TUGAS MATA KULIAH
SISTEM MIKROKONTROLER
Paper Tentang :
"PENGERTIAN, KEGUNAAN KHUSUS, FASILITAS, SERTA PERANGKAT KERAS YANG DIHUBUNGKAN DAN RINCIAN TEKNIS OPERASI PADA SISTEM MIKROKONTROLER"
Disusun oleh :
Budris Ariwibowo (2214030026)
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITU TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
2016
PENGERTIAN, KEGUNAAN KHUSUS, FASILITAS, SERTA PERANGKAT KERAS YANG DIHUBUNGKAN DAN RINCIAN TEKNIS OPERASI PADA SISTEM MIKROKONTROLER
Budris Ariwibowo1
Mahasiswa Jurusan D3 Teknik Elektro1 , Dosen Pembimbing 2
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111
Telp (+62)31-5947280, 5946114, Fax. (+62)31-5946114
Email :
[email protected]
Paper Sistem Mikrokontroler
ABSTRAK
Mikrokontroler merupakan sebuah lompatan teknologi dari mikroprosesor dan mikro-komputer. Mikrokontroler diciptakan tidak hanya untuk memenuhi kebutuhan kalangan industri, namun juga untuk pembuatan alat-alat bantu yang lebih canggih. Kegunaan dari mikrokontroler adalah misal dalam bidang pengukuran jarak-jauh. Sehingga karena fasilitas dari mikrokontroler yang sangat kompleks jadi sangat membantu dalam melakukan sebuah penelitian yang baru.
Selain itu ada banyak macam-macam dari mikrokontroler seperti Intel, Maxim, Motorola, dan ATMEL, hingga yang sudah terbentuk menjadi sebuah sistem yang kompleks seperti Arduino. Adanya varian library yang mendukung didalam sebuah mikrokontroler dan perangkat keras lain yang bias dihubungkan dengan suatu sistem mikrokontroler ini akan menjadikan alasan untuk penggunaannya karena relatif yang tidak begitu sulit. Perlu diketahui juga, setiap detail dan teknis operasi dalam mikrokontroler mempunyai fungsi-fungsi tersendiri.
Kata Kunci : Kegunaan, Fasilitas dan Teknik Operasi
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali. Contoh aplikasi pada kendali motor, berperan seperti PLC, pengaturan pengapian, dan injeksi bahan bakar pada kendaraan bermotor atau alat mengukur suatu besaran, seperti suhu, tekanan, kelembaban dan lain-lain.
Mikrokontroler merupakan suatu alat elektronika digital yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan computer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.
Berbeda dengan sistem komputer yang bisa menangani berbagai macam program aplikasi, mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk aplikasi tertentu saja. Hal yang membedakan juga terletak pada perbandingan memori ROM & RAM-nya. Pada sistem komputer perbandingan memorinya besar, artinya program-program yang sedang digunakan disimpan dalam RAM yang kapasitasnya relatif besar, sedangkan interface hardware disimpan dalam ROM yang kapasitasnya kecil. Untuk sistem mikrokontroler perbandingan memorinya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara, termasuk register-register yang dipakai pada mikrokontroler yang bersangkutan.
TINJAUAN PUSTAKA
Pengenalan Mikrokontroler
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, hampir memenuhi kebutuhan pasar dan teknologi baru. Teknologi baru, di sini pengertiannya adalah teknologi semi-konduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara massal sehingga harganya menjadi lebih murah.
Ada perbedaan yang cukup penting antara mikroprosesor dengan mikrokontroler. Jika mikroprosesor merupakan CPU (Central Processing Unit) tanpa memori dan I/O pendukung dari sebuah komputer, maka mikrokontroler umumnya terdiri atas CPU, memori, I/O tertentu, dan unit pendukung lainnya, misalnya Analog to Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalam mikrokontroler tersebut. Kelebihan mikrokontroler adalah telah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung. Terdapat berbagai jenis mikrokontroler dari berbagai vendor yang digunakan secara luas di dunia ini. Di antaranya yang terkenal adalah dari Intel, Maxim, Motorola, dan ATMEL.
Komponen Dasar Mikrokontroler
Mikrokontroler umumnya terdiri dari dari CPU, memori, I/O tertentu dan unit pendukung lainnya seperti ADC (Analog Digital Converter) yang sudah terintegrasi didalamnya.
