Mikrokontroler 8051

Introduksi

Seperti pada pembahasan sebelumnya, mikrokontroler keluarga intel MCS-51 memiliki berbagai macam device dan versi. Umumnya anggota keluarga MCS-51 juga disebut sebagai mikrokontroler 8051.

Berikut dibawah ini fitur penting yang dimiliki mikrokontroler 8051:
• MCS-51 merupakan mikrokontoler Intel keluarga 8-bit yang didesain dengan teknologi HMOS.
• Frekuensi operasi 12 Mhz tersedia dalam versi ROM/EPROM/EEPROM.
• 64K memori program dan 64K memori data yang terpisah
• Tersedia intruksi perkalian (MUL) dan pembagian (DIV)
• Mempunyai prosesor boolean dan mendukung operasi bitwise
• Juga tersedia dalam versi CHMOS
• 32 saluran I/O yang bisa digunakan baik sebagai empat port 8-bit atau 32 I/O
• 16-bit bus alamat yang termutipleksi dengan Port 1 dan Port 2. Port 0 juga sebagai bus data

Arsitektur MCS-51

Diagram blok mikrokontroler 8051 ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Diagram blok mikrokontroler 8051

Istilah ‘8051’ disini mengacu kepada anggota keluarga MCS-51. Blok fungsional mikrokontoler 8051 terdiri dari ALU, unit kendali dan pewaktu, RAM/EPROM/ROM, register, latch dan driver untuk port P0, P1, P2 dan P3. Setiap blok fungsional tersebut didiskusikan berikut ini

ALU

ALU 8051 menampilkan operasi aritmatik dan logika pada operand 8-bit. Latch adalah register yang mendapatkan keluaran dari ALU. Selain memiliki operasi penambahan (ADD) dan pengurangan (SUB) 8051 juga memiliki operasi perkalian (MUL) dan pembagian (DIV).

Tiap operasi logika bersangkutan dengan gerbang-gerbang digital didalamnya yang memungkinkan operasi NOT, OR, NOT dan XOR.

Prosesor boolean

Mikrokontroler 8051 memiliki sebuah Prosesor Boolean terpisah yang terintegrasi langsung dengan mikrokontoler tersebut. Prosesor boolean ini memiliki set instruksi sendiri, latch, dan bit RAM yang dapat dialamati. Flag carry tersedia sebagai akumulator. Intruksi pemanipulasian bit menampilkan operasi-operasi seperti bit komplemen, set bit, dan penghapusan bit. Terdapat juga instruksi pengkondisian, seperti JUMP, IF, BIT, SET, dsb.

Selain itu pula mikrokontroler ini juga mendukung operasi logika AND, OR. Hasil dari operasi logika tersimpan pada bit carry yang mana bekerja sebgai akumulator.

Memori data dan program

Mikrokontroler 8051 memiliki memori program dan memori data yang terpisah. Code program biasanya tersimpan pada ROM/EPROM. Storage program adalah salah satu faktor yang membedakan antara anggota keluarga 8051 yang satu dengan yang lainnya. Memori program dari 80C51 adalah 4K ROM, sedangkan memori program 80C52 adalah 8K ROM. 87C51 memiliki program memori ‘EPROM’ sebesar 4K.

Memori data bisa berupa RAM internal dan RAM eksternal. Contoh yang memiliki RAM internal adalah 80C51 yang berkapasitas 128 byte. Beberapa lokasi internal RAM yang juga digunakan untuk pengendalian operasi periperal seperti pewaktu/pencacah, port serial, interupsi, dsb disebut sebagai SFR (Spesial Function Register). Ruang RAM eksternal dapat terakses dalam hampir semua anggota 8051. Untuk mengakses RAM eksternal digunakan alamat 16-bit. Bus alamat (Port 0) dan bus alamat-data (Port2) yang menahan alamat ini. Orde byte yang lebih rendah dari bus alamat-data merupakan waktu temultipleksi. Sedangkan multipleksi mengurangi jumlah pin, dan juga mengurangi kecepatan dari akses memori. Hal ini yang mennjadi alasan mengapa akses memori data eksternal selalu lebih lambat dibanding dengan pengaksesan RAM internal. Selanjutnya untuk mengakses memori eksternal kita memerlukan load pointer data yang mana membutuhkan instruksi ekstra.

Osilator

semua anggota keluarga 8051 menggunakan kristal eksternal sebagai fungsi osilator. Frekuensi operasi bisa tergantung kepada device itu sendiri. Data sheet device bisa dijadikan rujukan untuk melihat frekuensi operasi yang sesuai dan mendukung device-device yang akan digunakan. Sebagai contoh 80C51 beroperasi pada frekuensi 12 MHz. Tetapi itu tidak menjadi suatu patokan yang tetap karena pada kenyataannya banyak juga user menggunakan kristal 11,059 MHz.

Selain itu masih banyak lagi device yang berjalan pada frekuensi dibawah atau diatas 12 MHz. Frekuensi ringan yang lebih rendah memperkenankan pewaktu membangkitkan frekuensi klok untuk pengoperasian serial port.

Kendali dan pewaktuan

Keseluruhan operasi mikrokontroler 8051 singkron dengan klok. Segala yang terjadi didalam mikrokontroler tersebut selangkah dengan klok. Terlepas dari pewaktuan internal, untuk mengakses device diluar chip terdapat pula fitur seperti pengendali sinyal ALE, PSEN dan RD, WR yang dibangkitkan oleh unit pewatuan dan kendali.

Sinyal-sinyal ini akan dibahas pada sesi selanjutnya.