Senin, 26 Januari 2015
Assalamualaikum Wr. Wb.
Kali ini aku mau ngepost yang lain daripada postku sebelumnya kawan. Yaps, aku mau ngepost sedikit tentang pelajaranku disini yaitu tentang mikrokontroler. Oke langsung aja yaa...
Sejarah Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer
fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnyaterkandung sebuah inti prosesor,
memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), danperlengkapan
input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika
digital yangmempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang
bisa ditulis dan dihapus dengancara khusus, cara kerja mikrokontroler
sebenarnya membaca dan menulis data.
Sekedar contoh,bayangkan diri Anda saat mulai belajar
membaca dan menulis, ketika Anda sudah bisa melakukan halitu Anda bisa membaca
tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan Andapun bisapula
menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan
menulis data maka Anda dapat membuat
program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler
sesuai keinginan Anda.
Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip
yangdigunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi
dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana
sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen
pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapatdireduksi/diperkecil dan akhirnya
terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.
Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang
dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls,
mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi
ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain 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
akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang
mudah dimodifikasi
·
Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri
karena sistemnya yang kompak
Namun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa
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
darisebuah komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa periferal
yang langsung bisadimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator,
konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital dan sebagainya
hanya menggunakan sistem minimum yang tidak rumit atau kompleks. Agar
mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan
komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat
sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada
beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa
rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi.
Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler,
kita memerlukan perangkat keras danperangkat lunak, yaitu:
·
sistem minimal mikrokontroler
·
software
pemrograman dan kompiler, serta downloader
Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah
rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah
aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanyaberdiri sendiri.
Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang
sama,yang 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
Jenis-Jenis Mikrokontroler
Jenis-Jenis Mikrokontroler secara umum mikrokontroler terbagi
menjadi 3 keluarga besar yang ada di pasaran. Setiap keluarga memepunyai cirri
khas dan karekteriktik sendiri sendiri, berikut pembagian keluarga dalam
mikrokontroler:
Keluarga MCS51
Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga
mikrokonktroler CISC. Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus
clock. Mikrokontroler ini berdasarkan arsitektur Harvard dan meskipun awalnya
dirancang untuk aplikasi mikrokontroler chip tunggal, sebuah mode perluasan
telah mengizinkan sebuah ROM luar 64KB dan RAM luar 64KB diberikan alamat
dengan cara jalur pemilihan chip yang terpisah untuk akses program dan memori
data.
Salah satu kemampuan dari mikrokontroler 8051 adalah
pemasukan sebuah mesin pemroses boolean yang mengijikan operasi logika boolean
tingkatan-bit dapat dilakukan secara langsung dan secara efisien dalam register
internal dan RAM. Karena itulah MCS51 digunakan dalam rancangan awal PLC
(programmable Logic Control).
AVR
Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau
sering disingkat AVR merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah
sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah
jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan
instrumentasi.
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan dalam 4 kelas.
Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan
fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx,
keluarga ATMega dan AT86RFxx.
PIC
PIC ialah keluarga mikrokontroler tipe RISC buatan
Microchip Technology. Bersumber dari PIC1650 yang dibuat oleh Divisi
Mikroelektronika General Instruments. Teknologi Microchip tidak menggukana PIC
sebagai akronim,melaikan nama brandnya ialah PICmicro. Hal ini karena PIC
singkatan dari Peripheral Interface Controller, tetapi General Instruments
mempunyai akronim PIC1650 sebagai Programmabel Intelligent Computer.
PIC pada awalnya dibuat menggunakan teknologi General
Instruments 16 bit CPU yaitu CP1600. * bit PIC dibuat pertama kali 1975 untuk
meningkatkan performa sistem peningkatan pada I/). Saat ini PIC telah
dilengkapi dengan EPROM dan komunikasi serial, UAT, kernel kontrol motor dll
serta memori program dari 512 word hingga 32 word. 1 Word disini sama dengan 1
instruki bahasa assembly yang bervariasi dari 12 hingga 16 bit, tergantung dari
tipe PICmicro tersebut. Silahkan kunjungi www.microchip.com untuk melihat
berbagai produk chip tersebut.
Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari
Programmable Interface Controller. Tetapi pada perkembangannya berubah menjadi
Programmable Intelligent Computer. PIC termasuk keluarga mikrokonktroler
berarsitektur Harvard yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya
dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama
PIC1640. Sekarang Microhip telah mengumumkan pembuatan PIC-nya yang keenam.
PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan
para penghobi ngoprek karena biayanya yang rendah, ketersediaan dan penggunaan
yang luas, database aplikasi yang besar, serta pemrograman (dan pemrograman
ulang) melalui hubungan port serial yang terdapat pada komputer.
Masing-masing keluarga mempunyai turunan
sendiri-sendiri. Sekarang kita akan membahas pembagian jenis-jenis
mikrokontroler yang telah umum digunakan.
Mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler 89S52 merupakan versi terbaru
dibandingkan mikrokontroler AT89C51 yang telah banyak digunakan saat ini.
AT89S52 mmpunyai kelebihan yaitu mempunyai flash memori sebesar 8K bytei, RAM
256 byte serta 2 buah data pointer 16 bit, Spesifikasinya:
- Kompatibel
dengan keluarga mikrokontroler MCS51 sebelumnya.
- 8 K Bytes
In system Programmable (ISP) flash memori dengan kemampuan 1000 kali
baca/tulis
- Tegangan
kerja 4-5 V
- Bekerja
dengan rentang 0 – 33MHz
- 256×8 bit
RAM internal
- 32 jalur
I/O dapat deprogram
- 3 buah 16
bit Timer/Counter
- 8 sumber
interrupt
- saluran
full dupleks serial UART
- watchdog
timer
- dual data
pointer
- Mode
pemrograman ISP yang fleksibel (Byte dan Page Mode)
Jenis-jenis Mikrokontroler Atmel lain yang ada di pasaran adalah sebagai
berikut:
Atmel AT91 series (ARM THUMB architecture)
- Atmel
AVR32
- AT90, Tiny
& Mega series – AVR (Atmel Norway design)
- Atmel AT89
series (Intel 8051/MCS51 architecture)
- MARC4
AMCC
Hingga Mei 2004, mikrokontroler ini masih dikembangkan
dan dipasarkan oleh IBM, hingga kemudian keluarga 4xx dijual ke Applied Micro
Circuits Corporation, jenis-jenisnya yaitu:
- 403
PowerPC CPU (PPC 403GCX)
- 405
PowerPC CPU (PPC 405EP, PPC 405GP/CR, PPC 405GPr, PPC NPe405H/L)
- 440
PowerPC Book-E CPU (PPC 440GP, PPC 440GX, PPC 440EP/EPx/GRx, PPC
440SP/SPe)
Cypress MicroSystems
Jenis dari Cypress MicroSystems yang ada di pasaran adalah CY8C2xxxx (PSoC)
Freescale Semiconductor
Hingga 2004, mikrokontroler ini dikembangkan dan
dipasarkan oleh Motorola, yang divisi semikonduktornya dilepas untuk
mempermudah pengembangan Freescale Semiconductor, adapun jenis-jenisnya yaitu
sebagai berikut:
- 8-bit (68HC05 (CPU05), 68HC08 (CPU08), 68HC11 (CPU11))
- 16-bit (68HC12 (CPU12), 68HC16 (CPU16), Freescale DSP56800
(DSPcontroller))
- 32-bit (Freescale 683XX (CPU32), MPC500, MPC 860 (PowerQUICC), MPC
8240/8250 (PowerQUICC II), MPC 8540/8555/8560 (PowerQUICC III))
Fujitsu
Jenis chip mikrokontroler yang dikeluarkan oleh fujitsu diantaranya adalah
sebagai berikut:
- F²MC
Family (8/16 bit)
- FR Family
(32 bit)
- FR-V
Family (32 bit RISC)
Holtek
Chip mikrokontroler keluaran holtek adalah jenis HT8.
