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