Cental Processing Unit (CPU)
CPU terdiri dari dua bagian, yaitu unit pengendali serta unit aritmatika dan logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali adalah mengambil, mengkodekan, dan menjalankan urutan instruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori. Unit pengendali menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang diperlukan untuk menyerempakan operasi, dan instruksi program. Unit aritmatika dan logika berfungsi untuk melakukan proses perhitungan yang diperlukan selama program dijalankan serta mengambil keputusan yang diperlukan untuk instruksi berikutnya.
Bus Alamat
Bus alamat berfungsi sebagai lintasan saluran pengalamatan antara alat dengan komputer. Pengalamatan ini harus ditentukan terlebih dahulu untuk menghindari terjadinya kesalahan pengiriman sebuah instruksi dan ketidaksesuaian antara dua buah alat yang bekerja secara bersamaan.
Bus Data
Bus data berfungsi sebagai lintasan saluran keluar-masuknya data dalam suatu mikrokontroler. Pada umumnya saluran data yang masuk sama dengan saluran data yang keluar.
Bus Kontrol
Bus kontrol atau bus pengendali ini berfungsi untuk menyerempakan operasi mikrokontroler dengan operasi rangkaian luar.
Memori
Dalam sebuah mikrokontroler terdapat suatu memori yang berfungsi untuk menyimpan data atau program. Ada beberapa jenis memori, di antaranya adalah RAM dan ROM. Ada beberapa tingkatan memori, antara lain yaitu register internal, memori utama, dan memori massal. Register internal adalah memori didalam ALU. Waktu aksesnya sangat cepat, kurang dari 100 ns. Memori utama adalah memori yang ada pada suatu sistem. Waktu aksesnya lebih lambat, yaitu antara 200 sampai 1000 ns. Memori massal dipakai untuk penyimpanan berkapasitas tinggi, biasanya berbentuk disket, pita magnetik, atau kaset.
Random Access Memory (RAM)
RAM merupakan memori yang dapat dibaca dan ditulis. RAM digunakan untuk menyimpan data sementara atau disebut dengan memori data saat program bekerja. Data yang ada pada RAM akan hilang bila catu daya dimatikan. Teknologi RAM dapat dibagi menjadi dua, yaitu statik dan dinamik. RAM dinamik tersusun oleh sel-sel yang menyimpan data sebagai muatan listrik pada kapasitor. Ada-tidaknya muatan yang ada pada kapasitor dijadikan oleh RAM dinamik sebagai bilangan biner 1 atau 0. RAM dinamik memerlukan pengisian muatan secara periodik untuk memelihara penyimpanan data. Pada RAM statik, nilai biner disimpan menggunakan konfigurasi gate logika flip-flop. RAM statik akan menyimpan data selama aliran daya diberikan padanya.
Read Only Memory (ROM)
ROM merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data yang disimpan di ROM tidak akan hilang meskipun tegangan catu daya dimatikan. Berdasar sifat itu maka ROM sering dipakai untuk menyimpan program. Ada beberapa jenis ROM, diantaranya ROM, PROM, EPROM, dan EEPROM. ROM merupakan memori yang sudah diprogram oleh pabrik. PROM dapat diprogram oleh pemakai tapi hanya dapat ditulis sekali saja. UV-EPROM merupakan PROM yang dapat diprogram atau ditulis beberapa kali dan dapat dihapus dengan sinar ultraviolet. Flash PEROM adalah PROM yang dapat ditulis ulang beberapa kali dan dapat dihapus secara elektrik atau dengan tegangan listrik. UV-EPROM harganya lebih mahal dari Flash PEROM, karena itu Flash PEROM lebih populer dan diminati programmer mikrokontroler.
Clock Circuit
Mikrokontroler adalah rangkaian logika skuensial, dimana proses kerjanya berjalan melalui sinkronisasi clock. Karenanya diperlukan clock circuit yang menyediakan clock bagi seluruh bagian rangkaian.
Stack Pointer
Stack adalah bagian dari RAM yang memiliki metode penyimpanan dan pengambilan data secara khusus. Data yang disimpan dan dibaca tidak dapat dilakukan dengan metode acak. Karena data yang masuk kedalam stack pada urutan yang terakhir adalah data yang pertama kali dibaca kembali.
I/O (Input/Output) Port
Merupakan saran yang dipergunakan oleh mikrokontroler untuk mengakses peralatan-peralatan lain diluar dirinya, berupa pin-pin yang dapat berfungsi untuk mengeluarkan data digital ataupun menginputkan data.
Interrup Circuits
Adalah rangkaian yang memiliki fungsi untuk mengendalikan sinyal-sinyal interupsi baik internal maupun eksternal. Adanya sinyal interupsi akan menghentikan eksekusi normal program mikrokontroler untuk selanjutnya menjalankan sub-program unutk melayani interupsi tersebut.
