Pengertian Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah perangkat komputer berbentuk mikro yang dikemas dalam bentuk chip (Integrated Circuit) dan dirancang untuk melakukan operasi tertentu. Mikrokontroler dilengkapi dengan sebuah IC mikrokontroler yang terdiri dari satu atau lebih inti propsesor (CPU), memori RAM dan ROM serta perangkat INPUT dan OUTPUT yang dapat diprogram. Pada umumnya, mikrokontroler ini digunakan pada perangkat yang membutuhkan pengendali otomatis seperti pengontrol mesin mobil, perangkat medis di rumah sakit, pengendali jarak jauh dan peralatan elektronik lainnya. Saat ini penggunaan mikrokontroler semakin populer karena kemampuannya yang dapat mengurangi ukuran dan biaya pada produk atau desain apabila dibandingkan dengan desain yang dibangun menggunakan mikroprosesor dengan memori dan perangkat input output secara terpisah.

Struktur Mikrokontroler

1. CPU

    CPU adalah otak mikrokontroler. CPU bertanggungjawab untuk mengambil instruksi (fetch), menerjemahkan (decode) dan mengeksekusi (execute). CPU menghubungkan setiap bagian dari mikrontroler ke dalam sistem. Fungsi utama CPU yaitu mengambil dan mendekode instruksi. Instruksi yang diambil dari memori program harus diterjemahkan.

2. Memori

    Fungsi memori pada mikrontroler yaitu untuk menyimpan data dan program. Biasanya sebuah mikrokontroler memiliki sejumlah RAM dan ROM (EEPROM, EPROM, dan lainnya) atau memori flash untuk menyimpan source code program.

3. Port Input / Output

    Port input output digunakan untuk mendorong atau menghubungkan berbagai perangkat seperti LCD, LED, printer, memori dan perangkat input / output lainnya ke mikrokontroler.

4. Port Serial

    Port serial menyediakan berbagai antarmuka serial antara mikrokontroler dan peripheral lainnya seperti port paralel.

5. Timer dan Counter

    Timer dan counter merupakan salah satu komponen yang sangat berguna bagi mikrokontroler. Komponen tersebut menyediakan semua fungsi pengaturan waktu dan penghitungan di dalam mikrokontroler. Operasi utama yang dilakukan di bagian ini adalah fungsi jam, modulasi, pembangkitan pulsa, pengukuran frekuensi, osilasi dan sebagainya. Selain itu juga dapat digunakan untuk menghitung pulsa eksternal.

6. Analog to Digital Converter (ADC)

    Konverter ADC digunakan untuk mengubah sinyal analog ke bentuk digital. Sinyal input dalam konverter harus dalam bentuk analog. Sedangkan outputnya dalam bentuk digital. Output digital tersebut dapat digunakan untuk berbagai aplikasi digital seperti layar digital pada perangkat pengukuran.

7. Digital to Analog Converter (DAC)

    Konverter DAC melakukan operasi pembalikan konversi ADC. DAC mengubah sinyal digital menjadi format analog. Biasanya digunakan untuk mengendalikan perangkat analog seperti motor DC.

8. Interrupt Control

    Interrupt control digunakan untuk menyediakan interupsi atau penundaan untuk program kerja. Interrupt dapat berupa interrupr eksternal yang diaktifkan menggunakan pin interrupt atau interrupt internal dengan menggunakan interupsi selama pemrograman.

9. Special Functioning Block

    Pengontrol ini memiliki beberapa port tambahan untuk melakukan operasi khusus, misalnya pada sistem robotik yang dinamakan dengan Blok Fungsi Khusus.

Jenis Mikrokontroler

1. Mikrokontroler Arduino

    Miktrokontroler arduino termasuk mikrokontroler yang umum tersedia, sehingga tidak susah untuk menemukannya. User dapat menggunakan chip ini untuk keperluan kerja sederhana dan berulang. Kerja dapat diatur karena di dalamnya memiliki timer dan counter.

2. Mikrokontroler Atmega8535

    Mikrokontroler atmega8535 menggunakan konfigurasi chip yang cukup kompleks. Namun, fungsinya akan tetap mampu meningkatkan efisiensi kontrol terutama jika membutuhkan kerja yang cukup berat. 

3. Mikrokontroler Atmega16

    Mikrontroler atmega16 merupakan chip yang berkapabilitas tinggi. Mikrokontroler ini dibuat untuk menunjang kerja tertentu. Pengguna cukup melakukan setting sesuai kebutuhan lalu melakukan kontrol agar dapat bekerja secara efektif.

4. Mikrokontroler AVR

    Mikrokontroler avr merupakan tipe chip yang hanya mengerjakan satu clock. Penerapan dari mikrokontroler ini fleksibel untuk fungsi kerja linear yang mengontrol suatu alat.

Fungsi Mikrokontroler

1. Pembangkit Osilasi

    Fungsi mikrokontroler sebagai pembangkit osilasi yaitu pekerjaan tersebut tidak memerlukan sistem yang kompleks, karena cukup menggunakan program yang efisien dan sederhana.

2. Timer dan Counter

    Fungsi mikrontroler sebagai timer dan counter ini mampu melakukan kerja sesuai waktu dan periode yang diberikan.

