.

Jika sumber sinyal pemicu atau clock berasal dari internal maka Timer/Counter berfungsi sebagaipewaktu atau timer dan jika sumber sinyal berasal dari luar maka disebut sebagai pencacah atau

counter.

Mikrokontroler ATMega16 memiliki 3 buah timer yaitu Timer0, Timer1 dan Timer2. Timer0 dan

Timer2 memiliki kapasitas 8-bit sedangkan Timer1 memiliki kapasitas 16-bit. Apa yang dimaksud

timer 8 bit dan 16 bit?

Timer 8-bit adalah pewaktu yang bisa mencacah atau menghitung hingga maksimal nilai

0xFF heksa (dalam biner = 11111111).

Timer 16-bit sama seperti timer 8-bit, hanya saja nilai maksimalnya mencapai 0xFFFF.

Pada ebook ini akan dibahas mengenai Timer1, 16-bit, dan untuk dapat menjalankan ataumenggunakan Timer1 ini, maka kita harus mempelajari terlebih dulu register-register yang berkaitan

dengan Timer1 karena di register itulah tempat pengaturan Timer/Counter1 agar bisa bekerja.

Pada Gambar 19 ditunjukkan diagram blok dari Timer1 16-bit, terlihat adanya beberapa register yang

terkait, antara lain (dari atas): TCNT1, OCR1A, OCR1B, ICR1, TCCR1A, TCCR1B dan juga

beberapa bit-bit terkait seperti: TOV1, OC1A, OC1B dan ICF1.

Gambar 19. Diagram blok TIMERn (n diganti dengan 1)




Register Timer1 yang akan kita libatkan di awal ini adalah:

TCCR1B

TCNT1

TIMSK

TIFR

Register TCCR1B, ditunjukkan pada Gambar 20, merupakan tempat pengaturan clock yang intinya

agar Timer/Counter1 bisa bekerja, maka register TCCR1B ini jangan sampai diisi dengan 0x00

(dikosongkan).

Gambar 20. Register TCCR1B

Kok tidak boleh berisi 0x00 atau semua bit pada TCCR1B nol semua? Coba perhatikan Tabel 4.

Sumber clock bisa berasal dari internal mulai dari prescaler 1 hingga 1024 atau bisa juga dari sumber

eksternal, semua bisa diatur sesuai atau mengikuti aturan pada Tabel 4.

Apa nilai praskalar itu? Timer1 (juga timer/counter lainnya) membutuhkan sumber detak atau

clock source. Biasanya sumber detak yang biasa kita pakai berasal dari XTAL. Besarnya maksimum

sama dengan XTAL yang digunakan dan minimum XTAL/1024. Nah nilai pembagi atau 1024 ini-

lah yang disebur nilai praskalar atau prescaler .

Apa yang terjadi jika semua bit di TCCR1B nol semua? Artinya bit 0, 1 dan 2 juga nol semua,

perhatikan Gambar 19, itu artinya CS12=0, CS11=0 dan CS10=0 dan itu menurut Tabel 4 “ No clock

source (Timer/Counter stopped)” Timer berhenti bekerja! Atau tidak bekerja!!

Tabel 4. Konfigurasi sumber clock atau detak pada TCCR1B

Tiga bit (CS12, CS11 dan CS10) ini dulu yang kita perhatikan...




Okey! Register TCNT1 merupakan register pencacah, artinya nilai di dalamnya akan dinaikkan

setiap kali ada pemicu, bisa tepi naik atau tepi turun. Jika sumbernya dari dalam (internal)

pencacahan dilakukan pada saat tepi naik. Register ini akan mencacah naik dari 0x0000 sampai nilai

max 0xFFFF kemudian di-reset kembali lagi ke 0x0000.

Overflow (melimpah) terjadi saat kondisi dari 0xFFFF ke 0x0000, sehingga mengakibatkan bitTOV1 pada register TIFR akan di-set (diberi logika 1). Kondisi overflow juga bisa digunakan untuk

menjalankan interrupsi.

Register TIMSK, yang ditunjukkan pada Gambar 21, merupakan register tempat pengaturan

interupsi overflow dari Timer/Counter1 yang ingin diaktifkan atau tidak. Dengan memberikan logika

1 pada bit TOIE1 (bit-2 pada TIMSK), maka interupsi Timer/Counter1 aktif dengan catatan bit

interupsi global diaktifkan (bit-7 di register Status SREG, perhatikan Gambar 22).

Perhatikan juga bit-bit lain yang berkaitan dengan masing-masing Timer:

Timer/Counter-0: OCIE0 dan TOIE0 – masing-masing bit 1 dan 0; Timer/Counter-1: TICIE1, OCIE1A, OCIE1B dan TOIE1 – masing-masing bit 5, 4, 3 dan

2;

Timer/Counter-2: OCIE2 dan TOIE2 – masing-masing bit 7 dan 6;

Gambar 21. Register TIMSK

Gambar 22. Register SREG

Penjelasan register SREG13:

I – Global Interrupt Enable: digunakan untuk mengaktifkan interupsi menyeluruh (global);

T – Bit copy storage

H – Half Carry Flag

S – Sign bit

V – Two‟s Complement Overflow Flag

N – Negative flag

Z – Zero flag

C – Carry flag

13Hanya saya tuliskan yang terkait saja, selengkapnya silahkan merujuk datasheet ATMega16.




Sedangkan register TIFR (Timer/Counter Interrupt Flag Register ), sebagaimana ditunjukkan pada

Gambar 23, digunakan sebagai indikator atau penanda apakah sudah terjadi overflow atau belum.

Pada Timer/Counter1, kondisi overflow ditandai dengan logika 1 pada bit TOV1 (bit-2) pada register

TIFR.

Gambar 23. Register TIFR

Persamaan untuk mencari waktu jeda yang ingin digunakan adalah berdasarkan nilai awal yang harusdimasukkan ke dalam TCNT1, gunakan persamaan berikut:

TCNT1 = (1+0xFFFF) - (waktu *( XTAL / praskalar) )

Waktu waktu yang diinginkan

XTAL frekuensi kristal yang dipakai

praskalar nilai prescaler (lihat penjelasan berikut ini)

6.1. Percobaan-4: Menggunakan Timer1

Menyalakan dan mematikan LED pada PORTB dengan jeda 1 detik menggunakan Timer1. Bedakan

dengan Percobaan-1 dan 2 yang hanya menggunakan fungsi delay yang sama sekali tidak

menggunakan fasilitas Timer/Counter.

Okey, sekarang kita cari dulu nilai TCNT1-nya...

Nilai XTAL-nya 11,0592MHz atau 11.059.200Hz;

Nilai praskalarnya 1024;

Waktu yang diinginkan 1 detik, maka

Gunakan TCNT1 = (1+0xFFFF) - (waktu *( XTAL / prescaler) ), jadi...

