Pertanyaan seputar buku “Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroler”Questions about “Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroler” book

Seorang pembaca buku Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroler bertanya sebagai berikut:

1. Pada listing program jam digital yang sudah ada tombol (hal. 91), tolong jelaskan lebih lanjut tentang penggunaan dan perhitungan Timer 0 Mode 2 sehingga menghasilkan timer 1 detik yang akurat.
2. Tolong jelaskan lebih lanjut tentang cara kerja listing pengambilan data tombol (hal. 119).
3. Bagaimana cara menggunakan deklarasi variabel dalam listing berekstensi *.M51 seperti: ~byte, ~bit,~word, dan ~array?
4. Bagaimana cara menggunakan tool: virtual LCD, Tombol, MXLED, dalam simulator?
5. Nah, pertanyaan selanjutnya mungkin tidak berhubungan dengan buku, namun masih seputar mikrokontroler. Bagaimana membuat 1 tombol menjadi 2 fungsi? Misalnya kita pasang tombol pada P3.0. Jika ditekan 1x maka akan menjalankan subprogram A dan jika ditekan 2x akan menjalankan subprogram B.
6. Mas, saya mencoba membuat rangkaian PCB jam dan saya memasukan listing program debouncing 2.HEX. Hasilnya memang berjalan dengan sempurna. Tapi saat tombol pengubah menit atau jam ditekan, 7 segment tidak langsung berubah angkanya tapi menunggu dulu program menyelesaikan hitungan menit. Bagaimana cara agar langsung berubah?

Dan inilah jawabannya:

1. Timer 1 detik yang akurat.

   Sebenarnya keterangan di buku sudah cukup jelas. Pertama, kristal yang digunakan adalah 11,0592MHz. Dengan demikian kecepatan siklus mesin adalah 921,6KHz (11,0592MHz/12). Kedua, TH0 diisi #0, yang artinya interupsi timer0 akan dipanggil setiap 256 siklus mesin. Ingat bahwa TH=256-interval atau interval=256-TH. Dengan demikian interval pemanggilan adalah 256 siklus mesin.

   Dari kedua data tadi kita bisa menghitung kecepatan pemanggilan terhadap interupsi timer0 adalah 3600Hz (921,6KHz/256). Nah, untuk memperoleh 1 detik, kita harus membagi lagi interval ini dengan 3600. Jadi kita melakukannya dengan dua tingkatan, yaitu dibagi dengan 225 (3600/225=16), kemudian kita bisa langsung membagi hasilnya dengan 16 untuk memperoleh frekuensi 1 Hz. Akan tetapi karena kita membutuhkan frekuensi 2 Hz untuk mengatur kedipan titik, maka kita tidak membagi dengan 16 tetapi dengan 8.

   Frekuensi 1 Hz diperoleh dengan flip-flop yang merupakan pembagi 2. Flip-flop ini diperoleh dengan menggunakan perintah cpl pada sebuah bendera (Bendera1Detik). Semoga cukup jelas.

   Kembali ke atas

2. Teknik mengambil data tombol dengan debouncing.

   Potongan program tersebut akan mengambil data beberapa tombol secara bersamaan dan telah dilakukan debouncing. Jadi kita bisa menggunakan sembarang tombol dan tidak perlu kuatir dengan yang namanya bounce. Cara menggunakannya tinggal dipanggil saja nama prosedurnya, yaitu “AmbilTombol”.

   Setelah pemanggilan terhadap prosedur ini, maka Acc akan berisi data tombol. Sebagai contoh, jika tombol dipasang pada bit0 dan bit1, maka setelah pemanggilan prosedur ini, A akan berisi 0 jika tidak ada tombol yang ditekan, 1 jika tombol pada bit0 saja yang ditekan, 2 jika tombol pada bit1 saja yang ditekan, dan 3 jika kedua tombol ditekan.

   Tentu saja nilai yang dihasilkan tergantung di mana saja tombol dipasang. Kita tinggal melihat pada nilai bitnya. Bit0 bernilai 1 dan bit2 bernilai 2. Tentang bagaimana hal itu terjadi, coba perhatikan pada flowchart yang disertakan. Pelajari baik-baik flowchart tersebut. Semoga cukup jelas.

