-
TF-PIC-1 1
PENGANTAR MIKROKONTROLER
A. Apakah Mikrokontroler Itu? Anda mungkin sudah tidak asing
lagi dengan istilah mikrokontroler. Mikrokontroller sangat berbeda
dengan mikroprosesor. Mikroprosesor merupakan chip IC yang
mempunyai fungsi serbaguna layaknya sebuah komputer. Akan tetapi
mikroprosesor memerlukan beberapa chip komponen tambahan agar bisa
melakukan beberapa tugas yang berbeda, oleh karenanya ukuran dari
sebuah sistem yang menggunakan mikroprosesor menjadi lebih besar
dan tentunya lebih mahal seperti yang anda lihat pada komputer.
Mikrokontroller adalah sebuah chip IC yang didalamnya sudah
terdapat beberapa komponen pendukung seperti yang terdapat pada
mikroprosesor seperti CPU, RAM, ROM, port I/O, Timer, Counter dan
mungkin masih ada lagi tambahan komponen komponen yang lain.
Mikrokontroler saat ini mudah sekali ditemukan di beberapa
peralatan canggih misalnya Mesin cuci, Handphone, DVD Player, MP3
Player, Microwave, Remote televisi, Kalkulator, Kamus elektronik
dan masih banyak lagi. Berikut adalah beberapa hal penting tentang
mikrokontroler yang membedakannya dengan mikroprosesor: 1.
Embedded, Mikrokontroler sering disebut dengan
Embedded Controller karena semua komponen pendukungnya sudah
tertanam dan terintegrasi didalamnya.
2. Dedicated, Mikrokontroler biasanya digunakan untuk
menjalankan tugas spesifik tertentu yang sudah ditentukan.
3. Low Power Devices, biasanya mikrokontroller membutuhkan daya
tidak lebih dari 50 miliwatt, biasanya cukup dioperasikan
menggunakan battery kecil.
4. Small and Low Cost, Karena komponen pendukungnya sudah
terintegrasi dalam satu chip maka mikrokontroler ini
-
TF-PIC-1 2
cenderung mempunyai ukuran yang lebih kecil, praktis dan
tentunya murah harganya.
B. Bagian Bagian Mikrokontroler Mikrokontroler terdiri atas
beberapa bagian yang saling mendukung sehingga mikrokontroler dapat
melakukan tugas sesuai dengan program yang kita tanam didalamnya.
Bagian-bagian penyusun mikrokontroler pada umumnya adalah: 1. Unit
memori / Penyimpan Memori merupakan bagian dari mikrokontroler yang
berfungsi untuk menyimpan data. beberapa hal yang perlu
diperhatikan mengenai memori, yaitu alamat (Lokasi) memori, data
dan jalur kendali. Alamat memori adalah lokasi tempat suatu data
berada. Data adalah isi dari memori yang di akses, sedangkan jalur
kendali adalah jalur yang berisi perintah CPU, apakah suatu lokasi
memori akan di baca atau akan di tulis
Gambar 1.1 Blok Diagram Memori
-
TF-PIC-1 3
2. CPU (Control Processing Unit) CPU merupakan otak dari
mikrokontroler yang akan melakukan tugas mengambil instruksi,
melakukan decode, dan mengeksekusi instruksi. Instruksi-instruksi
dalam bahasa assembly terdiri atas opcode dan operan. Opcode
menyatakan proses yang harus dilakukan mikrokontroler. Sedangkan
operan adalah bagian yang dioperasikan pada aritmatika maupun
logika. Agar mikrokontroler dapat mengerti perintah opcode, maka
instruksi harus diterjemahkan ke dalam urutan biner dengan kode 0
dan 1. Tugas untuk menterjemahkan instruksi dari bahasa asembly ke
bahasa mesin (bahasa yang di mengerti oleh mikrokontroler)
dilakukan oleh translator (software assembler atau compiler). CPU
akan memimpin dan mengkoordinasi proses kerja dari mikrokontroler
dengan bagian bagian lain. Selain itu CPU juga mampu melakukan
tugas aritmatika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian,
karena pada CPU terdapat bagian yang disebut ALU (Arithmatic
Logical Unit). Hasil dari operasi aritmatik tersebut disimpan dalam
sebuah memori yang terletak didalam CPU yang disebut dengan
Register.
Gambar 1.2 Blok Diagram CPU
-
TF-PIC-1 4
3. BUS
Gambar 1.3 Koneksi CPU dan Memori Menggunakan Sistem Bus
Secara fisik bentuk bus ini adalah sekelompok group yang
biasanya berisi 8 atau 16 jalur yang menghubungkan CPU dengan
bagian bagian lain dari mikrokontroler. Ada dua macam tipe bus,
yaitu Data Bus dan Address Bus. Data Bus adalah lebar data yang
digunakan biasanya 8 bit sedangkan Address Bus adalah Alamat memori
yang akan dibaca atau ditulis. Pengendalian aliran data yang
melalui bus dilakukan oleh CPU melalui jalur kendali (Control
Line). 4. Unit Input Output Tempat untuk unit input output ini
sering kita sebut dengan istilah Port. Ada beberapa tipe port yaitu
input, output dan bidirectional. Port ini berfungsi untuk
komunikasi dengan dunia luar. Yang perlu diperhatikan dalam
penggunaan port adalah port mana yang mau kita gunakan, apakah port
tersebut digunakan untuk mengirim data atau menerima data. Port ini
biasa disebut port I/O saja. Port I/O di satu sisi terhubung ke bus
data dan di sisi lain terhubung ke pin-pin pada mikrokontroler.