TCNT1 = (1+65535)-(1detik * (11059200/1024))= 65536 - (1detik*10800)

= 65536-10800= 54736 (desimal)= D5D0 (heksadesimal)

Alternatif lain, Anda bisa menggunakan programnya AVR Timer yang bisa diunduh melalui website

http://www.techideas.co.nz. Langkah-langkah penggunakan program ini kita jelaskan berikut:

1. Setelah mengunduh program AVR Timer dari http://www.techideas.co.nz, langkah selanjutnya adalah

menjalankan AVRTimer1Clac.exe untuk perhitungan atau kalkulasi Timer1;

2. Lakukan pengisian beberapa nilai sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 23, menyesuaikan dengan

kebutuhan yang telah kita tetapkan tadi:

a. Frekuensi kristal: 11,0592MHz atau ditulis 11.059.200 Hz;b. Pilih nilai prescale sebesar 1024;

http://www.techideas.co.nz/










c. Isikan Timer1 Interrupts per second (berapa kali interupsi/detik) sebesar 1 kali;

d. Perhatikan hasilnya (Gambar 24).

Gambar 24. Contoh penggunaan ATMega Timer Calculator – TIMER1

Listing programnya...




Penjelasan:

Program ini pada dasarnya sama seperti percobaan-1, hanya saja sekarang tundaan atau jeda

menggunakan fasiltas Timer1 yang ada di ATMega16;

Cukup saya jelaskan saja subrutin delay1detik(), yang lainnya sama seperti penjelasan percobaan-

percobaan sebelumnya:o Baris-15 merupakan pengisian register TCCR1B agar digunakan nilai prescale sebesar 1024,

artinya nilai kristal 11,0592MHz dibagi dengan 1024, sekaligus mengaktifkan Timer1;

o Baris-16 memberikan nilai awal pada TCNT1 sesuai dengan perhitungan atau kalkulasi yang

telah dilakukan sebelumnya, yaitu mengisi dengan nilai awal 54.736 (desimal) atau 0xD5D0

(heksadesimal);

o Baris-17 menunggu hingga terjadi overflow – ini merupakan proses pooling bukan interupsi;

o Jika sudah terjadi overflow atau melimpah, maka flag TOV1 di-reset (baris 18) dan Timer1

dimatikan (baris 19).

Gampang tho!?


Okey sekarang saya tunjukkan contoh lainnya menggunakan Timer2 dan penggunaanAVRTimer2Calc ditunjukkan pada Gambar 25. Untuk 10 milidetik diisi 100 kali interupsi per detik.


// program TIMER02.C// ON dan OFF LED pada PORTB menggunakan Timer2// By Agfianto Eko Putra, 2010

#define F_CPU 11059200UL#include "avr/io.h"

#define led PORTB




void init_devices(){

DDRB=255;}

//gunakan AVR Delay calculator untuk menghitung

//tundaan 10 milidetik dengan frek kristal 11.0592MHzvoid delay10ms(){

TCCR2=0B00000111; //prescaler 1024TCNT2=0x94; //isi ulang 0x94 agar 1 detik

while(!(TIFR&(1<<TOV2)));TIFR=64; //TOV2 di-nolkan dengan menuliskan "1" pada bit ybsTCCR2=0B00000000;

}

void delay1detik(){

unsigned char ulang;

for(ulang=0; ulang<100; ulang++){delay10ms();

}}

int main(){

init_devices();for(;;){

led=255;delay1detik();

led=0;delay1detik();}

}

Penjelasan (waktu ngisi titik-titik jangan lihat kuncinya dulu ya):

Percobaan-5 ini sebenarnya juga mirip/sama dengan percobaan-4 (sebelumnya), hanya saja digunakan

fasilitas Timer2 untuk melakukan penundaan 1 detik;

Anda perhatikan pada 12 hingga 28:

o Terdapat ....14

subrutin yaitu delay10ms() dan ........................15

;

o Mengapa kok tidak langsung dilakukan tundaan 1 detik? Mengapa harus melakukan

pengulangan ....16

kali subrutin delay10ms()? Perhatikan baris 24 – 27;

o Ingat, Timer2 merupakan timer ....17

bit, artinya dengan kemampuan seperti itu tidak bisa

dilakukan langsung tundaan 1 detik, cara paling gampang untuk mendapatkan tundaan 1 detik

atau 1.000 milidetik adalah mengulang 100 kali tundaan 10 milidetik;

o Perhatikan register TCCR2 bit 0, 1 dan 2 pada Gambar 23. Kemudian perhatikan juga Tabel

5 untuk semua kemungkinan nilai CS22, CS21 dan CS20.

o Nilai prescale yang digunakan, mengikuti Tabel 5, perhatikan pada baris 14, adalah sebesar

....18

atau nilai clock dibagi dengan nilai prescale tersebut;

14Jawaban: 2 (dua)

15 Jawaban: delay1detik()16

Jawaban: 100 (seratus)17

Jawaban: 8 (delapan)




o Agar terjadi penundaan sekitar 10 milidetik, maka nilai register TCNT2 (pada baris 15) diberi

nilai sebesar .....19

heksadesimal atau .......20

desimal;

Gambar 26. Register TCCR2

o Baris 16 digunakan untuk menunggu terjadinya ......................21

pada Timer2, kemudian bit

overflow tersebut direset (baris-17).

o Timer2 kemudian dihentikan dengan memberi nilai .........22

pada register TCCR2.

Tabel 5. Konfigurasi sumber clock atau detak pada TCCR2


Bagaimana kalau menggunakan Timer0? Pengaturan pewaktuan menggunakan AVRTimer0Calc

ditunjukkan pada Gambar 27. Untuk penundaan 10 milidetik sebanyak 100 kali, parameter-nya sama

seperti Timer2.

18Jawaban: 1024

19Jawaban = 94

20 Jawaban = 148 (seratus empat puluh delapan)21

Jawaban: overflow 22

Jawaban: 0 (nol) atau 0x00





Berikut listing programnya...

// program TIMER03.C// ON dan OFF LED pada PORTB menggunakan Timer0// By Agfianto Eko Putra, 2010

#define F_CPU 11059200UL#include "avr/io.h"

#define led PORTB


DDRB=255;}

//gunakan AVR Delay calculator untuk menghitung//tundaan 10 milidetik dengan frek kristal 11.0592MHzvoid delay10ms(){

TCCR0=0B00000101; //prescaler 1024TCNT0=0x94; //isi ulang 0x94 agar 1 detik

while(!(TIFR&(1<<TOV0)));TIFR=1; //TOV0 di-nolkan dengan menuliskan "1" pada bit ybsTCCR0=0B00000000;

}

void delay1detik(){

unsigned char ulang;

for(ulang=0; ulang<100; ulang++){




delay10ms();}

}

int main(){

init_devices();for(;;){

led=255;delay1detik();led=0;delay1detik();

}}

6.4. Percobaan-7: Lima Kali pencacahan – aplikasi Counter

// program COUNTER.C

// 5 kali pencacahan menaikkan angka pada PORTC// By Agfianto Eko Putra, 2010

#define F_CPU 11059200UL

#include "avr/io.h"#include "avr/interrupt.h" // saatnya menggunakan interupsi

#define led PORTC#define pencacah PORTD

volatile unsigned int cacah; // sbg volatile agar tetap global

// di dalam ISR

ISR(TIMER0_OVF_vect){

TCNT0=0xFB; // isi ulang 0xFB agar 5 kali saja++cacah; // setara dengan -5 (negatif 5)

}

// -- untuk aktivasi interupsi TIMER0 --void enable_timer0(){TIMSK|=(1<<TOIE0);}

// -- untuk deaktivasi interupsi TIMER0 --void disable_timer0(){TIMSK&=~(1<<TOIE0);}


DDRC=255;DDRD=255;

}

int main(){

init_devices();




