Pengertian Mikrokontroler (Microcontroller) dan Strukturnya

admin 07/06/2022 elektronika, Pendidikan 9 Views

Pengertian Mikrokontroler (Microcontroller) dan Strukturnya – Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil yang dikemas dalam bentuk chip berupa IC (Integrated Circuit) yang dirancang untuk melakukan tugas atau operasi tertentu seperti menerima sinyal input, melakukan pengolahan data serta memberikan sinyal output. Pada dasarnya, sebuah IC mikrokontroler terdiri dari satu atau lebih inti prosesor (CPU), memori (RAM dan ROM) serta perangkat INPUT dan OUTPUT yang dapat diprogram.

Microcontroller memiliki kegunaan yang hampir sama dengan komputer namun dengan kemampuan komputasi yang lebih rendah jika dibandingkan dengan komputer atau PC pada umumnya. Pada dasarnya, mikrokontroler merupakan teknologi komputer yang lebih sederhana dan sering digunakan pada aplikasi sistem dan perangkat yang tidak terlalu kompleks dan tidak memerlukan komputasi tinggi.

Dalam pengaplikasiannya, microcontroller ini digunakan dalam produk atau perangkat yang dikendalikan secara otomatis seperti sistem kontrol mesin mobil, perangkat medis, mesin, peralatan listrik, pengendali jarak jauh, mainan dan perangkat-perangkat yang menggunakan sistem tertanam lainnya.

Baca juga : Pengertian Mikroprosesor (Microprocessor) dan Cara Kerja Mikroprosesor

Fungsi Mikrokontroler

Suatu perangkat atau sistem yang menggunakan microcontroller sebagai pengolah data umumnya disebut sebagai Embedded system atau dedicated system. Embedded sytem adalah suatu pengendali yang tertanam pada sistem atau perangkat, sedangkan dedicated system adalah pengendali suatu sistem yang dimaksudkan hanya untuk fungsi tertentu.

Mikrokontroler memiliki beberapa fungsi, diantaranya yaitu:

Sebagai pembangkit osilasi
Sebagai timer atau pewaktu
Sebagai ADC (Analog to Digital Converter)
Sebagai Flip-flop
Sebagai conter atau penghitung
Sebagai encoder atau decoder

Fungsi mikrokontroler ini sering digunakan pada sistem atau perangkat yang dikendalikan secara otomatis. Berikut adalah penggunaan mikrokontroler pada beberapa bidang yaitu :

Industri – Beberapa penggunaan mikrokontroler di bidang industri yaitu untuk aplikasi montoring, aplikasi data logger, aplikasi kontrol dan otomasi
Robotika – Dalam bidang robotika mikrokontroler sangat banyak digunakan karena kemampuan yang dimiliki mikrokontroler itu sendiri. Dengan menggunakan mikrokontroler maka beberapa jenis robot seperti robot pemadam api, robot penendang bola dan robot line follower dapat dibuat dengan mengkombinasikan beberapa sensor dan aktuator.
Otomotif – Penggunaan mikrokontroler dalam bidang otomotif yaitu seperti ECU (Engine Control Unit), antilock braking system, air bag, speedometer, transmisi otomatis, suspensi aktif, navigasi, dan yang lainnya.
Perlengkapan rumah tangga dan perkantoran – Beberapa contoh peralatannya adalah mesin fotokopi, printer, air conditioner, timbangan digital dan yang lainnya.

Diagram Blok dan Struktur Mikrokontroler

Secara sederhana, untuk dapat mengolah data, menerima dan mengirim sinyal mikrokontroler memiliki beberapa atau bagian utama seperti CPU, memori, serta perangkat INPUT dan OUTPUT (I/O) di dalamnya. Selain itu, agar dapat beroperasi secara optimal mikrokontroler juga dilengkapi dengan beberapa komponen atau bagian tambahan. Berikut ini adalah diagram blok dan struktur mikrokontroler beserta penjelasan singkat tentang bagian-bagian utamanya.

1. CPU

CPU (Central Processing Unit) merupakan komponen utama yang bertindak sebagai otak bagi sebuah mikrokontroler. CPU bertanggung jawab untuk mengambil perintah atau instruksi (fetch), menerjemahkannya (decode), kemudian mengeksekusinya (execute). Central Processing Unit saling menghubungkan setiap komponen atau bagian mikrokontroler hingga menjadi suatu sistem. Fungsi utama dari CPU adalah mengambil perintah lalu menerjemahkannya dari memori flash atau memori program.

2. Memori

Secara umum, fungsi memori dalam mikrokontroler sama dengan mikroprosesor yaitu sebagai media penyimpanan. Memori ini digunakan untuk menyimpan data dan program. Biasanya mikrokontroler sejumlah RAM dan ROM (EEPROM, EPROM dan lain-lainnya) atau memori flash untuk menyimpan kode program yang diisikan (source code program).

