Medianya Mahasiswa ITB-MG
Menu
MIKROKONTROLER
Pengertian Mikrokontroler dan Fungsi Mikrokontroler. Teknologi di bidang komputer saat ini berkembang sedemikian rupa dengan sangat cepat. Dimulai dengan awal ditemukannya komputer yang berukuran sangat besar hingga perkembangannya dibuat komputer dengan ukuran yang lebih kecil dan slim sehingga dapat dibawa kemana-mana. Selain itu, untuk keperluan tertentu dibuat juga sebuah komputer dengan ukuran yang minimalis dan lebih portabel yaitu mikrokontroler.
Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil yang dikemas dalam bentuk chip berupa IC (Integrated Circuit) dan dirancang untuk melakukan tugas atau operasi tertentu seperti menerima sinyal input, mengolahnya, kemudian memberikan sinyal output sesuai dengan program yang telah diisikan ke mikrokontroler tersebut. Pada umumnya, sinyal input mikrokontroler berasal dari sensor yang merupakan informasi dari lingkungan sedangkan sinyal output ditujukan kepada aktuator yang dapat melakukan suatu tindakan ke lingkungan. Dengan demikian maka secara sederhana mikrokontroler dapat diasumsikan ibarat sebuah otak yang terdapat pada suatu perangkat dan memiliki kemampuan berinteraksi dengan lingkungan.
Pada dasarnya, pengendali mikro yang dalam bahasa Inggris disebut dengan Microcontroller ini terdiri dari satu atau lebih inti prosesor (CPU), memory (RAM dan ROM), serta perangkat INPUT dan OUTPUT (I/O) yang dapat diprogram. Walaupun mirip dengan komputer namun kecepatan pengolahan data pada mikrokontroler lebih rendah jika dibandingkan dengan komputer atau PC. Kecepatan pengolahan data mikrokontroler umumnya berkisar antara 1 – 16 MHz yang tentu lebih rendah dibandingkan komputer atau PC saat ini yang telah mencapai kecepatan hingga orde GHz. Begitu juga dengan kapasitas memory (RAM dan ROM) yang hanya berkisar pada orde Kbytes.
Meskipun kecepatan pengolahan data dan kapasitas memori yang dimiliki jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan komputer atau PC, namun kemampuan mikrokontroler sudah cukup untuk dapat digunakan pada banyak aplikasi terutama karena bentuk ukuran mikrokontroler yang lebih sederhana. Mikrokontroler sering digunakan pada aplikasi sistem dan perangkat yang tidak terlalu kompleks dan tidak memerlukan komputasi tinggi. Beberapa contoh mikrokontroler seperti mikrokontroler avr, mikrkontroler arduino, mikrokontroler atmega328 dan masih banyak yang lainnya.
FUNGSI MIKROKONTROLER
Pada umumnya, suatu perangkat atau sistem yang menggunakan mikrokontroler sebagai pengolah data disebut sebagai embedded system atau dedicated system. Embedded system adalah suatu pengendali yang tertanam pada sistem atau perangkat, sedangkan dedicated system adalah pengendali suatu sistem yang dimaksudkan hanya untuk fungsi tertentu. Sebagai contoh, printer adalah suatu embedded system karena terdapat mikrokontroler di dalamnya sebagai pengendali dan juga dedicated system karena fungsi pengendali tersebut hanya untuk menerima data dan mencetaknya.
Mikrokontroler memiliki beberapa fungsi diantaranya yaitu :
Secara struktural, isi di dalam mikrokontroler berbentuk seperti pada gambar di bawah ini. Ada beberapa perangkat yang seringkali kita temukan pada komputer, seperti CPU, port I/O, dan lain sebagainya.
Di dalam sebuah mikrokontroler terdapat beberapa bagian penyusun penting, berikut rincinya.
CPU adalah otak mikrokontroler. CPU bertanggung jawab untuk mengambil instruksi (fetch), menerjemahkannya (decode), lalu akhirnya dieksekusi (execute). CPU menghubungkan setiap bagian dari mikrokontroler ke dalam satu sistem. Fungsi utama CPU adalah mengambil dan mendekode instruksi. Instruksi yang diambil dari memori program harus diterjemahkan atau melakukan decode oleh CPU tersebut.
Fungsi memori dalam mikrokontroler sama dengan mikroprosesor. Memori Ini digunakan untuk menyimpan data dan program. Sebuah mikrokontroler biasanya memiliki sejumlah RAM dan ROM (EEPROM, EPROM dan lain-lainnya) atau memori flash untuk menyimpan kode sumber program (source code program).
Port Input / Output paralel digunakan untuk mendorong atau menghubungkan berbagai perangkat seperti LCD, LED, printer, memori dan perangkat INPUT/OUTPUT lainnya ke mikrokontroler.
Port serial menyediakan berbagai antarmuka serial antara mikrokontroler dan periferal lain seperti port paralel.