// Inisialisasi Timer/Counter 0// Sumber detak: pin T0 Rising Edge// Mode: Normal top=FFh

TCCR0=0x06;

// Luaran OC0 output: tidak dihubungkanOCR0=0x00;// Nilai awal dari Timer/Counter 0 (-5 desimal)

TCNT0=0xFB;

enable_timer0();sei();cacah=1;

while(1){

led = cacah;

pencacah = TCNT0;}}

6.5. Tentang Watchdog

Pewaktu watchdog merupakan piranti pewaktuan perangkat keras yang bisa memicu reset sistem

pada saat program utama, karena ada beberapa keasalahan, seperti hang, mengabaikan layanan rutin

ke watchdog (biasanya seperti pemberian pulsa secara rutin), atau gampangannya kalo Anda punya

anjing atau kucing kemudian lupa memberikan makan, apa yang terjadi? Ya jegog atau ngeong

khan?? Dalam hal ini, saat jegog atau ngeong, pewaktu watchdog akan mereset sistem. Intinya,mengembalikan sistem ke awal mula (kondisi normal) karena telah terjadi kesalahan atau hang

tadi…

Pewaktu Watchdog pada mikrokontroler AVR mendapatkan clock dari osilator internal 1 MHz yangtersendiri (khusus). Dengan melakukan pengontrolan Watchdog Prescaler , interval reset yang

dilakukan Watchdog dapat diatur dan mengikuti Tabel 6. Gambar 28 menunjukkan diagram blok

pewaktu watchdog pada mikrokontroler AVR sedangkan Gambar 29 menunjukkan register yang

terlibat.

Tabel 6. Pemilihan Watchdog Prescaler




Gambar 28. Pewaktu Watchdog

Gambar 29. Register Watchdog WDTCR

Kesimpulan:

Mikrokontroler AVR memiliki pewaktu Watchdog internal.

Pewaktu watchdog adalah pewaktu yang bisa me-RESET mikrokontroler saat mencapai nilaitertentu.

Selama jalannya program, pewaktu ini harus di-reset (secara manual) sebelum mencapai nilai

maksimum-nya. Hal ini untuk memastikan bahwa program berjalan dengan baik dan benar(kayak bahasa Indonesia aja ya…).

Saat program mengalami masalah (hang, crash) atau diam saja pada suatu kalang, maka tidak

terjadi proses reset pewaktu Watchdog sehingga RESET sistem secara otomatis akan terjadi.

6.6. Percobaan-8: Aplikasi Watchdog (Bagian-1)

Walaupun menggunakan LCD, pembahasan tentang LCD ada di bagian lain dari buku ini, sementara

diikuti saja listingnya sebagai berikut...

// program WD01.C// tampilan di LCD16x2 dan watchdog

#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "stdlib.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "avr/wdt.h"#include "lcd_pc.c"

//#define WDTO_2S 7




#define led PORTB#define tombol PIND#define satu 2#define dua 3

//==================================================void init_devices(){

DDRB=255; //PORTB sebagai luaranDDRD&=~(1<<2); //PORTD.2 sebagai masukanDDRD&=~(1<<3); //PORTD.3 sebagai masukanPORTD|=(1<<2); //PULL UP internal padaPORTD|=(1<<3); //PORTD.2 dan PORTD.3 aktifDDRC=255;

wdt_enable(WDTO_2S); // timeout WDT-nya 2 detik// tersedia 15MS, 30MS, 60MS, dst

}

//==========================================program utamaint main(){

init_devices();init_lcd();led=0;lcd_goto(line1);lcd_puts("mulai awal...");

_delay_ms(100);lcd_clrscr();

while(1)

{

_delay_ms(1000); wdt_reset(); //harus direset WDT-nyalcd_goto(line1);lcd_puts("watchdog mega16");lcd_goto(line2);lcd_puts("telah direset..");

_delay_ms(1000); _delay_ms(1000);

}}//===========================================

6.7. Percobaan-9: Aplikasi Watchdog (Bagian-2)

// program WD02.C// tampilan di LCD16x2 dan watchdog serta pushbutton

#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "stdlib.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "avr/wdt.h"




#include "lcd_pc.c"

//#define WDTO_2S 7#define led PORTB#define tombol PIND

#define satu 2#define dua 3


DDRB=255; //PORTB sebagai luaranDDRD&=~(1<<2); //PORTD.2 sebagai masukanDDRD&=~(1<<3); //PORTD.3 sebagai masukanPORTD|=(1<<2); //PULL UP internal padaPORTD|=(1<<3); //PORTD.2 dan PORTD.3 aktifDDRC=255;

wdt_enable(WDTO_2S); //timeout WDT-nya 2 detik//tersedia 15MS, 30MS, 60MS, dst}


init_devices();init_lcd();led=0;lcd_goto(line1);lcd_puts("mulai awal...");

_delay_ms(100);lcd_clrscr(); while(1){

_delay_ms(1000); wdt_reset(); //harus direset WDT-nyalcd_goto(line1);lcd_puts("watchdog mega16");lcd_goto(line2);lcd_puts("telah direset..");

while (!bit_is_clear(tombol,satu));

//menunggu tombol ditekan//jika tidak ditekan//WDT akan mereset uC

}}//===========================================




7. Interupsi dan Aplikasinya

7.1. Pendahuluan Interupsi Mikrokontroler AVR

Anda bisa membayangkan sebuah sistem elektronik yang selalu mengirimkan atau menampilkan

data suhu per detik dan pada saat yang bersamaan melakukan kontrol pengadukan sebuah tangki,

artinya proses atau kontrol utama pada sistem tersebut hanya melakukan pengadukan isi tangkidengan kecepatan yang bergantung pada data-data suhu. Setiap detik dilakukan pembacaan datasuhu, kemudian ditampilkan pada layar LCD, misalnya, dan dijadikan acuan untuk menetapkan

kecepatan pengadukan.

Skenario tersebut membutuhkan mekanisme interupsi. Saat proses dilakukan secara normal,kemudian terjadi interupsi, program normal ditinggalkan terlebih dulu, mengerjakan rutin interupsi,

kemudian kembali lagi mengerjakan program secara normal. Inilah konsep interupsi...!

Mikrokontroler AVR memiliki 21 macam sumber interupsi yang terdiri dari 3 interupsi eksternal dan

18 interupsi internal, sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 7.

Tabel 7. Daftar Sumber Interupsi Mikrokontroler AVR




7.2. Percobaan-10: ON/OFF LED menggunakan Interupsi Timer0

Percobaan ini merupakan penggunaan TIMER0 melalui interupsi, listing selengkapnya sebagai

berikut...