Intel
Intel adalah salah satu perusahan yang banyak
mengeluarkan jenis chip di pasaran, secara umum intel mengeluarkan dua jenis chip
mikrokontroler yaitu:
- 8-bit
(8XC42, MCS48, MCS51, 8061, 8xC251)
- 16-bit
(80186/88, MCS96, MXS296, 32-bit, 386EX, i960)
Microchip
Dalam mengeluarkan prduknya, microchip membagi produknya kedalam beberapa
jenis yaitu:
- Low End,
Mikrokontroler PIC 12-bit
- Mid Range,
Mikrokontroler PIC 14-bit (PIC16F84, PIC16F877)
- 16-bit
instruction PIC
- High End,
Mikrokontroler PIC 16-bit
National Semiconductor
Jenis chip mikrokontroler yang dikeluarkan oleh
National Semiconductor adalah jenis COP8 dan CR16.
NEC
NEC mempunyai beberapa jenis chip mikrokontroler yang
ada dipasaran yaitu : jenis 17K, 75X, 78K, V850.
Philips Semiconductors
Ada tiga jenis chip mikrokontroler yang dikeluarkan
oleh perusahaan ini yaitu : LPC2000, LPC900, LPC700.
Renesas Tech. Corp.
Renesas adalah perusahan patungan Hitachi dan
Mitsubishi. Perusahaan ini mengeluarkan beberapa jenis mikrokontroler yang ada
dipasaran yaitu : H8, SH, M16C, M32R.
ST Microelectronics
STMicroelectronic merupakan salah satu perusahaan yang
bergerak juga dalam produksi chip mikrokontroler, diantaranya produknya adalah
: ST 62, ST 7.
Texas Instruments
Dua jenis chip mikrokontroler yang di produksi oleh
perusahaan ini adalah : TMS370, MSP430.
Western Design Center
Perusahaan Wistern Design Center memproduksi dua tipe
chip mikrokontroler yang beredar di pasaran yaitu:
- Tipe 8-bit
(W65C02-based µCs)
- Tipe
16-bit (W65816-based µCs)
Ubicom
Ubicom memproduksi beberapa tipe chip mikrokontroler diantaranya adalah:
- SX-28, SX-48, SX-54
Seri Ubicom’s SX series adalah jenis mikrokontroler 8 bit yang, tidak seperti biasanya, memiliki kecepatan tinggi, memiliki sumber daya memori yang besar, dan fleksibilitas tinggi. Beberapa pengguna menganjurkan mikrokontroller pemercepat PICs. Meskipun keragaman jenis mikrokontroler Ubicom’s SX sebenarnya terbatas, kecepatan dan kelebihan sumber dayanya yang besar membuat programmer bisa membuat perangkat virtual lain yang dibutuhkan. Referensi bisa ditemukan di Parallax’s Web site, sebagai penyalur utama. - IP2022
Ubicom’s IP2022 adalah mikrokontroler 8 bit berkecepatan tinggi (120 MIPs). Fasilitasnya berupa: 64k FLASH code memory, 16k PRAM (fast code dan packet buffering), 4k data memory, 8-channel A/D, various timers, and on-chip support for Ethernet, USB, UART, SPI and GPSI interfaces.
Xilinx
Ada dua jenis chip mikrokontroler yang dikeluarkan oleh perusahaan Xilink
diataranya adalah:
- Microblaze
softcore 32 bit microcontroller
- Picoblaze
softcore 8 bit microcontroller
ZiLOG
Dua jenis chip mikrokontroler dari ZiLOG yang ada di pasaran adalah:
- Z8
- Z86E02
Disamping itu, Ada banyak mikrokontroller yang
dirancang oleh produsen sebagai sarana hobi. Biasanya mikrokontroller seperti
ini dimuati interpreter BASIC, dihubungkan ke bagian Dual Inline Pin bersama
power regulator dan beberapa fasilitas lain. PICs sepertinya sangat popular
untuk jenis ini, barangkali karena adanya perlindungan terhadap listrik statis.