   Kembali ke atas

3. Alokasi memori untuk variabel dengan teknik yang memudahkan jika terjadi perubahan.

   Variabel ~byte, ~bit, ~word, dan ~array adalah cara yang relatif mudah untuk mengatur lokasi memory dibanding dengan mengatur lokasi memori dengan cara seperti:

     Buffer  equ 8  ;misalkan butuh 4 byte
     Angka   equ 12
     Puluhan equ 13
     Satuan  equ 14

   Akan lebih mudah jika kita menggunakan:

     ~Array 4 Buffer
     ~byte Angka Puluhan Satuan

   Dengan cara yang kedua, kita akan menempatkan Buffer pada lokasi 8, Angka pada lokasi 12, Puluhan pada lokasi 13, dan Satuan pada lokasi 14. Dan secara otomatis akan ada sebuah konstanta yang menyimpan posisi tertinggi dari lokasi memori yang tidak digunakan. Pada posisi inilah sebaiknya stack disimpan untuk inisiasinya. Konstanta ini diberi nama SaveStack. Dengan demikian, kita bisa menginisiasi stack dengan:

     mov SP,#SaveStack

   dan itu akan sama artinya dengan:

     mov SP,#14

   karena lokasi tertinggi yang digunakan adalah 14.

   Jika kita menggunakan cara yang pertama dan kita hendak mengubah kebutuhan memori untuk Buffer menjadi hanya 2 byte, kita akan mengaturnya menjadi:

     Buffer  equ 8
     Angka   equ 10
     Puluhan equ 11
     Satuan  equ 12

   dan pada inisiasi stack menjadi:

     mov SP,#12

   Nah, kita harus mengubah semua angka pada pengaturan lokasi memorinya. Tapi jika kita menggunakan cara yang kedua, maka kita cukup mengganti bilangan 4 menjadi 2 pada deklarasi ~array seperti:

     ~Array 2 Buffer
     ~byte Angka Puluhan Satuan

   atau karena Buffer hanya membutuhkan 2 byte, maka kita bisa menggantinya dengan tipe ~word seperti:

     ~word Buffer
     ~byte Angka Puluhan Satuan

   Perhatikan bahwa kita hanya mengubah bagian deklarasi Buffer dan tidak ada bagian lain yang kita ubah.

   Sedangkan variabel ~bit merupakan variabel berukuran 1 bit yang ditempatkan pada lokasi 20H.0 hingga 3FH.7.

   Penempatan semua variabel tersebut selalu mencari lokasi terbawah yang masih kosong dimulai dari alamat 8 (default) atau bisa dipindah ke posisi tertentu menggunakan ~basequ.

   Dan sebenarnya tentang ini juga sudah ada di lampiran pada buku. Semoga cukup jelas.

   Kembali ke atas

4. “Virtual LCD” (Simulasi LCD), “MXLED” (Simulasi Matriks LED), dan “Tombol” (Simulasi tombol dengan keyboard).

   • “Virtual LCD” bisa digunakan untuk percobaan yang membutuhkan tampilan karakter yang cukup banyak. Simulasi ini bisa dihubungkan dengan rangkaian nyata menggunakan koneksi serial. Lihat Bab 19 buku “Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroler”. Akan tetapi simulasi ini juga bisa digunakan dari simulator dengan “Link Message”. Untuk melakukan hal tersebut, pilih Com yang digunakan berupa “Message”. Jika Data penekanan tombol keyboard hendak dikirim ke simulator melalui komunikasi serial (diterima di SBUF), maka “Message yang dikirim” harus diisi dengan 1035. Sedangkan jika data diinginkan untuk diterima oleh port, maka “Message yang dikirim” adalah 1034 dan “lParam yang dikirim” diisi dengan nomor port, yaitu 0, 1, 2, atau 3. Disamping itu “Handle” harus mengarah ke simulator yang aktif. Kita bisa menggunakan tombol “Capture Handle” kemudian klik pada jendela simulator yang dituju. Selain melakukan pengaturan pada “Virtual LCD”, port simulator juga harus disesuaikan. Jika simulator ingin mengirimkan data ke “Virtual LCD” melalui simulasi serial, maka Com harus menggunakan “Message” dan mengatur “Handle” agar mengarah ke “Virtual LCD” yang dituju dengan “Message yang dikirim” berupa WM_USER (1024). Sedangkan jika simulator hendak mengirim datanya melalui port, maka kita harus mengatur port untuk di “Link Message” ke arah “Virtual LCD” tersebut.
   • “MXLED” merupakan simulasi Matriks LED. Simulasi ini juga menerima data melalui “Link Message” dari pengaturan port pada simulator. Karena penjelasannya agak panjang, maka saya tempatkan pada post tersendiri yaitu di Menampilkan Gambar pada LED Matriks Menggunakan Simulator.
   • Untuk “Tombol”, jika pengaturan port pada simulator menggunakan “Link Message”, maka penekanan keyboard pada “Tombol” akan dikirim ke simulator. “Tombol” sendiri tidak membutuhkan pengaturan, karena secara otomatis dia akan mencari simulator yang sedang aktif.