// program INTERUPSI_TIMER01.C

// ON dan OFF LED pada PORTB// selama 1 detik menggunakan interupsi TIMER0

#define F_CPU 11059200#include "avr/io.h"#include "avr/interrupt.h"

#define led PORTB

ISR(TIMER1_OVF_vect){

led=!led; // toggle penyalaan LED (ON/OFF)TCNT1=0xd5d0; //isi ulang 0xD5D0 agar 1 detik

TIFR=4;}


DDRB=255; //LED OUTPUT}

//==============================================void enable_timer1(){TIMSK|=(1<<TOIE1);}void disable_timer1(){TIMSK&=~(1<<TOIE1);}

void start_timer1(){TCCR1B=0B00000101;}void stop_timer1(){TCCR1B=0B00000000;}

//===============================================

int main(){

init_devices();led=1;

TCCR1B=0B00000101; //prescaler 1024TCNT1=0xd5d0; //isi ulang 0xD5D0 agar 1 detik

enable_timer1(); //aktivasi interupsi Timer1sei(); //aktivasi interupsi globalstart_timer1(); //jalankan Timer1

while(1);}




7.3. Percobaan-11: ON/OFF LED melalui Interupsi Eksternal

// program INTERUPSI01.C// ON dan OFF LED pada PORTB// melalui interupsi INT0 dan INT1 pada PORTD.2 dan PORTD.3

#define F_CPU 11059200#include "avr/io.h"#include "util/delay.h"#include "avr/interrupt.h"


//interupsi eskternal 0 dan 1//===============================================================ISR(INT0_vect){

led=0;}

ISR(INT1_vect){

led=255;}

//=================================================================void enableint0(){GICR|=(1<<INT0);}

void disableint0(){GICR&=~(1<<INT0);}

void enableint1(){GICR|=(1<<INT1);}

void disableint1(){GICR&=~(1<<INT1);}


DDRB=255; //PORTB sebagai luaranDDRD&=~(1<<2); //PORTD.2 sebagai masukan INT0DDRD&=~(1<<3); //PORTD.3 sebagai masukann INT1

PORTD|=(1<<2); //PULL UP internalPORTD|=(1<<3); //semuanya diaktifkan

sei(); //aktifkan semua interupsi}

int main(){

init_devices();enableint0();enableint1();

while(1);}




8. Komunikasi SerialKomunikasi serial pada mikrokontroler AVR menggunakan fasilitas USART singkatan dari

Universal Syncronous and Asyncronous Receiver Transmitter sangat handal dan berguna dalam

berbagai aplikasi yang berhubungan antarmuka komunikasi serial dengan PC atau sesama

mikrokontroler AVR atau bahkan mikrokontroler lain yang memiliki fasilitas komunikasi serial,

misalnya program pemantauan suhu ruangan sekaligus pengontrolan AC atau kipas menggunakanantarmuka program PC Visual Basic atau Delphi, dan lain-lain.

Jalur komunikasi serial pada mikrokontroler AVR ATMega16/32/8515 terdapat pada pin PORTD.0

(RXD) dan PORTD.1 (TXD), perhatikan pin-pin yang terkait pada Gambar 4 dan 5. Diagrambloknya ditunjukkan pada Gambar 30.

Gambar 30. Diagram blok fasilitas komunikasi serial AVR

Berikut fitur-fitur komunikasi serial atau USART pada ATMega16:

• Full Duplex Operation (Independent Serial Receive and Transmit Registers)

• Asynchronous or Synchronous Operation

• Master or Slave Clocked Synchronous Operation

• High Resolution Baud Rate Generator • Supports Serial Frames with 5, 6, 7, 8, or 9 Data Bits and 1 or 2 Stop Bits




• Odd or Even Parity Generation and Parity Check Supported by Hardware

• Data OverRun Detection

• Framing Error Detection

• Noise Filtering Includes False Start Bit Detection and Digital Low Pass Filter

• Three Separate Interrupts on TX Complete, TX Data Register Empty, and RX Complete

• Multi-processor Communication Mode

• Double Speed Asynchronous Communication Mode

Pembahasan komunikasi serial USART dipisahkan menjadi 3 bagian yaitu Penghasil detak (clock

generator ), Mengirim data ( Data Transmit ) dan Menerima data ( Data Receive).

8.1. Penghasil Detak - Clock Generator

Penghasil detak atau Clock Generator tergantung pada mode data transfer , yaitu terdapat 4 (empat)

mode penghasil detak, yaitu:

• Normal asynchronous;

• Double Speed asynchronous;

• Master synchronous, dan

• Slave synchronous.

Pada Gambar 31 ditunjukkan diagram blok logik penghasil detak yang terkait dengan beberapa

register seperti UBRR (16-bit: UBRRL dan UBRRH) dan lain-lain.

Gambar 31. Diagram blok logik penghasil detak untuk komunikasi serial




Kebanyakan yang digunakan adalah Asynchronous Internal Clock Generator. Register penentuan

baudrate atau kecepatan komunikasi serial atau UBRR digunakan dimana nilai yang diberikan

adalah untuk down-counter . Setiap kali nilai down-counter mendekati nol, maka sebuah clock

dibangkitkan.

Anda bisa menghitung berapa nilai UBRR yang sesuai dengan baudrate yang diinginkan mengacupada osilator atau kristal yang digunakan oleh mikrokontroler menggunakan persamaan

BAUD = fclk/(16(UBRR+1))

Persamaan ini digunakan untuk Asynchronous Normal Mode, jika menggunakan mode Double

Speed Asynchronous, maka persamaan yang digunakan adalah

BAUD = fclk/(8(UBRR+1))

Informasi detil tentang clock generator ini bisa dilihat di datasheet AVR ATMega16. Anda bisa juga

memanfaatkan website http://www.wormfood.net/avrbaudcalc.php untuk menghitung secara online.

Misalkan digunakan frekuensi osilator untuk mikrokontroler sebesar 8 MHz (atau 8.000.000 Hz) dan

baudrate yang diinginkan adalah 9600, setelah dihitung menggunakan persamaan diatas diperoleh

nilai UBRR sebesar 51,083333333, kita bulatkan menjadi 51. Dengan nilai UBRR =51, maka nilai

seseungguhnya dari baudrate adalah 9615 (bukan 9600), jika dibagi dengan 9600 diperoleh 1.0016

dan karena itu error -nya adalah 0.16%. Dengan error tersebut USART masih dapat bekerja tetapi

tidak sempurna.

Anda bisa menggunakan AVR Assistant yang dibuat oleh Mike Henning (bisa Anda unduh program

tersebut di http://www.esnips.com/web/AtmelAVR), program ini juga bisa digunakan sebagai

alternatif dari AVR Timer Calculator yang telah dijelaskan sebelumnya. Tampilan awal ditunjukkanpada Gambar 32.

Gambar 32. Contoh penggunaan AVR Assistant v1.3

http://www.wormfood.net/avrbaudcalc.php



http://www.esnips.com/web/AtmelAVR







Penjelasan Gambar 30:

• Bagian kiri digunakan untuk mengatur baudrate, sedangkan bagian kanan digunakan untuk

mengatur Timer0, 1 dan 2 (jadi satu antarmukanya);

• Contoh untuk baudrate 9600, dengan kristal 8MHz, hasil perhitungannya ditunjukkan pada

Gambar 33 kiri, sedangkan untuk kristal 7,372MHz ditunjukkan pada Gambar 33 kanan.

Perhatikan perbedaan error %-nya.

Gambar 33. Contoh penggunaan AVR Assistant v1.3 untuk dua frekuensi MPU berbeda

• Untuk contoh pengaturan Timer1 agar menunda interupsi terjadi 100 kali per detik (seperti

kasus timer yang dijelaskan sebelumnya), dengan frekuensi kristal 11,059MHz, ditunjukkan

pada Gambar 34.

Gambar 34. Contoh penggunaan untuk TIMER1




Untuk mengatasi ketidak-akuratan baudrate tersebut, biasanya digunakan kristal dengan frekuensi

7,372MHz atau 11,0592MHz. Perhatikan informasi selengkapnya untuk nilai UBRR di Tabel 8.

