 Komputer hadir dalam kehidupan manusia baru 50 tahun
terakhir, namun efeknya sangat besar dalam merubah kehidupan manusia, bahkan
melebihi penemuan manusia lainnya seperti radio, telepon, automobil, dan
televisi. Begitu banyak aplikasi memanfaatkan komputer, terutama dalam
pemanfaatan kemampuan chip mikroprosesor di dalamnya yang dapat melakukan
komputasi sangat cepat, dapat bekerja sendiri dengan diprogram, dan
dilengkapi memori untuk menyimpan begitu banyak data. Seiring dengan
perkembangan zaman, semakin luaslah kebutuhan akan kemampuan seperti yang
dimiliki oleh komputer, sehingga menyebabkan munculnya terobosan-terobosan
baru yang salah satunya adalah dibuatnya chip mikrokontroler.
Mikrokontroler
adalah single chip computer yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan
digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi kontrol. Mikrokontroler datang
dengan dua alasan utama, yang pertama adalah kebutuhan pasar (market need)
dan yang kedua adalah perkembangan teknologi baru. Yang dimaksud dengan
kebutuhan pasar adalah kebutuhan yang luas dari produk-produk elektronik akan
perangkat pintar sebagai pengontrol dan pemroses data. Sedangkan yang
dimaksud dengan perkembangan teknologi baru adalah perkembangan teknologi
semikonduktor yang memungkinkan pembuatan chip dengan kemampuan komputasi
yang sangat cepat, bentuk yang semakin mungil, dan harga yang semakin murah.
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:
- sistem elektronik akan
menjadi lebih ringkas,
- rancang bangun sistem
elektronik dapat dilakukan lebih cepat karena sebagian besar sistem
merupakan perangkat lunak yang mudah dimodifikasi,
- 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 danreset, 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:
- prosesor, yaitu
mikrokontroler itu sendiri,
- rangkaian reset agar
mikrokontroler dapat menjalankan program mulai dari awal,
- rangkaian clock,
yang digunakan untuk memberi detak pada CPU,
- 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: AT90S 1200
Gambar: AT86RF 231
Gambar: ATMEGA 8535
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.
APLIKASI MIKROKONTROLER
Karena
kemampuannya yang tinggi, bentuknya yang kecil, konsumsi dayanya yang rendah,
dan harga yang murah maka mikrokontroler begitu banyak digunakan di dunia.
Mikrokontroler digunakan mulai dari mainan anak-anak, perangkat elektronik
rumah tangga, perangkat pendukung otomotif, peralatan industri, peralatan
telekomunikasi, peralatan medis dan kedokteran, sampai dengan pengendali
robot serta persenjataan militer.
Terdapat beberapa keunggulan yang diharapkan dari alat-alat yang berbasis
mikrokontroler (microcontroller-based solutions) :
·
Kehandalan
tinggi (high reliability) dan kemudahan integrasi dengan komponen lain (high
degree of integration)
·
Ukuran
yang semakin dapat diperkecil (reduced in size)
·
Penggunaan
komponen dipersedikit (reduced component count) yang juga akan menyebabkan
biaya produksi dapat semakin ditekan (lower manufacturing cost)
·
Waktu
pembuatan lebih singkat (shorter development time) sehingga lebih cepat pula
dijual ke pasar sesuai kebutuhan (shorter time to market)
·
Konsumsi
daya yang rendah (lower power consumption)
PERKEMBANGAN MIKROKONTROLER
Karena
kebutuhan yang tinggi terhadap “chip-chip pintar” dengan berbagai
fasilitasnya, maka berbagai vendor juga berlomba untuk menawarkan
produk-produk mikrokontrolernya. Hal tersebut terjadi semenjak tahun
1970-an. Motorola mengeluarkan seri mikrokontroler 6800 yang terus
dikembangkan hingga sekarang menjadi 68HC05, 68HC08, 68HC11, 68HC12, dan 68HC16.
Zilog juga mengeluarkan seri mikroprosesor Z80-nya yang terkenal dan terus
dikembangkan hingga kini menjadi Z180 dan kemudian diadopsi juga oleh
mikroprosesor Rabbit. Intel mengeluarkan mikrokontrolernya yang populer di
dunia yaitu 8051, yang karena begitu populernya maka arsitektur 8051 tersebut
kemudian diadopsi oleh vendor lain seperti Phillips, Siemens, Atmel, dan
vendor-vendor lain dalam produk mikrokontroler mereka. Selain itu masih ada
mikrokontroler populer lainnya seperti Basic Stamps, PIC dari Microchip, MSP
430 dari Texas Instrument dan masih banyak lagi.
Selain
mikroprosesor dan mikrokontroler, sebenarnya telah bemunculan chip-chip
pintar lain seperti DSP prosesor dan Application Spesific Integrated Circuit
(ASIC). Di masa depan, chip-chip mungil berkemampuan sangat tinggi akan
mendominasi semua desain elektronik di dunia sehingga mampu memberikan
kemampuan komputasi yang tinggi serta meminimumkan jumlah komponen-komponen
konvensional.
|
Tidak ada komentar:
Posting Komentar