Diagram balik tersebut tidaklah selalu sama untuk setiap jenis mikrokontroler. Beberapa mikrokontroler menyertakan rangkaian ADC di dalamnya, ada pula yang menyertakan port I/O serial di samping port I/O parallel yang sudah ada.
Kegunaan Mikrokontroler
Mikrokontroler sudah menjadi umum dan dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga, perangkat komputer dan peralatan instrumentasi. Mikrokontroler juga banyak digunakan di dalam mobil, banyak industri yang menggunakannya, dan telah menjadi bagian sentral dari robotika industri. Karena digunakan untuk mengendalikan sebuah proses dan menjalankan instruksi yang sederhana, mikrokontroler tidak memerlukan daya pemrosesan yang besar.
Pasar otomotif telah menjadi pendorong utama perkembangan mikrokontroler, banyak yang telah dikembangkan untuk keperluan aplikasi otomotif. Karena mikrokontroler yang digunakan pada otomotif harus menghadapi kondisi lingkungan yang keras. Namun demikian, mikrokontroler merupakan produk yang sangat murah dan dapat memberikan fitur canggih, yang tanpa dorongan dari perkembangan industri mungkin akan menjadi sangat mahal untuk diimplementasikan.
Fasilitas dari Mikrokontroler
Sebuah mikrokontroler dapat bekerja bila didalam chip tersebut terdapat program yang berisikan instruksi-instruksi yang digunakan untuk menjalankan sistem tersebut. Instruksi-instruksi dari sebuah program pada tiap jenis mikrokontroler mempunyai beberapa perbedaan, misalnya instruksi untuk mikrokontroler Atmel berbeda dengan instruksi yang digunakan untuk mikrokontroler Intel.
Pada prinsipnya program pada mikrokontroler dijalankan secara bertahap. Maksudnya, pada program itu sendiri terdapat beberapa set instruksi yang mana tiap instruksi itu dijalankan secara bertahap atau berurutan.
Beberapa fasilitas yang dimiliki mikrokontroler ATMega16 adalah sebagai berikut :
Sebuah Central Processing Unit 8 bit.
Osilator internal dan rangkaian pewaktu.
RAM internal 128 byte.
Flash memori 4 Kbyte.
5 buah jalur interupsi (2 buah interupsi eksternal dan 3 buah interupsi internal).
4 buah programmable port I/O yang masing-masing terdiri dari 8 jalur I/O.
Dua buah timer/counter 16 bit.
Memiliki port serial untuk komunikasi serial.
Kemampuan untuk melakukan operasi aritmatika dan operasi logika.
Kecepatan melaksanakan instruksi per siklus 1 µdetik pada frekuensi 12 MHz.
Perangkat Keras yang Dapat Dihubungkan ke Mikrokontroler
Adapun beberapa perangkat yang biasanya sering dihubungkan pada mikrokontroler ATMega antara lain yaitu:
LCD (Liquid Crystal Display)
LCD adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini ialah LCD M1632 refurbish karena harganya cukup murah. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.
RTC (Real Time Clock)
RTC berupa IC yang mempunyai clock sumber sendiri dan internal batery untuk menyimpan data waktu dan tanggal. Sehingga jika sistem komputer / mikrokontroler mati waktu dan tanggal didalam memori RTC tetap up to date.
Downloader
Yaitu merupakan sebuah harware dan software yang mutlak diperlukan untuk dapat mendownload kode-kode instruksi ke mikrokontroler.
Push Button
Push Button 8-bit adalah sebuah modul yang terdiri dari 8 buah pushbutton yang disusun dengan konfigurasi common ground. Dengan resistor pull-up yang bertujuan mengondisikan nilai keluaran dari pushbutton normally high. Atau dengan kata lain, apabila terdapat tombol ditekan, maka nilai pada pin yang terhubung dengan tombol tersebut bernilai '0' karena salah satu pin tombol terhubung dengan ground, sedangkan pin yang lain sebagai masukan mikrokontroler.
Keypad
Merupakan salah satu modul yang sering digunakan dalam embedded system. Fungsi utama modul ini adalah sebagai perankat masukan. Dalam Embedded system, keypat merupakan perangkat yang sering diakses ketika diperlakukan suatu interaksi dengan pengguna.
