Mikrokontroler

Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah komputer mikro dalam satu chip tunggal. Mikrokontroler memadukan CPU, ROM, RWM, I/O paralel, I/O seri, counter-timer, dan rangkaian clock dalam satu chip seperti terlihat pada Gambar 2. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sebagai contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis. Ketika Anda sudah bisa melakukan hal itu maka Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel, dan sebagainya, dan Andapun bisa menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatis menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda.

Gambar: Blok Diagram Mikrokontroler

Sama halnya dengan mikroprosesor, mikrokontroler adalah piranti yang dirancang untuk kebutuhan umum. Fungsi utama dari mikrokontroler adalah mengontrol kerja mesin atau sistem menggunakan program yang disimpan pada sebuah ROM.

Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiah dapat disebut sebagai “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.

Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote control, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan desain menggunakan mikroprosesor memori dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka:

1. sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas,
2. rancang bangun sistem elektronik dapat dilakukan lebih cepat karena sebagian besar sistem merupakan perangkat lunak yang mudah dimodifikasi,
3. gangguan yang terjadi lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.

Namun, mikrokontroler tidak sepenuhnya dapat mereduksi komponen IC TTL dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran masukan dan keluaran (I/O). Dengan kata lain, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler telah mengandung beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital dan sebagainya hanya menggunakan sistem minimum yang sederhana.

Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimum paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler dapat beroperasi.

Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu sistem minimum mikrokontroler, software pemrograman dan kompiler, serta downloader. Yang dimaksud dengan sistem minimum adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya, sebuah sistem minimum mikrokontroler AVR memiliki prinsip dasar yang sama dan terdiri dari 4 bagian, yaitu:

1. prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri,
2. rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai dari awal,
3. rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU,
4. rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumberdaya.

Pada mikrokontroler jenis-jenis tertentu (misalnya AVR), poin 2 dan 3 sudah tersedia di dalam mikrokontroler tersebut dengan frekuensi yang telah diatur oleh produsen (umumnya 1MHz,2MHz,4MHz,dan 8MHz), sehingga pengguna tidak memerlukan rangkaian tambahan. Namun bila pengguna ingin merancang sistem dengan spesifikasi tertentu (misalnya komunikasi dengan PC atau handphone), maka pengguna harus menggunakan rangkaian clock yang sesuai dengan karakteristik PC atau HP tersebut, biasanya menggunakan kristal 11,0592 MHz, untuk menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan baud rate piranti yang dituju.

Keluarga AVR

Secara umum, mikrokontroler terbagi menjadi tiga keluarga besar yang ada di pasaran, yaitu: Keluarga MCS51, Keluarga AVR, dan Keluarga PIC. Setiap keluarga mempunyai ciri khas dan karakteriktik masing-masing. Dalam pelatihan kali ini akan dibahas Keluarga AVR.

Mikrokontroler Alv and Vegard’s Risc processor, atau sering disingkat AVR, merupakan mikrokontroler RISC 8 bit. Penggunaan teknologi RISC ini menyebabkan sebagian besar kode instruksi dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering digunakan dalam bidang elektronika dan instrumentasi.

AVR umumnya dapat dikelompokkan dalam empat kelas. Pada dasarnya perbedaan masing-masing kelas adalah pada memori, periferal, dan fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx.

Gambar: ATTiny 2313

Gambar: AT90S 1200

Gambar: AT86RF 231

Gambar: ATMEGA 8535

ATMEGA 8535/16/32

Merupakan mikrokontroler seri ATMEGA berbasis arsitektur AVR 8 bit. Secara fisik ketiga jenis mikrokontroler tersebut sama dan bisa digunakan pada sistem minimum yang sama pula. Perbedaan ketiga mikrokontroler tersebut adalah spesifikasi memori yang dibunakan. Berikut tabel perbandingan ketiga mikrokontroler tersebut.

Tabel: Perbandingan ATMEGA 8535, 16, dan 32

Gambar: Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMEGA 16, 32, dan 8535

ATTINY 2313

ATtiny2313 merupakan seri mikrokontroler dengan arsitektur AVR 8 bit. Walaupun memiliki arsitektur yang sama, ATTINY berbeda dari ATMEGA dari segi fitur dan memori. Bandingkan ATMEGA 8535 yang memiliki memori flash 8 KB dengan ATTINY 2313 yang hanya memiliki memoriflash sebesar 2 KB. Secara fitur, ATMEGA menyertakan fitur ADC dalam satu kemasan IC sedangkan ATTINY 2313 tidak memiliki fitur tersebut. Selain itu kecepatan maksimal ATTINY 2313 hanya sampai 8 MHz saja, berbeda dengan seri ATMEGA 16 yang sanggup hingga 16 MHz. Konfigurasi pin dari mikrokontrolerATTINY 2313 dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.

Gambar: Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATtiny2313