Pemrograman Dasar Mikrokontroler

Pengertian mikroprosesor

Mikroprosesor merupakan hasil dari pertumbuhan semikonduktor. Prosesor adalah chip yang sering disebut “Microprosessor” yang sekarang ukurannya sudah mencapai gigahertz. Ukuran tersebut adalah hitungan kecepatan prosesor dalam mengolah data atau informasi. Merk prosesor yang banyak beredar dipasatan adalah AMD, Apple, Cyrix VIA, IBM, IDT, dan Intel.

Pertama kali Mikroprosesor dikenalkan pada tahun 1971 oleh Intel Corp, yaitu Mikroprosesor Intel 4004 yang mempunyai arsitektur 4 bit. Dengan penambahan beberapa peripheral (memori, piranti I/O, dsb) Mikroprosesor 4004 di ubah menjadi komputer kecil oleh intel. Kemudian mikroprosesor ini di kembangkan lagi menjadi 8080 (berasitektur 8bit), 8085, dan kemudian 8086 (berasitektur 16bit).

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.

Perkembangan Mikrokontroler

Karena kebutuhan yang tinggi terhadap “chip-chip pintar” dengan berbagai fasilitasnya, maka berbagai vendor juga berlomba untuk menawarkan produk-produk mikrokontrolernya. Hal tersebut terjadi semenjak tahun 1970-an. Motorola mengeluarkan seri mikrokontroler 6800 yang terus dikembangkan hingga sekarang menjadi 68HC05, 68HC08, 68HC11, 68HC12, dan 68HC16. Zilog juga mengeluarkan seri mikroprosesor Z80-nya yang terkenal dan terus dikembangkan hingga kini menjadi Z180 dan kemudian diadopsi juga oleh mikroprosesor Rabbit. Intel mengeluarkan mikrokontrolernya yang populer di dunia yaitu 8051, yang karena begitu populernya maka arsitektur 8051 tersebut kemudian diadopsi oleh vendor lain seperti Phillips, Siemens, Atmel, dan vendor-vendor lain dalam produk mikrokontroler mereka. Selain itu masih ada mikrokontroler populer lainnya seperti Basic Stamps, PIC dari Microchip, MSP 430 dari Texas Instrument dan masih banyak lagi.

Selain mikroprosesor dan mikrokontroler, sebenarnya telah bemunculan chip-chip pintar lain seperti DSP prosesor dan Application Spesific Integrated Circuit (ASIC). Di masa depan, chip-chip mungil berkemampuan sangat tinggi akan mendominasi semua desain elektronik di dunia sehingga mampu memberikan kemampuan komputasi yang tinggi serta meminimumkan jumlah komponen-komponen konvensional.

C. Persamaan dan Perbedaan Mikroprosesor dan Mikrokontroler

1. Persamaan Mikroprosesor dan Mikrokontroler

Mikroprosesor dan mikrokontroler merupakan IC yang dapat diprogram dan supaya aplikasi yang diinginkan dapat berjalan, maka memori program harus diisi program tertentu.

Perbedaan Mikroprosesor dan Mikrokontroler

Terdapat perbedaan yang signifikan antara mikrokontroler dan mikroprosessor. Perbedaan yang utama antara keduanya dapat dilihat dari dua faktor utama yaitu arsitektur perangkat keras (hardware architecture) dan aplikasi masing-masing.

a. Ditinjau dari segi arsitekturnya, mikroprosesor hanya merupakan single chip CPU, sedangkan mikrokontroler dalam IC-nya selain CPU juga terdapat piranti lain yang memungkinkan mikrokontroler berfungsi sebagai suatu single chip computer. Dalam

sebuah IC mikrokontroler telah terdapat ROM, RAM, EPROM, serial interface dan paralel interface, timer, interrupt controller, konverter Analog ke Digital, dan lainnya (tergantung fitur yang melengkapi mikrokontroler tersebut).

b. Dari segi aplikasinya, mikroprosessor hanya berfungsi sebagai Central Processing Unit yang menjadi otak komputer, sedangkan mikrokontroler, dalam bentuknya yang mungil, pada umumnya ditujukan untuk melakukan tugas–tugas yang berorientasi kontrol pada rangkaian yang membutuhkan jumlah komponen minimum dan biaya rendah (low cost).

Aplikasi Mikrokontroler

Karena kemampuannya yang tinggi, bentuknya yang kecil, konsumsi dayanya yang rendah, dan harga yang murah maka mikrokontroler begitu banyak digunakan di dunia. Mikrokontroler digunakan mulai dari mainan anak-anak, perangkat elektronik rumah tangga, perangkat pendukung otomotif, peralatan industri, peralatan telekomunikasi, peralatan medis dan kedokteran, sampai dengan pengendali robot serta persenjataan militer. Terdapat beberapa keunggulan yang diharapkan dari alat-alat yang berbasis mikrokontroler (microcontroller-based solutions) :

 Kehandalan tinggi (high reliability) dan kemudahan integrasi dengan komponen lain (high degree of integration)

 Ukuran yang semakin dapat diperkecil (reduced in size)

 Penggunaan komponen dipersedikit (reduced component count) yang juga akan menyebabkan biaya produksi dapat semakin ditekan (lower manufacturing cost)

 Waktu pembuatan lebih singkat (shorter development time) sehingga lebih cepat pula dijual ke pasar sesuai kebutuhan (shorter time to market)

 Konsumsi daya yang rendah (lower power consumption)

Sistem Mikroprosesor

Sebuah sistem minimum mikroprosesor memerlukan perangkat-perangkat seperti mikroprosesor, unit memori, unit masukan dan keluaran, dan rangkaian pendukung lain. Diagram blok rangkaian sistem minimum mikroprosesor diperlihatkan dalam Gambar 1.1.

Dalam sistem mikroprosesor prinsip kerjanya adalah mengolah suatu data masukan, yang kemudian hasil olahan tersebut akan menghasilkan keluaran yang dikehendaki. Proses pengolahan datanya dapat difungsikan sesuai dengan instruksi yang diprogramkan . Masing-masing mikroprosesor memiliki bahasa pemrograman yang berbeda-beda. Namun secara prinsip, dasar dari tiap mikroprosesor adalah sama. Tiap mikroprosesor memiliki satu bus data, satu bus alamat dan satu bus kendali. Dalam mikroprosesor terdapat suatu unit untuk mengerjakan fungsi – fungsi logika dan aritmetika, register – register untuk menyimpan data sementara dan unit pengendalian .

Bus data terdiri biasanya 4, 8, 16 atau 32 jalur (bit), 64 bit, tergantung dari jenis mikroprosesornya. Bus data berfungsi memuat data dari dan ke mikroprosesor. Arah panah menunjukkan arah data dikirim/diterima. Bus alamat merupakan bus yang berisi alamat- alamat yang datanya akan dikirim/diterima oleh mikroprosesor. Bus kendali digunakan untuk mensinkronkan kerja antara mikroprosesor dengan dunia luar sistem. Pada beberapa aplikasi ada yang disebut dengan istilah jabat tangan, seperti misalnya pada penerapan hubungan dengan pencetak (printer).

Dalam sistem kerjanya mikroprosesor didukung oleh unit memori (untuk menyimpan program tetap/sementara dan menyimpan data), unit masukan dan keluaran yang berfungsi sebagai antar muka dengan dunia luar. Catu daya, rangkaian pembangkit detak (clock), rangkaian pengawas sandi (address decoder), penyangga (buffer) dan penahan (latch) juga diperlukan mikroprosesor untuk mendukung operasi kerja sebagai satu rangkaian yang solid.