Diantara produk ini adalah:
Parallax, Inc
- BASIC Stamp. Nama besar di mikrokontroler BASIC, meskipun sebenarnya
lamban dan harganya tidak sebanding.
- SX-Key. Harga murahnya harus dibayar dengan kualitas yang buruk.
PicAxe
Murah, tidak lebih dari sekedar PIC yang dimuati
BASIC. Bagian programmernya ditancapi dengan 3 resistors. Penawaran BASIC
menawarkan fungsionalitas yang besar dengan adanya fasilitas IF..GOTO secara
terbatas.
MENGAKSES MIKROKONTROLER
Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut
memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum.
Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset,
walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal,
sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi.
Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan
perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu:
- Sistem
minimal mikrokontroler.
- Software
pemrograman dan kompiler, serta downloader.
Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler
yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC
mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya
sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama, yang
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 tertentu (AVR misalnya), poin2 pada no 2 ,3 sudah
tersedia didalam mikrokontroler tersebut dengan frekuensi yang sudah diseting
dari vendornya, sehingga pengguna tidak perlu memerlukan rangkaian tambahan,
namun bila ingin merancang sistem dengan spesifikasi tertentu (misal ingin
komunikasi dengan PC atau handphone), maka pengguna hs arumenggunakan rangkaian
clock yang sesuai dengan karakteristik PC atau HP tersebut.
Sistem Polling dan InterupsiPolling sebenarnya bukan suatu fitur , ini
adalah sesuatau yang harus dilakukan jika mikrokontroler yang dipilih tidak
memiliki interupsi. Polling adalah teknik perangkat lunak dimana kontroler
secara terus menerus menanyakan suatu perangkat jika membutuhkan
servis.Perangkat membuat suatu tanda ketika data siap untuk ditransfer ke
kontroler, dimana kontroler akan melihat pool berikutnya. Beberapa perangkat
dapat dipolled dengan sukses, dengan kontroler yang meloncat kepada rutin
program yang lain, tergantung pada flag mana yang telah diset.
Dasar dari polling adalah setiap fungsi memakai tipe round-robin untuk
menanyakan ketika mereka dalam keadaan yang membutuhkan sebuah servis, kita
dapat membuat mereka (prosedure/fungsi) memanggil fungsi mereka sendiri ketika
prosedure tersebut membutuhkan penanganan lain. Ini disebut dengan “interupt”,
ketika perangkat menginterupsi eksekusi program utama. Prosesor lalu akan
mengambil waktu untuk keluar dari eksekusi program normal untuk menguji source
interrupt dan mengambil aksi tertentu. Setelah itu, eksekusi program normal
dilanjutkan. Sebuah servis interrupt dengan kata lain seperti sebuah sub-rutin,
untuk melakukan perintah lain yang sebelumnya tidak dijalankan sehingga dapat
diantisipasi oleh prosesor untuk menyesuaikan sebagian waktu, untuk
mengeksekusi perintah baru dan menghentikan program utama yang kemudian
dijalankan kembali jika tidak ada pemanggilan prosedur lain pada badan program.
Pemakaian prioritas interupsi di atas memiliki beberapa peraturan yang
tercantum dibawah ini:
(a). Tidak ada interupsi yang menginterupsi interupsi prioritas tinggi.
(b). Interupsi prioritas tinggi boleh menginterupsi interupsi prioritas
rendah.
(c). Interupsi prioritas rendah boleh terjadi jika tidak ada interupsi lain
yang sedang dijalankan.