Tabel 8. Nilai-nilai UBRR dengan 8MHz, 7,372MHz dan 11,0592MHz23

Berikut adalah subrutin yang digunakan untuk menghitung nilai UBRR pada winAVR GCC

Variabel MYUBRR digunakan untuk menyimpan nilai UBRR setelah dilakukan perhitungan

sebagaimana ditunjukkan pada listing tersebut. Pemanggilannya menggunakan instruksi

initserial(MYUBRR);

23Hasil perhitungan dari http://www.wormfood.net/avrbaudcalc.php








8.2. Mengirim Data – USART Transmitter

Pengirim USART atau UASRT Transmitter dapat diaktifkan dengan memberikan logika satu di bit

TXEN yang terdapat dalam register UCSRB pada bit-3, perhatikan register UCSRB yang


Gambar 35. Register UCSRB

Saat bit TXEN diberi logika 1, artinya USART Transmitter diaktifkan, dengan demikian pin TxD

pada PORTD.1 hanya bisa digunakan untuk pengiriman data pada komunikasi serial. Lakukan

terlebih dahulu inisialisasi baudrate, mode kerja dan format data sebelum mengirimkan data-data

melalui port serial. Untuk mengatur berapa stop bit, digunakan USBS pada register UCSRC,Gambar 36, sedangkan mengatur lebar bit data digunakan UCSZ2 (di register UCSRB), UCSZ1 danUCSZ0 (di register UCSRC) mengikuti Tabel 9.

Gambar 36. Register UCSRC

Tabel 9. Jumlah data bit yang ditentukan UCSZ2..0

Jika Anda menggunakna mode sinkron, maka pin XCK (PORTB.0) hanya boleh digunakan untuk

mengirimkan detak atau clock transmisi.

Berikut adalah subrutin yang digunakan untuk mengaktifkan UASRT Transmitter pada winAVR

GCC.
























































Penjelasan:

Perhatikan baris 12 (selain TXEN=1, sekaligus untuk mengakifkan UASRT Receiver diRXEN=1).

Format datanya 8-bit data (lihat Tabel 4) dengan instruksi (3<<UCSZ0), 1-bit stop dengan

instruksi (1<<USBS). Karena UCSRC menggunakan lokasi yang sama dengan UBBRH, maka URSEL harus

diberi logika 1 untuk mengakses UCSRC dengan instruksi (1<<URSEL).

Berikut adalah subrutin (b dan uart_putc()) yang digunakan untuk mengirimkan sebuah data(karakter)

Penjelasan:

Pada subrutin pertama, uart_putc(), data dikirimkan dengan cara menuliskan sebuah kode

karakter ke register UDR, perhatikan Gambar 37, perhatikan baris 19;

Namun sebelum menuliskan atau mengisi register UDR, ditunggu dulu nilai bit UDRE (bit-

5) pada register UCSRA (Gambar 38) agar bernilai 1 (satu), maksudnya jika UDRE=1

berarti UDR-nya kosong dan siap mengirim data berikutnya, perhatikan baris 18;

































































Gambar 37. Register UDR Read dan Write

Gambar 38. Register UCSRA

Subrutin kedua, yaitu uart_puts() digunakan untuk mengirimkan serangkaian data (tidak

hanya satu karakter saja), perhatikan terjadinya pengulangan subtrutin uart_putc() pada baris

27 dan 28.

8.3. Menerima Data – USART Receive

Untuk menerima data, USART Receiver dapat kita aktifkan dengan memberikan logika 1 pada bit

RXEN yang terdapat dalam register UCSRB, perhatikan kembali Gambar 33. Saat bit RXEN diberilogika 1, artinya USART Reciever diaktifkan, dengan demikian pin RxD pada PORTD.0 hanya bisa

digunakan untuk penerimaan data pada komunikasi serial.

Berikut adalah cara yang digunakan untuk menerima data (karakter), ada di dalam program utama

(main()):

Untuk menerima data caranya mudah, yaitu dengan memeriksa apakah bit RXC (bit ke 7) padaregister UCSRA bernilai 1? Perhatikan Gambar 36 dan baris 50. Jika RXC bernilai 1 artinya UDR













































berisi data yang diterima secara serial, sehingga setelah terdeteksi RXC=1, dilanjutkan dengan

menyalin isi UDR ke suatu variabel (pada contoh digunakan tempserial), sebagaimana ditunjukkan

pada baris 52.

8.4. Percobaan-12: Komunikasi Serial

Percobaan komunikasi serial ini bertujuan menampilkan dua kalimat pembuka dan mengirimkembali apapun yang diketikkan melalui terminal serial (hasil-nya ditunjukkan pada Gambar 39),

misalnya, jika diketik “a”, maka karakter “a” ini dikirim kembali ke serial, perhatikan baris 52 dan

53 pada listing program berikut:





















Gambar 39. Ragkaian untuk komunikasi serial dan contoh running hasil aplikasi

Konektor komunikasi serial pada AVR Trainer Board v2.0 ditunjukkan pada Gambar 40.









Gambar 40. Koneksi serial RS232 pada AVR Trainer Board v2.0






9. LCD dan ADC

9.1. Rangkaian antarmuka LCD dan ADC

Gambar 41. Rangkaian antarmuka LCD 4-bit data

Gambar 42. Tampilan sebuah LCD 16x2 karakter

Pada Gambar 41 ditunjukkan rangkaian baku antarmuka LCD, yang contohnya ditunjukkan padaGambar 42, merupakan tipe 2x16 karakter dan tentunya masih ada tipe-tipe lainnya.

Penjelasan Gambar 41:

D4 s/d D7: jalur data 4-bit (LCD bisa mendukung antarmuka 4 bit atau 8 bit, untuk efisiensi

pin, pada modul ini hanya dibahas antarmuka 4-bit);

Pin R/W di-GND-kan, artinya data dikirim sebagai proses WRITE (menulis) ke LCD;

Pin RS dan E masing-masing disambungkan ke pin pada mikrokontroler AVR untuk

melakukan pengontrolan Register Select dan Enable. Anda tidak perlu kawatir bagaimana

caranya mengontrol LCD, karena sudah diurus langsung oleh pustakan AVR GCC;
































Gambar 43. Rangkaian dasar LCD dan ADC serta komponen-komponen lainnya

Gambar 44. Penampil LCD dan Masukan ADC pada AVR Basic Trainer v2.0

Pada Gambar 43 ditunjukkan contoh rangkaian antarmuka LCD dan ADC dengan ATMega16 yang

bisa digunakan untuk latihan-latihan antarmuka LCD dan ADC. Sedangkan pada Gambar 44

ditunjukkan komponen-komponen LCD dan masukan ADC yang terkait pada papan AVR Basic

Trainer v2.0.











9.2. Percobaan-13: Aplikasi LCD Bagian-1

Percobaan ini akan menampilkan tulisan “saya manusia” pada baris pertama dan tulisan “keren”

pada baris kedua di LCD 16x2 karakter dengan antarmuka LCD 4-bit data.

// program LCD_01.C

// tampilan di LCD16x2// By Agfianto Eko Putra, 2010

#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "lcd_pc.c"


DDRC=255; // PORTC sebagai luaran ke LCD

}

//===============program utama======================int main(){

init_devices();init_lcd();

lcd_goto(line1);lcd_puts(" saya manusia");lcd_goto(line2);lcd_puts(" keren");

while(1);}


Percobaan ini akan menampilkan tulisan “saya manusia” pada baris pertama dan tulisan “keren”

pada baris kedua di LCD 16x2 karakter dengan antarmuka LCD 4-bit data dengan berkedip-kedip.