Biasanya, pada pin-pin I/O terdapat buffer untuk melindungi port
dari input luar yang berlebihan.
-
TF-PIC-1 5
Gambar 1.4 Unit I/O Blok Diagram 5. Unit Komunikasi Serial
Setelah perangkat luar kita hubungkan dalam sebuah bus, berikutnya
yang perlu kita tentukan adalah metode komunikasi dengan perangkat
luar tersebut. Salah satu metode komunikasi yang paling banyak
digunakan adalah komunikasi serial. Hanya perlu tiga buah jalur
untuk menghubungkan perangkat luar dengan metode komunikasi serial
yaitu jalur penerima, jalur pengirim dan jalur referensi atau
ground. Setiap metode komunikasi yang digunakan harus tunduk pada
aturan umum yang berlaku termasuk juga metode komunikasi serial
ini. Aturan ini sering kita sebut dengan Protocol.
Gambar 1.5 Unit Serial
-
TF-PIC-1 6
6. Pembangkit Clock Osilator Rangkaian osilator yang dibutuhkan
oleh mikrokontroler menyediakan clock bagi mikrokontroler. Clock
tersebut digunakan oleh mikrokontroler agar mikrokontroler dapat
mengeksekusi instruksi program secara serempak (sinkron). Frekuensi
clock yang dibangkitkan oleh osilator akan menentukan waktu yang
diperlukan mikrokontroler untuk mengeksekusi instruksi. 7. Unit
Timer/Counter Mikrokontroler juga dilengkapi dengan
pewaktu/pencacah (timer/counter). Timer tersebut digunakan untuk
keperluan menghasilkan delay, mencacah pulsa, mengetahui keberadaan
proses yang sedang berlangsung dan sebagainya.
Gambar 1.6 Unit Timer / Conter 8. Unit Watchdog Seringkali kita
menemui sistem mikrokontroller kita berhenti secara tiba-tiba,
istilah yang terkenal adalah hang/stuck. Biasanya diakibatkan oleh
interferensi dengan sinyal sinyal pengganggu yang kebanyakan
terjadi di industri. Disinilah peran dari watchdog diperlukan,
Watchdog diperlukan apabila kita ingin mereset mikrokontroler
secara software tanpa harus menekan tombol reset yang disediakan.
Sebenarnya watchdog adalah sebuah timer yang berdiri sendiri, dan
kita harus selalu meberikan nilai pada timer tersebut nol setiap
kali menjalankan program dengan benar. Apabila sistem terjadi stuck
maka timer ini akan menuju nilai maksimumnya yang mengakibatkan
watchdog ini aktif, sehingga membuat
-
TF-PIC-1 7
sistem kembali lagi menjalankan program dari awal seperti halnya
kalau kita menekan tombol reset.
Gambar 1.7 Unit Watchdog 9. Unit ADC Pada umumnya mikrokontroler
hanya bisa mengenal sinyal digital HIGH dan LOW, oleh karenanya
mikrokontroler model sekarang sudah dilengkapi dengan ADC yang
berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi kode kode digital.
Kemudian kode digital ini dikirim ke CPU untuk diolah. Dengan ADC
inilah mikrokontroler bisa dihubungkan dengan dunia analog.
Gambar 1.8 Unit ADC
10. Program Selain elemen-elemen yang telah disebutkan di atas,
mikrokontroler juga memerlukan suatu program agar dapat bekerja
sesuai dengan yang diinginkan. Program untuk mikrokontroler dapat
di tulis dengan berbagai bahasa, namun harus dikompilasi agar
mendapatkan hasil file eksekusi dengan ekstensi .HEX. File .HEX,
kemudian di download ke memori program pada mikrokontroler
menggunakan suatu alat yang disebut downloader / programmer.
-
TF-PIC-1 8
Bagian bagian mikrokontroler tersebut diatas biasanya terdapat
pada jenis mikrokontroler keluaran saat ini. Dari kesemua bagian
tersebut disusun dalam sebuah chip yang membentuk mikrokontroler.
Semua bagian tersebut bisa kita akses dari luar dengan perantara
kaki kaki pada mikrokontroler. Gambar 1.9 menunjukkan sebuah
mikrokontroler jika kita lihat dari bagian dalam. Secara
keseluruhan sebuah mikrokontroler bisa digambarkan dalam sebuah
blok diagram seperti pada gambar 1.10.
Gambar 1.9 Mikrokontroler tampak dari dalam
-
TF-PIC-1 9
Gambar 1.10 Blok Diagram Mikrokontroler