3. Port INPUT / OUTPUT paralel

Pada mikrokontroler terdapat perangkat input dan output ataupun yang biasa dikenal dengan port I/O. Perangkat I/O mikrokontroler ini berhubungan secara paralel dengan perangkat I/O yang lainnya. Port Input / Output paralel ini digunakan untuk mendorong atau menghubungkan berbagai perangkat seperti LCD, LED, printer, memori dan perangkat INPUT / OUTPUT lainnya ke mikrokontroler.

4. Port Serial

Port serial pada mikrokontroler digunakan sebagai port yang menyediakan serial interface atau komunikasi serial secara paralel antara mikrokontroler tersebut dengan mikrokontroler atau perangkat pariferal lainnya.

5. Pengatur Waktu dan Penghitung (Timer dan Counter)

Timer dan Counter memiliki fungsi yang sangat berguna bagi mikrokontroler yaitu menyediakan semua pengaturan waktu dan operasi perhitungan dalam mikrokontroler terebut. Operasi utama yang dilakukan di bagian ini adalah fungsi jam, modulasi, pembangkitan pulsa, osilasi, pengukuran frekuensi serta dapat juga menghitung jumlah pulsa eksternal.

6. Pengonversi Analog ke Digital atau Analog to Digital Converter (ADC)

Analog to Digital Converter (ADC) digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi bentuk sinyal digital. Pada konverter ini sinyal input harus dalam bentuk analog (misal dari sensor) sedangkan outputnya dalam bentuk digital. Output digital dapat digunakan untuk berbagai aplikasi digital seperti layar digital pada perangkat pengukuran.

7. Pengonversi Digital ke Analog atau Digital to Analog Converter (DAC)

Digital to Analog Converter (DAC) memiliki fungsi yang berkebalikan dengan ADC (Analog to Digital Converter). DAC mengubah sinyal digital menjadi format analog. Ini biasanya digunakan untuk mengendalikan perangkat analog seperti motor DC dan lain sebagainya.

8. Kontrol Interupsi (Interrupt Control)

Interrupt Control atau kendali interupsi digunakan untuk menyediakan penundaan (interupsi) untuk program kerja. Interrupt dapat berupa eksternal (diaktifkan dengan menggunakan pin interrupt) atau internal (dengan menggunakan perintah interupsi selama pemrograman).

9. Blok Fungsi Khusus (Sepecial Funtioning Block)

Beberapa mikrokontroler hanya dapat digunakan untuk beberapa aplikasi khusus (misalnya sistem robotik), pengendali ini memiliki beberapa port tambahan untuk melakukan operasi khusus tersebut yang umumnya dinamakan dengan blok fungsi khusus.

Ciri Khas Mikrokontroler

Suatu peralatan atau perangkat elektronika tentunya memiliki ciri khas yang membedakan perangkat tersebut dengan yang lainnya. Berikut beberapa ciri khas dari mikrokontroler.

Kemampuan komputasi yang tidak terlalu tinggi – Dibandingkan dengan komputer atau PC pada umumnya, kemampuan CPU dari mikrokontroler tidak terlalu tinggi seperti komputasi dari komputer atau PC.
Mikrokontroler dibekali memori non-volatile – Dengan menggunakan memori non-volatile pada mikrokontroler maka perintah yang telah dibuat dapat dihapus ataupun dibuat ulang. selain itu juga memungkinkan data yang telah disimpan dalam mikrokontroler tidak hilang meskipun mikrokontroler tidak dihubungkan dengan sumber listrik.
Kapasitas memori yang relatif lebih kecil – Kapasitas memori mikrokontroler terbilang jauh lebih kecil dari kapasitas memori komputer atau PC yang mencapai orde GBytes, kapasitas memori mikrokontroler hanya berkisar pada orde Bytes dan Kbytes.
Program atau perintah berhubungan langsung dengan port Input / Output – Port Input / Output ini berfungsi sebagai tempat jalannya komunikasi antara mikrokontroler dengan periferal input atau periferal output.
Perintah relatif sederhana – Kemampuan komputai yang tidak terlalu tinggi sehingga mikrokontroler dapat diberikan beberapa perintah yang terbilang sederhana.

Keunggulan dan Kekurangan Mikrokontroler

Berikut beberapa keunggulan dari Mikrokontroler :

Waktu yang diperlukan untuk operasi rendah
Penggunaan mikrokontroler sederhana dan mudah untuk memecahkan masalah dan pemeliharaan sistem
Sebagian besar pin dapat diprogram oleh pengguna untuk melakukan berbagai fungsi
Mudah menghubungkan port RAM, ROM dan I / O tambahan
Mikrokontroler bertindak sebagai mikrokomputer tanpa harus ada komponen digital tambahan lainnya
Dapat mengurangi biaya dan ukuran sistem karena integrasi yang lengkap dalam sebuah mikrokontroler

Berikut beberapa kekurangan dari mikrokontroler :