// program LCD_02.C// tampilan di LCD16x2// By Agfianto Eko Putra, 2010


#include "util/delay.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "lcd_pc.c"


DDRC=255;}

//================program utama=====================int main()

{init_devices();

























































init_lcd();

while(1) {lcd_goto(line1);lcd_puts(" saya manusia");lcd_goto(line2);

lcd_puts(" keren"); _delay_ms(250);lcd_clrscr();

_delay_ms(250);}

}




#include "util/delay.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "lcd_pc.c"


DDRC=255;}



lcd_goto(line1);lcd_puts("0123456789ABCDEF");lcd_goto(line2);lcd_puts("FEDCBA9876543210");

_delay_ms(250);LCD_RS_LO;

while(1) {for (int i=1; i<=16; i++) {

lcd_write(0x1C); // tampilan geser kanan, ke kiri _delay_ms(200);

}for (int i=1; i<=16; i++) {

lcd_write(0x18); // tampilan geser kanan, ke kanan _delay_ms(200);

} _delay_ms(250);

}}

//===========================================


























































#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "lcd_pc.c"



DDRD&=~(1<<2); //PORTD.2 sebagai masukanDDRD&=~(1<<3); //PORTD.3 sebagai masukanPORTD|=(1<<2); //PULL UP internal padaPORTD|=(1<<3); //PORTD.2 dan PORTD.3 aktifDDRC=255;

}



lcd_goto(line1);lcd_puts("Belum ada tombol");lcd_goto(line2);lcd_puts("yang ditekan...!");

while(1){

if(bit_is_clear(tombol,satu)){

lcd_clrscr();lcd_goto(line1);lcd_puts("Anda menekan");lcd_goto(line2);

lcd_puts("Tombol PD2/INT0");}if(bit_is_clear(tombol,dua)){

lcd_clrscr();lcd_goto(line1);lcd_puts("Anda menekan");lcd_goto(line2);lcd_puts("Tombol PD3/INT1");

}}

}

//===========================================



























































9.6. Percobaan-17: Menggunakan ADC Internal Bagian-1

Menggunakan rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar 41 yang merupakan rangkaian antarmuka

ADC dan LCD dengan ATMega16. Pada rangkaian tersebut, kanal atau channel ADC yang

digunakan pada latihan ini adalah kanal-0 dan 1 atau ADC0 dan ADC1. Masukan ADC tersebut

dihubungkan ke sebuah potensiometer (atau bisa juga diganti dengan LM35 atau sensor apa saja

yang menghasilkan tegangan 0 – Vref).

// program ADC01.C// pembacaan ADC internal M16

#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "stdlib.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "lcd_pc.c"


unsigned int getadc(unsigned char channeladc){

unsigned int adcVal; ADMUX=channeladc|0x40; //avcc ADCSRA|=(1<<ADEN); ADCSRA|=(1<<ADSC);loop_until_bit_is_clear(ADCSRA,ADSC);adcVal = ADCW;

ADCSRA&=~(1<<ADEN);return adcVal;}

//=========================================================void init_devices(){

DDRB=255; //LED OUTPUTDDRD&=~(1<<2); //INPUTDDRD&=~(1<<3); //INPUTPORTD|=(1<<2); //PULL UP INTERNAL AKTIFPORTD|=(1<<3);DDRC=255;

}


unsigned int tempadc1,tempadc2;init_devices();init_lcd();led=0;lcd_goto(line1);lcd_puts("Demo ADC-0 dan 1");lcd_goto(line2);lcd_puts(" AT Mega16!");

_delay_ms(1000);lcd_clrscr();for(;;)
































































{tempadc1=getadc(0);tempadc2=getadc(1);

lcd_goto(line1);lcd_puts("POT: ");

lcdword(tempadc1);

lcd_goto(line2);lcd_puts("LDR: ");lcdword(tempadc2);

_delay_ms(500);}

}//===========================================

9.7. Percobaan-18: Menggunakan ADC Internal Bagian-2// program ADC02.C// pembacaan ADC internal M16

#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "stdlib.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "lcd_pc.c"


unsigned int getadc(unsigned char channeladc){

unsigned int adcVal; ADMUX=channeladc|0x40; //avcc ADCSRA|=(1<<ADEN); ADCSRA|=(1<<ADSC);loop_until_bit_is_clear(ADCSRA,ADSC);adcVal = ADCW;

ADCSRA&=~(1<<ADEN);return adcVal;

}


DDRB=255; //LED OUTPUTDDRD&=~(1<<2); //INPUTDDRD&=~(1<<3); //INPUTPORTD|=(1<<2); //PULL UP INTERNAL AKTIFPORTD|=(1<<3);DDRC=255;

}

//==========================================program utamaint main()

{unsigned int tempadc1,tempadc2;


























































unsigned int pot,ldr;init_devices();init_lcd();led=0;lcd_goto(line1);lcd_puts("Demo ADC-0 dan 1");

lcd_goto(line2);lcd_puts(" AT Mega16!");

_delay_ms(1000);lcd_clrscr();for(;;){

tempadc1=getadc(0);tempadc2=getadc(1);

pot=(tempadc1/1024)*5;ldr=(tempadc2/1024)*5;

lcd_goto(line1);

lcd_puts("POT: ");lcdword(pot);

lcd_goto(line2);lcd_puts("LDR: ");lcdword(ldr);

_delay_ms(500);}

}//===========================================

Catatan Anda:

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................................





















































10. Komunikasi I2C untuk RTC dan EEPROM

10.1. Pendahuluan RTC DS1307

Emping (chip /IC) RTC ( Real Time Clock ) DS1307 bekerja dengan daya rendah (low power ),

memiliki kalender/jam BCD dan SRAM yang nonvolatile dengan kapasitas 56 bytes. Alamat dandata dikirim melalui 2 kabel dwi- arah. Jam dan kalender pada DS1307 menyediakan informasidetik, menit, jam, hari, tanggal, bulan dan tahun. Banyak hari dalam satu bulan diatur secara otomatis

oleh IC ini baik untuk 31 hari maupun kurang. Jam bekerja dalam format 24 jam atau 12 jam denganindikator AM/PM. DS1307 dapat mendeteksi secara otomatis catu dayanya, jika catu daya ke sistem

mati, maka secara otomatis DS1307 akan mengambil catu daya dari baterai (jika dipasang).

DS 1307 memiliki 8 buah pin dan tersedia dalam bentuk 8-pin DIP serta 8- pin SOIC. Konfigurasi


Gambar 45. Diagram pin RTC DS1307Penjelasan Gambar 45:

VCC, GND: Tegangan DC disediakan pada pin ini. Vcc bernilai 5 volt. Jika diberikan

tegangan 5 volt, IC dapat diakses secara penuh baik untuk menulis maupun membaca data.Ketika baterai disambungkan pada IC dan nilai Vcc dibawah 1.25VBAT. Proses penulisan dan

pembacaan data tidak dapat dilakukan, namun proses pencacahan waktu tetap berjalan dantidak terpengaruh oleh penurunan Vcc, karena IC akan mengambil sumber tegangan dari

VBAT.