   Kembali ke atas

5. Satu tombol untuk banyak fungsi.

   Pemrograman tombol yang seperti itu membutuhkan pewaktuan yang cukup teliti. Pertama adalah melakukan pengecekkan apakah tombol ditekan atau tidak. Jika ya, maka dimulailah proses pendeteksian tombol.

   Pendeteksian tombol ini pada dasarnya adalah sama dengan debouncing lainnya, yaitu menunggu sampai tombol dilepas lagi, tapi jika tombol telah dilepas tidak langsung menganggap bahwa tombol telah dilepas. Ada sebuah waktu minimum sehingga tombol yang telah dilepas benar-benar dianggap telah dilepas. Jika waktu tersebut tidak tercapai, maka penekanan tombol berikutnya masih akan dianggap sebagai bagian dari penekanan tombol sebelumnya.

   Sekarang jika tombol telah memenuhi syarat untuk dianggap telah dilepas, artinya waktu tunggu minimum (debouncing timeout) terlampaui. Program tidak langsung melakukan aksi tertentu tetapi hanya menaikkan variabel yang menyatakan jumlah penekanan tombol, kemudian menunggu lagi adanya penekanan tombol berikutnya. Hal ini dilakukan dengan membuat bendera yang menyatakan bahwa program sedang menunggu penekanan tombol lagi. Waktu tunggu ini sekarang kita sebut sebagai “next press timeout”. Jika tombol ditekan lagi sebelum waktu tunggu terlampaui, maka penekanan tersebut hanya akan menaikkan perhitungan jumlah penekanan. Program hanya akan memproses data penekanan tombol hanya jika “next press timeout” terlampaui.

   Anda bisa mendownload program contoh yang merupakan penghitung dua digit 0 – 99. Port0 digunakan untuk mengirimkan data segment, Port1 untuk kendali digit, sedangkan Port3.0 digunakan sebagai tombol. Untuk menaikkan hitungan, kita harus menekan tombol sekali. Sedangkan untuk menurunkan hitungan, kita harus menekan tombol dua kali dengan interval yang cepat. Kita juga bisa langsung mencapai nilai 99 dengan cara menekan tombol empat kali dengan cepat. Sedangkan untuk lansung mengembalikan ke 0, maka kita harus menekan tombol tiga kali dengan cepat.

   Dari contoh ini, kita bisa menggunakan satu tombol untuk banyak aksi. Akan tetapi ingat, jika Anda membuat program dan ada fungsi yang dijalankan dengan cara menekan tombol secara cepat hingga sepuluh kali, bisa dipastikan akan tidak nyaman dalam penggunaannya 🙁

   Kembali ke atas

6. Revisi contoh program jam digital dengan tombol yang di debouncing.

   Setelah saya cek kembali, mamang ada yang kurang dan ada beberapa yang salah. Seharusnya pada MainLoop susunannya adalah seperti:

                 mov   R4,#NoMode     ;R4 =status mode
      MainLoop0: acall IsiBuffer
      MainLoop:  acall AmbilTombol

   Dan setiap selesai melakukan perubahan pada data baik menit ataupun jam, maka melompatnya adalah ke arah MainLoop0 dan bukan ke MainLoop. Selain itu, konstanta untuk penekanan tombol seharusnya adalah:

      S1ditekan   equ   00010000b ;aslinya =00001000b
      S2ditekan   equ   00100000b ;aslinya =00010000b
      S1S2ditekan equ   00110000b ;aslinya =00011000b

   Dan penyaringan tombol pada “AmbilTombol” seharusnya:

      AmbilTombol_:
                  mov   A,P3
                  cpl   a            ;pembalikan data
                  anl   A,#00110000b ;aslinya =00011000b
                  ret

   Kesalahan tersebut mengakibatkan pembacaan tombol menjadi keliru karena posisi tombol berada pada P3.4 dan P3.5 bukan pada P3.3 dan P3.4. Akan tetapi saya telah membuat versi revisinya dengan sedikit tambahan sehingga saat status mode berada pada ModeJam, maka digit jam akan dikedipkan. Demikian juga saat status mode berada pada ModeMenit, maka digit menit juga akan dikedipkan. Dengan demikian pemakai tahu apa yang akan terjadi jika tombol ditekan. Listing program revisi bisa didownload di sini.