Detail Teknis Mikrokontroler
Mikrokontroler ATMega16 adalah mikrokontroler dengan 4 Kb Flash Programmable and Erase Read Only Memory (PEROM) yang termasuk dalam keluarga Atmel. Mikrokontroler jenis ini merupakan chip yang menggunakan teknologi memori non volatil.
ATMega16 mempunyai memori yang terdiri atas : RAM internal sebesar 128 byte dengan alamat 00H-7Fh. RAM internal ini terdiri atas Register Banks dengan 8 buah register (R0-R7). Memori lain, yaitu 21 buah Special Function Register dimulai dari alamat 80H-FFH. RAM ini beda lokasi dengan Flash PEROM dengan alamat 000H-7FFH.
Tabel 1. Alamat RAM Internal
Special Function Register
RAM Internal
Untuk sekedar perbandingan kapasitas memori, Tabel 2 berikut memperlihatkan kapasitas memori dari mikrokontroler seri AT89XXX.
Tabel 2. Kapasitas Memori Mikrokontroler seri AT89XXX.
Type
RAM
Flash Memory
EEPROM
AT89C51/S51
8 x 128 byte
4 Kbyte
Tidak
AT89C52/S52
8 x 256 byte
4 Kbyte
Tidak
AT89C55
8 x 256 byte
4 Kbyte
Tidak
AT89S53
8 x 256 byte
4 Kbyte
Tidak
AT89S8252
8 x 256 byte
4 Kbyte
4 Kbyte
2.6.1 Arsitektur Mikro ATMega16
Berdasarkan susunan kaki yang terdapat pada gambar mikrokontroler ATMega16 dibawah dapat dijelaskan sebagai berikut:
Gambar 1. Mikrokontroler Seri ATMega16
VCC, digunakan sebagai catu daya (+).
GND, digunakan sebagai ground.
RST (Reset), berfungsi sebagai masukan reset. Kondisi high selama 2 siklus mesin selama osilator bekerja akan me-reset mikrokontroler yang bersangkutan.
Port A (PA7…PA0), merupakan terminal masukan analog menuju A/D Converter. Port ini juga berfungsi sebagai I/O 8 bit dua arah (bidirectional), jika A/D Converter tidak diaktifkan.
Port B (PB7…PB0), merupakan port I/O bit dua arah (bidirectional), dengan resistor pull-up internal. Port B juga dapat berfungsi sebagai terminal khusus yaitu Timer / Counter, komparator analog dan SPI.
Port C (PC7…PC0), merupakan port I/O bit dua arah (bidirectional), dengan resistor pull-up internal. Port C juga dapat berfungsi sebagai terminal khusus yaitu Timer Oscillator, komparator analog.
Port D (PD7…PD0), merupakan port I/O bit dua arah (bidirectional), dengan resistor pull-up internal. Port D juga dapat berfungsi sebagai terminal khusus yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
AVCC, merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
AREF, merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
PENUTUP
Kesimpulan
Mikrokontroler merupakan suatu alat elektronika digital yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data.
Mikrokontroler terdiri dari dari CPU, memori, I/O dan unit pendukung lainnya seperti ADC (Analog Digital Converter), Clock Circuit, Stack Pointer, dan Interrupt Circuit.
Ada banyak fasilitas yang dimiliki mikrokontroler ATMega16 seperti sebuah CPU 8 bit, osilator internal, rangkaian pewaktu, RAM internal 128 byte, flash memori 4 Kbyte dan lain-lain.
Ada beberapa perangkat pendukung yang bias dihubungkan ke mikrokontroler seperti LCD, Keypad, RTC, maupun downloader.
Adapun pin-pin yang terdapat pada mikrokontroler ATMega16 seperti VCC, GND, RST, Port ABCD, AVCC dan AREF yang masing-masing mempunyai fungsi tersendiri.
Saran
Memang banyak sekali tipe dari mikrokontroler ATMega tapi yang sering digunakan yaitu ATMega16
Adapun untuk langkah awal untuk belajar sistem mikrokontroler yaitu dengan membuat minimum sistem, karena ini berperan sangat vital dalam sebuah mikrokontroler
DAFTAR PUSTAKA
Mikrokontroler Belajar AVR Mulai dari Nol
http://blog.famosastudio.com/2011/07/edukasi/apa-itu-mikrokontroler/178
http://jrlamaral.blogspot.co.id/2014/04/pengertian-dan-fungsi-mikrokontroler. html
http://www.mikron123.com/index.php/Tutorial-MCS-51/Arsitektur-Mikrokontro ler-MCS-51.html
http://electroside.blogspot.co.id/2008/07/ii.html