VBAT: digunakan sebagai masukan baterai lithium 3 volt atau sumber energi yang lain.Tegangan baterai harus berkisar antara 2 volt sampai 3.5 volt. Baterai lithium 48 mA atau

lebih besar dapat digunakan lebih dari 10 tahun pada suhu 25°C.

SCL (Serial Clock Input): SCL digunakan untuk sinkronisasi perpindahan data padaantarmuka serial.

SDA (Serial Data Input/Output): SDA berfungsi sebagai pin masukan dan keluaran pada

antarmuka serial 2-kabel. Pin SDA dan SCL membutuhkan resistor pull-up sekitar 4K7 ohm.

SQW/OUT (Square Wave/Output Driver): jika diaktifkan, SQWE bit harus diset ke 1.SQWE akan mengeluarkan gelombang kotak dengan pilihan frekuensi (1Hz, 4kHz, 8kHz,

32kHz). Pin SQW/OUT membutuhkan resistor pull-up eksternal. SQW/OUT dapat bekerja

baik dengan sumber tegangan Vcc maupun tegangan baterai.

X1, X2 – dihubungkan dengan kristal 32,768kHz.

10.2 Komunikasi I2C pada RTC DS1307

Pada komunikasi I2C antara DS1307 dan mikrokontroler, data-data jam dan yang lain dikirim dalam

format BCD. Data dikirim per-byte dari mikrokontroler ke DS1307 secara serial. Setelah menerima satu
































































































byte data, DS1307 sebagai slave akan mengirimkan sinyal acknowledge ke mikrokontroler. Sinyalacknowledge adalah tanda bahwa satu byte data telah diterima oleh DS1307. Format pengiriman data

waktu ke DS1307 ditunjukkan pada Gambar 46.

Gambar 46. Format pengiriman data jam ke DS1307

Untuk format pengiriman data tanggal ditunjukkan pada Gambar 47. Data tanggal ditulis mulai alamat

04H. Untuk pengaturan hari tidak dilakukan, karena DS1307 otomatis akan menyesuaikan hari

berdasarkan tanggal yang telah diatur.

Gambar 47. Format pengiriman data tanggal ke DS1307

Gambar 48 menunjukkan format pembacaan data dari DS1307. Di awal komunikasi, mikrokontroler akan

membangkitkan sinyal start I2C. Kemudian mikrokontroler akan mengirimkan alamat grup dari DS1307

yaitu 1101 dan kode untuk menulis ke DS1307 yaitu 0 pada LSB-nya. Kode tulis ini diberikan ke

DS1307 karena mikrokontroler akan menuliskan terlebih dahulu alamat awal pembacaan register DS1307

yaitu 00H.

Gambar 48. Format pembacaan data dari DS1307

Setelah itu, proses pembacaan I2C dimulai. Mikrokontroler mengirimkan alamat DS1307 beserta kode

instruksi baca. Proses pembacaan dilakukan per-byte dimulai dari register detik sampai register tahun,

alamat masing-masing register tersebut ditunjukkan pada Gambar 49. Setelah menerima data 1-byte utuh

mikrokontroler akan mengirimkan sinyal acknowledge ke DS1307. Pada akhir pembacaan register tahun,akan dikirim sinyal notacknowledge dan diakhiri dengan sinyal stop.












































Gambar 49. Register penyimpan informasi kalender di dalam DS1307

10.3. Rangkaian Baku RTC DS1307

Rangkaian baku antara mikrokontroler (misalnya ATMega) dengan RTC DS1307 ditunjukkan pada

Gambar 50, terlihat bahwa pin SDA dan SCL masing-masing dihubungkan ke dua buah pin yang

berbeda pada mikrokontroler, misalnya ke PINC.1 untuk SDA-nya dan ke PINC.0 untuk SCL-nya.

Jangan lupa juga memasang tahanan atau resistor pullup sekitar 4K7 pada kedua pin SDA dan SCL, jika

lupa atau belum terpasang, dipastikan tidak akan terbaca data-datanya.

Gambar 50. Rangkaian baku antarmuka DS1307

10.4. Percobaan-19: Aplikasi RTC (I2C) Bagian-1

// program RTC_01.C// penulisan dan pembacaan RTC DS1307// dengan komunikasi I2C

#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "stdlib.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"

#include "lcd_pc.c"#include "i2cman.c"




































#define led PORTB

volatile unsigned char second,minute,hour,day,date,month,year;

char dec2bcd(char num){

return ((num/10 * 16) + (num % 10));}

char bcd2dec(char num){

return ((num/16 * 10) + (num % 16));}

void dectobcdrtc(){

hour=dec2bcd(hour); minute=dec2bcd(minute);second=dec2bcd(second);

date=dec2bcd(date); month=dec2bcd(month);year=dec2bcd(year);

}

void bcdtodecrtc(){

hour=bcd2dec(hour); minute=bcd2dec(minute);second=bcd2dec(second);date=bcd2dec(date);

month=bcd2dec(month);year=bcd2dec(year);

}

void gettimertc(){

i2c_start();i2c_transmit_byte(0xd0);i2c_transmit_byte(0);i2c_start();i2c_transmit_byte(0xd1);second=i2c_receive_byte(ACK);

minute=i2c_receive_byte(ACK);hour=i2c_receive_byte(ACK);day=i2c_receive_byte(ACK);

date=i2c_receive_byte(ACK); month=i2c_receive_byte(ACK);year=i2c_receive_byte(NO_ACK);i2c_stop();

_delay_ms(10); bcdtodecrtc();

}

void rtc_lcd(){lcd_goto(line1);lcd_putc((hour / 10) + 48);

lcd_putc((hour % 10) + 48);lcd_putc(58); //karakter ":"lcd_putc((minute / 10) + 48);


























































lcd_putc((minute % 10) + 48);lcd_putc(58);lcd_putc((second / 10) + 48);lcd_putc((second % 10) + 48);lcd_goto(line2);lcd_putc((date / 10) + 48);

lcd_putc((date % 10) + 48);lcd_putc(47); //karakter "/"lcd_putc((month / 10) + 48);lcd_putc((month % 10) + 48);lcd_putc(47);lcd_putc((year / 10) + 48);lcd_putc((year % 10) + 48);

}


DDRB=255; //LED OUTPUT

DDRC=255;}



lcd_goto(line1);lcd_puts(" Demo RTC ");lcd_goto(line2);lcd_puts(" DS1307");


while(1){

gettimertc();rtc_lcd();led=second;

_delay_ms(1000);

}}//===========================================

10.5. Percobaan-20: Aplikasi RTC (I2C) Bagian-2// program RTC_02.C// penulisan dan pembacaan RTC DS1307// dengan komunikasi I2C + beep setiap 30 detik

#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "stdlib.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "lcd_pc.c"#include "i2cman.c"

#define led PORTB



























































volatile unsigned char second,minute,hour,day,date,month,year;

char dec2bcd(char num){

return ((num/10 * 16) + (num % 10));

}

char bcd2dec(char num){

return ((num/16 * 10) + (num % 16));}

void dectobcdrtc(){

hour=dec2bcd(hour); minute=dec2bcd(minute);second=dec2bcd(second);date=dec2bcd(date);

month=dec2bcd(month);year=dec2bcd(year);}

void bcdtodecrtc(){

hour=bcd2dec(hour); minute=bcd2dec(minute);second=bcd2dec(second);date=bcd2dec(date);

month=bcd2dec(month);year=bcd2dec(year);