   Kembali ke atas

Yang bisa didownload dari post ini:

1. Contoh program satu tombol banyak fungsi
2. Revisi program Debouncing 2

A book reader Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroler asked as follows:

1. In the program listing of digital clock with button (p. 91), please explain more about the use and calculation of Timer 0 Mode 2 so as to produce an accurate timer of 1 second.
2. Please explain more about the workings of the listing of button data retrieval (p. 119).
3. How do I use a variable declaration in listing with *.M51 extension such: ~byte, ~bit, ~word, and ~array?
4. How to use the tool: Virtual LCD, Tombol, MXLED, in the simulator?
5. Well, the next question may not relate to the book, but still about a microcontroller. How to make one button so it has two functions? For example we put the button at P3.0. If pressed once it will execute subprogram A and if pressed twice it will execute subprogram B.
6. Mas, I tried to make the clock circuit on PCB and I filled it with the “debouncing 2.HEX” program. The result was running perfectly. But when the minutes or hours modifier button was pressed, the value on 7 segment did not changed directly but wait until the program completing one minutes. How to make changes instantly?

And here’s the answer:

1. Timer 1 sec accurate.

   Actually, the information in the book is clear enough. First, the crystal used was 11.0592 MHz. Thus the speed of the machine cycle is 921.6 KHz (11.0592 MHz/12). Second, TH0 filled #0, which means timer0 interrupt will be called every 256 cycles of the machine. Remember that TH=256-interval or interval=256-TH. Thus the calling interval is 256 machine cycles.

   From both the data above we can calculate the speed of the calling of timer0 interrupt is 3600Hz (921.6 KHz/256). Now, to obtain a second, we must divide this interval again by 3600. So we do this in two steps, which is divided by 225 (3600/225 = 16), then we can simply divide the result by 16 to obtain a frequency of 1Hz. However, because we need to set the frequency to 2Hz to make the blink of the point, then we do not divide by 16 but by 8.

   1Hz frequency is obtained with a flip-flop which is a 2 divider. Flip-flop is obtained by using the cpl command on a flag (Bendera1Detik). Hopefully quite clear.

   Back to top

2. Techniques to retrieve button data by debouncing.

   Pieces of the program will retrieve multiple keys concurrently and has been carried out debouncing. So we can use any key and do not have to worry about bounce. How to use it is just call the procedure, ie “AmbilTombol”.

   After a call to this procedure, Acc will contain the button data. For example, if the button mounted on the bit0 and bit1, then after calling this procedure, A will contain 0 if no keys are pressed, 1 if the button on bit0 is pressed, 2 if the button on bit1 is pressed, and 3 if both buttons are pressed.

   Of course, the resulting value depends on where the buttons are mounted. Just look at the value of bits. Bit0 is 1 and bit1 is 2. About how it happens, try to look at the included flowchart. Learn the flowchart carefully. Hopefully quite clear.

   Back to top

3. Memory allocation for variables with a technique that easy to make any modification.

   ~byte, ~bit, ~word, and ~array variable are the relatively easy way to set the location of memory compared with the set of memory locations in a way such as:

     Buffer  equ 8  ;4 byte
     Angka   equ 12
     Puluhan equ 13
     Satuan  equ 14

   It would be easier if we use:

     ~Array 4 Buffer
     ~byte Angka Puluhan Satuan

   With the second way, we will put the Buffer at location 8, the Angka at 12 locations, Puluhan on the location 13, and Satuan on the location 14. And automatically there will be a constant that holds the highest position of the memory location that is not used. In this position should be stored for stack initiation. The constant is named SaveStack. Thus, we can initiate the stack with:

     mov SP,#SaveStack

   and it would have the same meaning with:

     mov SP,#14

   because the highest location used is 14.

   If we use the first way and we want to change the memory requirement for the buffer to be only 2 bytes, we will set it to:

     Buffer  equ 8
     Angka   equ 10
     Puluhan equ 11
     Satuan  equ 12

   and the stack initiation becomes:

     mov SP,#12

   Well, we have to change all the numbers in its memory location setting. But if we use the second way, then we simply replace the number 4 to 2 in the ~array declaration such as:

     ~Array 2 Buffer
     ~byte Angka Puluhan Satuan

   or because the Buffer only requires 2 bytes, then we can replace it with the ~word type such as:

     ~word Buffer
     ~byte Angka Puluhan Satuan

   Note that we only change the Buffer declaration and no other parts that we change.

   While the variable ~bit is a 1-bit variable that is placed on location 20H.0 to 3FH.7.

   Placement of all these variables will always find a lowest location that is still unused starting from address 8 (the default) or can be moved to a specific position using ~basequ.