Timer dan Counter adalah salah satu fungsi yang sangat berguna dari Mikrokontroler. Mikrokontroler mungkin memiliki lebih dari satu timer dan counter. Pengatur waktu (Timer) dan Penghitung (Counter) menyediakan semua fungsi pengaturan waktu dan penghitungan di dalam mikrokontroler. Operasi utama yang dilakukan di bagian ini adalah fungsi jam, modulasi, pembangkitan pulsa, pengukuran frekuensi, osilasi, dan lain sebagainya. Bagian ini juga dapat digunakan untuk menghitung pulsa eksternal.
Konverter ADC digunakan untuk mengubah sinyal analog ke bentuk digital. Sinyal input dalam konverter ini harus dalam bentuk analog (misalnya Output dari Sensor) sedangkan Output-nya dalam bentuk digital. Output digital dapat digunakan untuk berbagai aplikasi digital seperti layar digital pada Perangkat pengukuran.
Kontrol interupsi atau Interrupt Control digunakan untuk menyediakan interupsi (penundaan) untuk program kerja. Interrupt dapat berupa eksternal (diaktifkan dengan menggunakan pin interrupt) atau internal (dengan menggunakan instruksi interupsi selama pemrograman).
Beberapa Mikrokontroler yang hanya dapat digunakan untuk beberapa aplikasi khusus (misalnya sistem Robotika), pengontrol ini memiliki beberapa port tambahan untuk melakukan operasi khusus tersebut yang umumnya dinamakan dengan Blok Fungsi Khusus.
Sebuah mikrokontroler memiliki prinsip kerja tertentu agar fungsi-fungsi di dalamnya dapat bekerja dengan baik. Masing-masing perangkat sudah saling terintegrasi membentuk sistem kontrol. Lalu bagaimana cara kerja mikrokontroler?
Cara kerja mikrokontroler akan berjalan sesuai dengan program yang diisikan di dalamnya. ROM merupakan perangkat yang berfungsi menyimpan program-program tertentu untuk dijalankan nantinya.
Kemudian, isian program tersebut akan diinstruksikan oleh mikokontroler. Berbagai instruksi yang dimaksudkan seperti membaca, menghitung, atau mengubah nilai data tertentu menjadi bentuk lain.
Seperti yang sudah dijelaskan di awal, bahwa mikrokontroler memiliki kemiripan dengan komputer (PC). Hanya saja fungsi mikrokontroler adalah untuk menjalankan tugas tertentu yang tidak bisa dijalankan oleh komputer secara umum.
Berikut penjelasan singkatnya dari setiap jenis mikrokontroler dibawah ini.
Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) merupakan salah satu komponen yang umum digunakan pada bidang instrumentasi dan elektronika. AVR sendiri diambil dari nama Alf Egil Bogen dan Vegard Wollan yang merupakan penemu berkebangsaan Norwegia.
Dilengkapi dengan arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computing) memungkinkan AVR dapat menjalankan berbagai instruksi hanya 1 siklus, kecuali intruksi percabangan yang memerlukan 2 siklus.
AVR diproduksi oleh perusahaan bernama Atmel, dan kini sudah ada 10 kelas sebagai berikut.
Pada dasarnya masing-masing kelas di atas memiliki arsitektur dan instruksi yang hampir sama. Hanya saja berbeda dalam fungsinya, kapasitas memori, serta peripheral. Seri AVR yang paling banyak digunakan yaitu Attiny2313, mikrokontroler Atmega8535, mikrokontroler Arduino.
Selain AVR, Mikrokontroler PIC (Programmable Interface Controller, sekarang Programmable Intellegent Computer) menjadi salah satu yang paling banyak digunakan di pasar global.
PIC merupakan mikrokontroler keluaran Microchip Technology dan pertama kali dibuat pada tahun 1975. Kala itu, PIC digunakan bersama CPU 1600 untuk meringankan beban kerjanya.
Sama seperti AVR, PIC memiliki arsitektur RISC 8 bit. PIC juga memiliki beberapa fungsi yang mirip dengan CPU, seperti kalkulasi dan memori, serta sistem kerja menggunakan software (perangkat lunak).
Kita bisa membeli PIC secara kosongan yang selanjutnya diisi oleh program tertentu. Kita juga bisa membelinya dengan pra-pemrograman, sehingga dapat langsung melakukan pengunduhan dari kabel komputer. Dengan demikian, akan mengurangi biaya pengadaan alat-alat pemrograman.
Salah satu contoh seri PIC yaitu PIC 16F88.
Selanjutnya, ada MCS 51 yang merupakan produksi dari ATMEL (sama seperti AVR). MCS-51 dibuat dalam dua versi yaitu 40 kaki dan 20 kaki. Keduanya secara umum memiliki arsitektur yang sama. Perbedaan terdapat terutama pada bagian kapasitas memori-data, memori-program, dan jumlah pewaktu 16 bit.
ARM (Advanced RISC Machine, sebelumnya Acorn RISC Machine) adalah keluaran dari ARM Holding sebagai prosesor yang memiliki arsitektur RISC dengan set instruksi 32 bit.
Awalnya, ARM dikembangkan oleh Acorn Computers. Saat itu, pengembangan ARM difungsikan untuk Personal Computer (PC).