(d). Jika dua interupsi terjadi pada waktu bersamaan, interupsi yang
memiliki prioritas lebih tinggi akan dikerjakan terlebih dahulu. Jika keduanya
memiliki prioritas sama, maka interupsi yang berada pada urutan polling akan
dikerjakan terlebih dahulu.
Mikrokontroler ATMEL secara otomatis akan menguji apakah sebuah interupsi
bias terjadi setelah setiap instruksi dikerjakan. Pengecekan ini mengikuti
suatu alur yang disebut dengan Polling Sequence dengan urutan:
- Interupsi
Eksternal 0
- Interupsi
Timer 0
- Interupsi
Eksternal 1
- Interupsi
Timer 1
- Interupsi
serial
Ini berarti jika sebuah interupsi serial terjadi pada waktu bersamaan
dengan interupsi eksternal 0, maka interupsi eksternal 0 akan dikerjakan
terlebih dahulu dan interupsi serial baru akan dikerjakan setelah pengerjaan
rutin interupsi eksternal 0 selesai dilakukan.
Fungsi Pin-pin pada Mikrokontroler
Port 0
o
Merupakan dual-purpose port (port
yang memiliki dua kegunaan). Pada desain yang minimum(sederhana) digunakan
sebagai port I/O (Input/Output). Port 0 terdapat pada pin 32-39.B.
Port 1
o
Merupakan port yang hanya berfungsi
sebagai port I/O, kecuali pada IC 89S52 yang menggunakanP1.0 dan P1.1 sebagai
input eksternal untuk timer ketiga (T3). Port 1 terdapat pada pin 1-8.C.
Port 2
o
Merupakan dual-purpose port. Pada
desain minimum digunakan sebagai port I/O. Pada desainlebih lanjut Port ini
digunakan untuk mengirim byte alamat bila pengaksesan dilakukan padamemori
eksternal. Port 2 terdapat pada pin 21-28.D.
Port 3
o
Merupakan dual-purpose port.
PSEN (Program
Store Enable)PSEN atau Program Store Enable
o
Adalah sinyal
baca pada saat menjalankan program dari memori eksternal. Di
dalam aplikasi, PSEN akan dihubungkan dengan sinyal RD memori program
eksternal(EEPROM).PSEN terdapat pada pin 29.
ALE (Address Latch Enable)
o
Adalah pulsa keluaran latch pada
proses pengaksesan memorieksternal (program maupun data). Di dalam aplikasi,
ALE biasanya dihubungkan dengan masukanlatch enable dari IC latch, misalnya
74373. ALE terdapat pada pin 30.
EA (External Access)
o
Menentukan
apakah alamat awal memori program berada dimemori eksternal atau internal. Bila
dihubungkan dengan GND, alamat awal program memoriakan berada di
memori eksternal, sebaliknya bila dihubungkan dengan VCC, maka alamat
awalmemori program AT89S52 akan berada di memori internal. EA terdapat pada pin
31.
RST (Reset)
o
RST pada pin 9 merupakan pin reset.
Jika pada pin ini diberi masukan 1 selama minimal 2 machinecycle maka system
akan di-reset dan register-register internal akan berisi nilai default tertentu
dan program kembali mengeksekusi dari alamat paling awal.
XTAL2 dan
XTAL1
o
XTAL2 merupakan keluaran dari
rangkaian penguat osilator internal. Sedangkan XTAL1 merupakanmasukan ke
penguat osilator internal. Sebuah kristal dan dua buah kapasitor yang
dihubungkanke pin ini sudah cukup untuk menyediakan sinyal detak (clock) untuk
mikrokontroler.
Koneksi Power VCC dan GND
o
Merupakan pin untuk tegangan DC.
Mikrokontroler AT89S52 membutuhkan tegangan DC sebesar 5 volt agar bisa bekerja
dengan baik (standar TTL). Pin Vcc terdapat pada pin 40 sedangkan ground
terdapat pada pin 20.
