PENGETAHUAN UMUM

1. Pengertian Mikrokontroler


Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler MCS51 ialah mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4 KB Flash PEROM (Programmable and Erasable Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulisi sebanyak 1000 kali. Mikrokontroler ini diproduksi dengan menggunakan teknologi high density non-volatile memory. Flash PEROM on-chip tersebut memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem (in-system programming) atau dengan menggunakan programmer non-volatile memory konvensional. Kombinasi CPU 8 bit serba guna dan Flash PEROM, menjadikan mikrokontroler MCS51 menjadi microcomputer handal yang fleksibel


Bentuk Fisik Mikrokontroler Keluarga MCS51 40 Pin

Arsitektur perangkat keras mikrokontroler MCS51 mempunyai 40 kaki, 32 kaki digunakan untuk keperluan 4 buah port pararel. 1 port terdiri dari 8 kaki yang dapat di hubungkan untuk interfacing ke pararel device, seperti ADC, sensor dan sebagainya, atau dapat juga digunakan secara sendiri setiap bitnya untuk interfacing single bit septerti switch, LED, dll.


2. Karakteristik lainya dari mikrokontroler MCS51 sebagai berikut :


-Low-power


- 32 jalur masukan/keluaran yang dapat deprogram


- Dua timer counter 16 bit


-RAM 128 byte


-Lima interrupt




Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menanganiberbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angkadan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja (hanya satu program saja yang bisa disimpan). Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada Mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.



3. Kelebihan Sistem Dengan Mikrokontroler

a. Penggerak pada mikrokontoler menggunakan bahasa pemograman assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem (bahasa assembly ini mudah dimengerti karena menggunakan bahasa assembly aplikasi dimana parameter input dan output langsung bisa diakses tanpa menggunakan banyak perintah). Desain bahasa assembly ini tidak menggunakan begitu banyak syarat penulisan bahasa pemrograman seperti huruf besar dan huruf kecil untuk bahasa assembly tetap diwajarkan.


b. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem.


c. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah.


d. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.


e. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat

Mirkokontroler merupakan sebuah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena di dalam sebuah mikrokontroler umumnya juga telah berisi komponen pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O, sedangkan di dalam mikroprosesor umumnya hanya berisi CPU saja.



4. Jenis-Jenis Mikrokontroler

secara umum mikrokontroler terbagi menjadi 3 keluarga besar yang ada di pasaran. Setiap keluarga memepunyai ciri khas dan karekteriktik sendiri sendiri, berikut pembagian keluarga dalam mikrokontroler:


a. 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).


b. 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.


c. 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.








Mikrokontroler adalah suatu chip yang dibuat dengan ciri-ciri kekhasannya, biasanya adalah -Memiliki memory internal relatif sedikit.-Memiliki unit I/O langsung
-Pemroses bit, selain byte
-Memiliki perintah / program yang langsung berhubungan dengan I/O
-Program relatif sederhana.


Beberapa varian memiliki memori yang tidak hilang bila catu padam didalamnya untuk me­nyimpan program
Sedangkan dalam hal aplikasi, sistem mikokontroler memiliki karakteristik sebagai berikut

Memiliki program khusus yang disimpan dalam memori untuk aplikasi tertentu, tidak seperti PC yang multifungsi karena mudahnya memasukan program. Program mikrokontroler relatif lebih kecil daripada program-program pada PC.


-Konsumsi daya kecil.
-Rangkaian sederhana dan kompak
-Murah, karena komponen sedikit
-Unit I/O yang sederhana, misalnya keypad, LCD, LED, Latch.
-Lebih tahan terhadap kondisi lingkungan ekstrem misalnya temperatur, tekanan, kelembaban dan  sebagainya.