3. Converter

    Fungsi mikrokontroler sebagai converter yaitu untuk mengubah analog ke digital. Masukan yang masuk berbentuk digital kemudian dikonversi agar kompatibel dengan proses sistem digital.

4. Encoder dan Decoder

    Mikrokontroler mempunyai peran untuk mengkodekan data input menjadi sebuah data bilangan dengan menggunakan format tertentu. Selain itu juga dapat berperan sebagai alat untuk menerima input biner dan mengaktifkan salah satu output sesuai dengan urutan biner tersebut.

5. ADC (Analog Digital Converter)

    Fungsi mikrokontroler sebagai ADC yaitu untuk mengubah konversi sinyal input analog dari perangkat masukan eksternal menjadi sinyal inputan digital. Selain itu juga dapat digunakan untuk komunikasi antar mikrokontroler dengan perangkat eksternal yang mempunyai gelombang sinyal oupt berupa gelombang sinyal analog.

6. Flip Flop

    Fungsi mikrokontroler sebagai flip flop yaitu untuk mengubah arus dengan sinyal inputan pada satu atau beberapa input kontrol yang akan dikonversi menjadi satu atau dua output saja.

Kelebihan dan Kekurangan Mikrokontroler

    Mikrokontroler sangat cocok untuk kerja yang lebih spesifik dan sederhana. Chip ini sering dipakai pada bidang industri, otomotif, robot, komunikasi dan komputer. Berikut kelebihan dan kekurangan mikrokontroler :

Kelebihan Mikrokontroler

1. Penggunaan mikrokontroler yang sederhana, mudah dipelajari, mudah untuk memecahkan masalah dan pemeliharaan sistem.

2. Sebagain besar pin yang ada di dalam mikrokontroler dapat diprogram untuk melakukan berbagai perintah.

3. Waktu yang dibutuhkan untuk eksekusi perintah sangat cepat.

4. Mikrokontroler berperan sebagai mikrokomputer tanpa memerlukan komponen digital tambahan lainnya.

5. Dapat mengurangi biaya dan ukuran sistem karena memiliki integrasi yang lengkap dan multifungsi.

Kekurangan Mikrokontroler

1. Kemampuan CPU dalam mengolah data tidak terlalu tinggi.

2. Mikrokontroler memiliki arsitektur yang lebih kompleks dibandingkan mikroprosesor.

3. Kemampuan untuk melakukan eksekusi sebuah perintah dalam waktu yang bersamaan sangat terbatas.

4. Memiliki memori internal yang kecil

Contoh Penggunaan Mikrokontroler

1. Industri

    Penggunaan mikrokontroler dalam bidang industri yaitu untuk aplikasi monitoring, aplikasi data logger, aplikasi kontrol dan otomasi.

2. Otomotif

    Penggunaan mikrokontroler dalam bidang otomotif yaitu engine control unit, air bag, antilock braking system, transmisi otomatis, speedometer, navigasi, suspensi aktif dan lain sebagainya.

3. Robotika

    Penggunaan mikrokontroler dalam bidang robotika sangat banyak digunakan karena kemampuan yang dimiliki mikrokontroler itu sendiri. Beberapa jenis robot yang menggunakan mikrokontroler yaitu robot pemadam api, line follower danrobot penendang bola.

4.Perlengkapan Rumah Tangga dan Perkantoran

    Penggunaan mikrokontroler untuk perlengkapan rumah tangga dan perkantoran yaitu printer, mesin fotokopi, timbangan digital, air conditioner dan lainnya.

Perbedaan Mikrokontroler dan Mikroprosesor Berdasarkan Fungsinya

    Umumnya, mikroprosesor digunakan dalam pengambilan dan kalkulasi data, melakukan perhitungan serta manipulasi data dan menyimpan hasil pemrosesan atau perhitungan dari data tersebut sehingga dapat diperlihatkan hasilnya pada monitor. Sedangkan mikrokontroler berfungsi untuk mengontrol perangkat atau sistem data yang tersimpan pada Read Only Memori (ROM).

Perbedaan Mikrokontroler dan Mikroprosesor Berdasarkan Komponen Pembentuknya

    Mikrokontroler dibangun dari beberapa komponen pembentuk yaitu Central Processing Unit (CPU) yang terdiri dari ALU, CU dan Register, RWM, ROM, I/O seri, I/O paralel, counter-timer dan rangkaian clock dalam  1 chip tunggal. Sedangkan mikroprosesor dibangun dari 3 komponen utama yaitu Arithmetic Logic Unit (ALU), Register Unit (RU) dan Control Unit (CU).

1. Arithmetic Logic Unit atau  ALU berfungsi untuk melakukan operasi logic dan matematika. Pengolahan operasi matematika sederhana yaitu perkalian, pembagian, penjumlahan dan pengurangan serta operasi logic yang meliputi logic AND, NOT, OR dan lainnya.

2. Register Unit atau RU berfungsi sebagai tempat penampungan sementara data yang akan di eksekusi sebelum diproses oleh ALU.

3. Control Unit atau CU berfungsi untuk menerima instruksi yang bersala dari memori dan melakukan ekstruksi.