   And the explanation about this is already in the appendix of the book. Hopefully quite clear.

   Back to top

4. “Virtual LCD” (LCD simulation), “MXLED” (LED Matrix simulation), and “Tombol” (Button simulation using keyboard).

   • “Virtual LCD” can be used for experiments that require a lot of character display. This simulation can be linked with the real circuit using a serial connection. See Chapter 19 of “Easy and Fun Learning Microcontroller”. However, these simulations can also be used from the simulator with “Link Message”. To do this, select used Com to “Message”. If data about the keyboard keystrokes are sent to the simulator via the serial communication (received in SBUF), the “Message to send” must be filled by 1035. Whereas if the data desired to be received by the port, then the “Message to send” is 1034 and “lParam to send” filled with the port number, ie 0, 1, 2, or 3. Besides, “Handle” should point to the active simulator. We can use the “Capture Handle” then click on the window of the target simulator. In addition to settings on the “Virtual LCD”, simulator port must also be adjusted. If the simulator wants to send data to the “Virtual LCD” through a serial communication simulations, the Com should use the “Message” and set “Handle” to point to the desired “Virtual LCD” with “Message to send” in the form WM_USER (1024). Meanwhile, if the simulator was about to send its data through a port, then we have to set the port to use “Link Message” directed to the “Virtual LCD”.
   • “MXLED” is a LED matrix simulation. This simulation also receive data through the “Link Message” from the port settings on the simulator. Because the explanation rather long, so I put in a separate post that is in the Showing Images on LED Matrix using Simulator.
   • For “Tombol”, if the port settings on the simulator using the “Link Message”, then the keyboard keystrokes on the “Tombol” will be sent to the simulator. “Tombol” itself does not require setting, because automatically it will find the current simulator.

   Back to top

5. One button for many functions.

   Such buttons programming requires a fairly precission timing. The first is to check whether the button is pressed or not. If yes, then the process of button detection began.

   The detection of this button is basically the same as other debouncing techniques, ie wait until the button is released again, but if the button has been released does not directly assume that the button has been released. There is a minimum time so that the button has been released is really considered to has been released. If time is not reached, then the next keystrokes will still be considered as part of previous keystrokes.

   Now if the button is eligible to be considered to has been released, meaning that the minimum waiting time (timeout debouncing) exceeded. Program does not directly perform a certain action but simply increase the variable that stating the number of keystrokes, then wait the next keystroke again. This is done by creating a flag stating that the program is waiting for more key presses. This waiting period we now call the “next press timeout”. If the button is pressed again before the waiting time is exceeded, then the keystroke will only increase the calculation of the amount of keystrokes. The program will only process the button press data only when “next press timeout” is exceeded.

   You can download the example program which is a two-digit counter 0-99. Port0 used to transmit data segment, port1 to control digits, while Port3.0 used as a button. To increase the count, we must press the button once. As for decrease the count, we must press the button twice quickly. We can also directly reach a value of 99 by pressing the button four times quickly. As for the immediate return to 0, then we must press the button three times quickly.

   From this example, we can use one button for a lot of actions. But remember, if you create a program and there is a function executed by pressing the button quickly to ten times, can certainly be uncomfortable in their use 🙁

   Back to top

6. Revised example program of digital clock with buttons with debouncing.

   After I recheck, there are something missing and some were wrong. Should the MainLoop structure is like:

                 mov   R4,#NoMode     ;R4 =status mode
      MainLoop0: acall IsiBuffer
      MainLoop:  acall AmbilTombol

   And each finished making changes to the data either minutes or hours, then the jump is toward MainLoop0 and not to the MainLoop. In addition, the constants for key presses should be:

      S1ditekan   equ   00010000b ;original =00001000b
      S2ditekan   equ   00100000b ;original =00010000b
      S1S2ditekan equ   00110000b ;original =00011000b

   And the button filtering on “AmbilTombol” should:

      AmbilTombol_:
                  mov   A,P3
                  cpl   a            ;data inversion
                  anl   A,#00110000b ;original =00011000b
                  ret

   These errors resulted in a mistaken reading of the buttons because the buttons position are at P3.4 and P3.5 instead of P3.3 and P3.4. But I have made a revised version with a little addition so that when the status mode is on ModeJam, then the hours digit will be blinking. Similarly, when the status mode is on ModeMenit, then the minutes digit will also be blinking. Thus the user knows what will happen if the button is pressed. Revised program listing can be downloaded here.

   Back to top

Which can be downloaded from this post:

1. Examples of one button many function programs
2. “Debouncing 2” program revision