Apa itu Mikrokontroller?

Gambaran umum mikrokontroller

Tahun 1976 Intel meluncurkan mikrokontroller pertama yang disebut seri MCS-81 yang berisi lebih dari 17.000 transistor, hingga saat ini seri ini masih digunakan untuk aplikasi khusus. Tahun 2005, prosesor canggih dari Intel adalah Pentium IV yang berisi jutaan transistor didalamnya dan dengan kecepatan orde gigahertz, disamping itu banyak yang membuat kompatibelnya, seperti prosesor AMD. Dunia mikrokontroller juga berkembang pesat dengan hadirnya ratusan jenis mikrokontroller dan kompatibelnya, seperti turunan dari MCS-51, 68HC11, PIC microcontroller, Fujitsu, dsb.

Mikrokontroller adalah mikroprosessor yang dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali. Contoh aplikasi pada kendali motor, berperan seperti PLC (Progammable Logic Controller), pengaturan pengapian dan injeksi bahan bakar pada kendaraan bermotor atau alat mengukur suatu besaran, seperti suhu, tekanan, kelembaban dll.

Mikrokontroller merupakan suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroller sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri anda saat mulai belajar membaca dan, menulis, ketika anda sudah bisa melakukan hal itu anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya. Dan apapun bisa pula 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 mikrokontroller sesuai keinginan anda. Mikrokontroller merupakan komputer didalam chip yang digunakan 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 dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroller ini. Dengan menggunakan mikrokontroller ini maka :

• Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.
• Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.
• Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.

Namun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroller 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, mikrokontroller adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroller sudah mengandung beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, 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.

Mikrokontroller juga merupakan suatu chip yang dibuat dengan ciri-ciri kekhasannya, biasanya adalah:

1. Memiliki memory internal relatif sedikit.
2. Memiliki unit I/O langsung.
3. Pemroses bit, selain byte.
4. Memiliki perintah/program yang langsung berhubungan dengan I/O.
5. Program relatif sederhana.
6. Beberapa varian memiliki memori yang tidak hilang bila catu padam didalamnya untuk menyimpan program.

Sedangkan dalam hal aplikasi, sistem mikrokontroller memiliki karakteristik sebagai berikut;

1. Memiliki program khusus yang disimpan dalam memori untuk aplikasi tertentu, tidak seperti PC yang multifungsi karena mudahnya memasukan program. Program mikrokontroller relatif lebih kecil daripada program-program pada PC.
2. Konsumsi daya kecil.
3. Rangkaian sederhana dan kompak.
4. Murah, karena komponen sedikit.
5. Unit I/O yang sederhana, misalnya keypad, LCD, LED, Latch.
6. Lebih tahan terhadap kondisi lingkungan ekstrem misalnya temperatur, tekanan, kelembaban dan sebagainya.

Untuk mempelajari mikrokontroller perlu praktek!! atau minimal dengan suatu simulator, tanpa praktek tidak akan dapat apa-apa!!. Untuk mempelajari suatu mikrokontroller atau ingin mengaplikasikan mikrokontroller untuk kendali atau kontrol harus diperhatikan hal-hal berikut;

1. Layakkah digunakan suatu sistem mikrokontroller? jika rangkaian terlalu sederhana cobalah dengan rangkaian diskrit saja. Sebagai contoh, jika ingin membuat flasher (lampu kedip-kedip), tidaklah perlu dengan rangkaian mikrokontroller, tetapi jika durasi kedap-kedip diinginkan sangat presisi dan mudah diubah, maka denan mikrokontroller adalah solusi yang terbaik.
2. Apakah mikrokontroller mudah didapat dipasaran?. Faktor keberadaan barang sangat mendukung untuk eksperimen.
3. Apakah harganya terjangkau?. Bereksperimen dengan mikrokontroller kemungkinan membuat chip menjadi gampang rusak, jadi sebaiknya gunakan yang harganya relatif murah. Kecuali bagi kalangan industri, dimana harga tidak menjadi masalah.
4. Adakah tersedia perangkat pengembangannya?. Belajar mikrokontroller tidak hanya belajar hardware, tetapi software. Data hardware bisa didapat di internet, sebab setiap pabrik pembuat chip mikrokontroller, pasti memberikan data sheet di website, ini tidak menjadi masalah. Daftar perintah software biasanya juga disediakan di website, tetapi ini belum menjamin bisa membuat program, karena diperlukan latihan dan pengalaman untuk menyusun perintah-perintah menjadi suatu program yang berhasil guna.
5. Adakah, atau seberapa banyak kah forum-forum atau situs di internet yang membahas atau mendiskusikan tentang mikrokontroller tersebut?. Tukar menukar pengalaman, berdiskusi, bertanya melalui forum di internet sarana efektif saat ini untuk mempercepat mempelajari mikrokontroller.
6. Perangkat pengembangan suatu sistem mikrokontroller adalah sangat penting untuk melatih dan bereksperimen dengan mikrokontroller yang dipilih, adapun yang disebut perangkat pengembangan atau dalam bahasa inggris disebut development tool, bisa terdiri dari:

• Compiler atau penterjemah (softaware). Mikrokontroller bekerja dalam bahasa mesin, sedangkan manusia sulit untuk mengerti bahasa mesin, untuk mudahnya dibuat program dengan bahasa yang lebih tinggi tingkatnya seperti, yaitu C, BASIC, atau assembler, selanjutnya dengan bantuan Compiler, program akan diterjemahkan dalam bahasa mesin, tentu saja butuh PC (Personal Computer). 
• Simulator (software), adalah pogram komputer yang mensimulasikan kerja dari mikrokontroller. Dengan memasukan program dan dijalankan, maka register, memori dan input-output (I/O) yang nampak dilayar PC menunjukkan isi, sesuai dengan program yang dijalankan.
• Emulator (Software dan Hardware), suatu alat yang berhubungan dengan PC yang dapat mengemulasikan kerja mikrokontroller, artinya program-program dibuat dan dicompile di PC setelah di download ke emulator (istilah target), dan emulator akan bekerja secara sendiri (stand alone), hubungan dengan PC, di download ulang. Dengan demikian menghemat waktu reprogramming.
• in Circuit Emulator (ICE) adalah pengembangan dari emulator, hubungan dengan PC tetap ada, karena PC dianggap sebagai chip mikrokontroller bayangan, artinya bila kita membuat suatu rangkaian yang menggunakan suatu chip mikrokontroller sebagai komponen utamanya, chip tersebut dapat dicabut dari socketnya, dan digantikan oleh konenktor berbentuk chip yang terhubung kabel-kabel ke PC (emulator card), sekarang PC menggantikan chip tersebut. Selama program dijalankan, isi register-register dalam mikrokontroller ditampilkan dilayar, diprogram juga dapat diperlambat, sehingga mempermudah penyelusuran (bug).
• Programmer, adalah alat yang digunakan untuk mengisi program dalam suatu mikrokontroller, biasanya alat ini menggunakan PC sebagai terminal pintarnya, selanjutnya melalui serial port, paralel port, USB atau card khusus antarmuka ke programmer, kode-kode mesin dimasukkan dalam memory ROM, EPPROM yang berada diluar MCU atau Flash memory yang jadi satu kemasan dengan MCU.

Macam-Macam Mikrokontroller

Secara teknis hanya ada 2 yaitu RISC dan CISC dan masing-masing mempunyai keturunan/keluarga sendiri-sendiri:

1. RISC kependekan dari Reduced Instruction Set Computer : Instruksi terbatas tapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.
2. CISC kependekan dari Complex Instruction Set Computer : Instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya.

Jenis Mikrokontroller

Tentang jenisnya banyak sekali ada keluarga Motorola dengan seri 68XX, keluarga MCS51 yang diproduksi ATMEL, Philips, Dallas, keluarga PIC dari Microchip, Reneas, Zilog. Masing-masing keluarga juga masih terbagi lagi dalam beberapa tipe. Jadi sulit sekali untuk menghitung jumlah mikrokontroller.

Perangkat Pengembang

Dari perangkat-perangkat tersebut compiler merupakan software yang mutlak diperlukan, apabila tidak ingin dipusingkan dengan bahasa mesin. Sedangkan programmer (downloader) adalah hardware dan software/firmware yang mutlak digunakan untuk dapat men-download kode-kode perintah ke mikrokontroller. Compiler, simulator mudah didapat di situs internet sesuai dengan jenis produknya. Cara membuat programmer banyak juga tersedia disitus internet, tetapi ini diperlukan pengetahuan elektronika praktis. Emulator harus membuat hardware dan juga diisi software yang bisa didapatkan dari internet. ICE agak susah membuatnya, beberapa perusahaan membuat dan menjual dengan harga yang cukup mahal.

Jadi dapat disimpulkan bahwa suatu mikrokontroller adalah suatu chip (rangkaian terintegrasi-IC) VLSI (Very Large Scale IC) mikroprosesor yang dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali dan bersifat reprogrammable. Mikrokontroller memiliki unit memory sendiri (meskipun sangat terbatas), unit I/O (input/output) yang bisa dikoneksikan langsung dengan sensor atau aktuator. Program disimpan dalam memory yang tidak hilang bila catu daya padam, biasanya dalam bentuk ROM, PROM atau EPROM diluar mikrokontroler , atau beberapa seri atau varian memiliki ROM didalam mikrokontroller itu sendiri. Cara mengisi program dengan suatu alat pemrogram yang biasanya berhubungan dengan PC. Untuk mempelajari dan mengaplikasikan mikrokontroller diperlukan perangkat pengembang, literatur dan forum-forum diskusi.

Dengan menguasai mikrokontroller, kita bisa menerapkannya kedalam kehidupan sehari-hari seperti mengendalikan suatu perangkat elektronik dengan berbagai sensor dan kondisi seperti cahaya, getaran, panas, dingin, lembab dan lain-lain. Sekedar contoh sederhana penggunaan mikrokontroller, lihatlah disekitar lingkungan anda ada toaster, mesin cuci, microwave kemudian tengoklah didunia pertanian anda bisa membuat kontrol kelembaban untuk budidaya jamur dsb, didunia perikanan Anda bisa mengendalikan suhu air kolam dsb. Bahkan Anda bisa membuat PABX mini, SMS Gateway, atau kearah military Anda bisa membuat radio militer frekuensi hopping (radio komunikasi anti sadap dengan lompatan frekuensi 100 kali dalam 1 detik), sistem monitoring cuaca dengan balon udara, automatic vehicle locator (menggunakan GPS) dan sebagainya. Semua ini sekedar contoh, masih banyak lagi yang bisa Anda lakukan dengan MCU.

Sekian artikel tentang Apa itu Mikrokontroller?, Silahkan baca artikel kami lainnya di peralatanelektromedik.com terima kasih sobat elektromedis yang sudah membaca artikel kami semoga bermanfaat.