}

void beep(){

PORTA |= (1<<7); _delay_ms(10);PORTA &= ~(1<<7);//_delay_ms(100);

}

void gettimertc(){

i2c_start();i2c_transmit_byte(0xd0);

i2c_transmit_byte(0);i2c_start();i2c_transmit_byte(0xd1);second=i2c_receive_byte(ACK);

minute=i2c_receive_byte(ACK);hour=i2c_receive_byte(ACK);day=i2c_receive_byte(ACK);date=i2c_receive_byte(ACK);

month=i2c_receive_byte(ACK);year=i2c_receive_byte(NO_ACK);i2c_stop();

_delay_ms(10); bcdtodecrtc();

}

























































void rtc_lcd(){lcd_goto(line1);lcd_putc((hour / 10) + 48);lcd_putc((hour % 10) + 48);lcd_putc(58); //karakter ":"

lcd_putc((minute / 10) + 48);lcd_putc((minute % 10) + 48);lcd_putc(58);lcd_putc((second / 10) + 48);lcd_putc((second % 10) + 48);lcd_goto(line2);lcd_putc((date / 10) + 48);lcd_putc((date % 10) + 48);lcd_putc(47); //karakter "/"lcd_putc((month / 10) + 48);lcd_putc((month % 10) + 48);lcd_putc(47);lcd_putc((year / 10) + 48);

lcd_putc((year % 10) + 48);}


DDRB=255; //LED OUTPUTDDRA |= (1<<7);DDRC=255;

}

//==========================================program utamaint main()

{ init_devices();init_lcd();

lcd_goto(line1);lcd_puts(" Demo RTC ");lcd_goto(line2);lcd_puts(" DS1307");


while(1){

gettimertc();rtc_lcd();led=second;if ((second==0)||(second==30)) beep();

_delay_ms(1000);}

}//===========================================

10.6. Tentang Two-wire Serial EEPROM AT24C32/64

Fitur dari 2-wire (komunikasi TWI atau I2C) Serial EEPROM AT24C32/64 sebagai berikut...

Low-Voltage and Standard-Voltage Operationo 2.7 (VCC = 2.7V to 5.5V)
































































o 1.8 (VCC = 1.8V to 5.5V)

Low-Power Devices (ISB = 2 μA at 5.5V) Available

Internally Organized 4096 x 8 (32KB), 8192 x 8 (64 KB)

2-Wire Serial Interface

Schmitt Trigger, Filtered Inputs for Noise Suppression

Bidirectional Data Transfer Protocol 100 kHz (1.8V, 2.5V, 2.7V) and 400 kHz (5V) Clock Rate

Write Protect Pin for Hardware Data Protection

32-Byte Page Write Mode (Partial Page Writes Allowed)

Self-Timed Write Cycle (10 ms max)

High Reliability

o Endurance: 1 Million Write Cycles

o Data Retention: 100 Years

Automotive Grade and Extended Temperature Devices Available

Diagram pin beserta keterangan pin-nya ditunjukkan pada Gambar 51. Sedangkan diagram blok-nya

ditunjukkan pada Gambar 52. Pin A0 – A2 digunakan untuk menentukan alamat dari divais

AT24C32/64 yang bersangkutan, bisa 8 macam alamat, dari 0 hingga 7. Untuk rangkaian, kaki ataupin SDA dan SCL dihubungkan ke 2 pin berbeda dari mikrokontroler yang bersangkutan,

komunikasi-nya sama seperti DS1307, yaitu menggunakan TWI atau I2C.

Gambar 51. Diagram Pin AT24C32/64

Jika pin atau kaki write protect dihubungkan ke GND, maka bekerja secara normal, bisa baca dan

tulis. Sedangkan jika dihubungkan ke Vcc, maka penulisan ke kuadran teratas (8/16K bit) dilarangatau tidak bisa.

Untuk pengalamat divais ini melalui program, gunakan rujukan yang ditunjukkan pada Gambar 53.

dengan format 4 bit awal selalu „1010‟ kemudian diikuti dengan 3 bit alamat divais dan 1 bit untuk

operasi pembacaan (R) atau penulisan (W). Jika pin R/W = 0, maka terjadi penulisan data.

































































Gambar 52. Diagram blok AT24C32/64

Gambar 53. Pengalamatan divais AT24C32/64

Berikut ini diberikan dua contoh program mengakses EEPROM. Percobaan pertama mengakses

EEPROM internal, dalam hal ini tidak diperlukan akses I2C, dan yang kedua mengakses EEPROM

eksternal yang membutuhkan protokol I2C.

10.7. Percobaan-21: Akses EEPROM Internal

// program EEPROM_INT.C// penulisan dan pembacaan EEPROM internal M16

#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "stdlib.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "lcd_pc.c"#include "eeprom.c"




























DDRB=255; //LED OUTPUTDDRC=255;

}


unsigned char tempeeprom;init_devices();init_lcd();led=0;lcd_goto(line1); //introduksi melalui LCDlcd_puts("Demo EEPROM");lcd_goto(line2);lcd_puts("Internal Mega16");

_delay_ms(1000);

lcd_clrscr();

lcd_goto(line1);lcd_puts("tulis EEPROM");

writeeeprom(0,101); //tulis ke alamat 0x00 _delay_ms(1000);

lcd_goto(line1);lcd_puts("baca EEPROM...");tempeeprom=readeeprom(0); //baca dari alamat 0x00

_delay_ms(1000);

lcd_clrscr();

lcd_goto(line1);lcd_puts("hasilnya...");lcd_goto(line2);lcdbyte(tempeeprom); //tampilkan hasil baca ke LCDled=tempeeprom;

while(1);}//===========================================

10.8. Percobaan-22: Akses EEPROM Eksternal (I2C)// program EEPROM_EXT01.C// penulisan dan pembacaan EEPROM eksternal// komunikasi I2C AT24C64

#define F_CPU 11059200UL#include "util/delay.h"#include "stdlib.h"#include "avr/io.h"#include "avr/pgmspace.h"#include "lcd_pc.c"#include "i2cman.c"#include "i2c_at24c64.c"

#define led PORTB#define tombol PIND

#define satu 2#define dua 3




























































DDRB=255; //LED OUTPUTDDRC=255;

}


unsigned char tempeeprom;init_devices();init_lcd();lcd_goto(line1);lcd_puts(" Demo EEPROM ");lcd_goto(line2);lcd_puts(" AT24C2");

_delay_ms(1000);

lcd_clrscr();

lcd_goto(line1);lcd_puts("tulis EEPROM");i2c_eeprom_write(0,202); //tulis ke alamat 0x00

_delay_ms(1000);

lcd_goto(line1);lcd_puts("baca EEPROM...");tempeeprom=i2c_eeprom_read(0); //baca dari alamat 0x00

_delay_ms(1000);

lcd_clrscr();

lcd_goto(line1);lcd_puts("hasilnya...");lcd_goto(line2);lcdbyte(tempeeprom); //tampilkan hasil baca ke LCDled=tempeeprom;

while(1);}//===========================================

Catatan:

Saran dan masukan untuk buku ini silahkan kirim email ke [email protected], terima kasih!

--- selesai ---











































Documents

Tutorial Avrstudio+Avrgcc