Untuk mempelajari mikrokontroler perlu praktek, atau minimal dengan suatu simulatornya, tanpa praktek tidak akan didapat apa-apa. Untuk mempelajari suatu mikrokontroler atau ingin mengaplikasikan mikrokontroler untuk kendali atau kontrol harus diperhatikan hal-hal sebagai berikut;
Layaklah digunakan suatu sistem mikrokontroler ?. Jika rangkaian terlalu sederhana cobalah dengan rangkaian diskrit saja. Sebagai contoh, jika ingin membuat flasher (lampu kedap-kedip), tidaklah perlu dengan rangkaian mikrokontroler, tetapi jika durasi kedap-kedip diinginkan sangat presisi dan mudah diubah, maka dengan mikrokontroler adalah solusi yang baik.
Apakah mikrokontroler mudah didapat dipasaran ?. Faktor keberadaan barang sangat mendukung untuk berekperimen.
Apakah harganya terjangkau ?. Berekperimen dengan mikrokontroler kemung­kinan membuat chip menjadi gampang rusak, jadi sebaiknya gunakan yang harganya relatif murah. Kecuali bagi kalangan industri, dimana harga tidak menjadi masalah.
Adakah tersedia perangkat pengembangannya ?. Belajar mikrokontroler tidak hanya belajar hardware, tetapi juga software. Data Hardware bisa didapat dari internet, sebab setiap pabrik pembuat chip mikrokontroler, pasti memberikan data sheet di website nya, 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.
Adakah, atau seberapa banyak kah forum-forum atau situs di internet yang membahas atau mendiskusikan tentang mikrokontroler tersebut ?. Tukar menukar pengalaman, berdiskusi, bertanya melalui forum di internet adalah sarana efektif saat ini untuk mempercepat mempelajari mikrokontroler.

Perangkat pengembangan suatu sistem mikrokontroler adalah sangat penting untuk melatih dan berekperimen dengan mikrokontroler yang dipilih, adapun yang disebut perangkat pengembangan atau dalam bahasa Inggris disebut development tools, bisa terdiri dari;


1. Compiler atau penterjemah (Software)
. Mikrokontroler bekerja dalam bahasa mesin, sedangkan manusia sulit untuk mengerti bahasa mesin, untuk mudahnya dibuat program dengan bahasa yang lebih tinggi tingkatnya, yaitu C, BASIC, atau ASSEMBLER, selanjutnya dengan bantuan Compiler, program akan diterjemahkan dalam bahasa mesin, tentu saja butuh
PC (Personal Computer)


2. Simulator (Software)
, adalah program komputer yang mensimulasikan kerja dari mikrokon­troler. Dengan memasukan program dan dijalankan, maka register, memori dan input-output (I/O) yang nampak dilayar PC akan menunjukan isi, sesuai dengan program yang dijalankan.


3. Emulator (Software dan Hardware),
 suatu alat yang berhubungan dengan PC yang dapat mengemulasikan kerja mikrokontroler, artinya program-program dibuat dan di compile di PC setelah itu di download ke emulator (istilahnya target), dan emulator akan bekerja secara sendiri (stand alone), hubungan dengan PC bisa dilepas. Jika ada kesalahkan program, maka cukup melakukan koreksi di PC, dan didownload ulang. Dengan demikian menghemat waktu reprogramming.


4. In Circuit Emulator (ICE), 
adalah pengembangan dari emulator, hubungan dengan PC tetap ada, karena PC dianggap sebagai chip mikrokontroler bayangan, artinya bila kita membuat suatu rangkaian yang menggunakan suatu chip mikrokontroler sebagai komponen utamanya, chip tersebut dapat kita cabut dari soketnya, dan digantikan oleh konektor berbentuk chip yang terhubung kabel-kabel ke PC (emulator card), sekarang PC menggantikan chip tersebut. Selama program dijalankan, isi register-register dalam mikrokontroler ditampilkan dilayar, program juga dapat diperlambat, sehingga mempermudah penyelusuran kesalahan (bug).


5. Programmer,
 adalah alat yang digunakan untuk mengisi program dalam suatu mikrokontroler, 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, EPROM yang berada diluar MCU atau Flash memory yang jadi satu kemasan dengan MCU.