Pengertian Mikrokontroler, Fungsi dan Persip Kerjanya

Baca Cepat Buka

Finoo.id – Pengertian Mikrokontroler, Fungsi dan Persip Kerjanya. Sebagai masyarakat umum, tentunya kita belum familiar dengan perangkat bernama mikrokontroler ini.

Mikrokontroler sebenarnya adalah sebuah chip yang memiliki peran penting dalam pemrograman berbagai perangkat elektronik.

Pada artikel ini, kami akan membahas pengertian mikrokontroler, prinsip kerjanya, struktur, diagram blok, kelebihan, kekurangan, jenis-jenis, fungsi, dan perbedaannya. Untuk itu, mari kita simak pembahasannya di bawah ini.

Pengertian Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan suatu bentuk komputer kecil yang terintegrasi dalam sebuah chip IC (Integrated Circuit) dan dirancang untuk menjalankan tugas atau operasi tertentu.

Biasanya, IC mikrokontroler terdiri dari satu atau lebih inti prosesor (CPU), memori (RAM dan ROM), serta perangkat input dan output yang dapat diprogram.

Dalam penggunaannya, mikrokontroler, atau sering disebut microcontroller dalam bahasa Inggris, digunakan dalam produk atau perangkat yang dikendalikan secara otomatis.

Contohnya adalah sistem kontrol mesin mobil, remote control, perangkat medis, dan berbagai perangkat lain yang menggunakan sistem terbenam (embedded system).

Penggunaan mikrokontroler semakin populer karena kemampuannya untuk mengurangi ukuran dan biaya suatu produk atau desain, jika dibandingkan dengan desain yang menggunakan mikroprosesor terpisah dengan memori serta perangkat input dan output yang terpisah pula.

Fungsi Mikrokontroler

Mikrokontroler memiliki beberapa fungsi utama, antara lain:

Sebagai Counter:
Mikrokontroler dapat berfungsi sebagai penghitung yang dapat menghitung sinyal masukan. Ini berguna dalam berbagai aplikasi seperti pengukuran waktu, menghitung kecepatan, dan pemantauan frekuensi.
Sebagai Flip-Flop:
Mikrokontroler juga dapat berperan sebagai flip-flop, yaitu sirkuit digital yang dapat menyimpan satu bit informasi. Ini memungkinkan mikrokontroler untuk menyimpan dan memanipulasi data secara digital.
Sebagai Pembangkit Osilasi:
Mikrokontroler dapat menghasilkan sinyal osilasi yang stabil dan presisi. Osilator ini penting dalam sistem yang memerlukan waktu yang tepat atau dalam aplikasi seperti pengaturan kecepatan motor.
Sebagai Decoder dan Encoder:
Mikrokontroler dapat berfungsi sebagai decoder yang mengubah kode atau data menjadi format yang dapat dipahami oleh sistem lain. Selain itu, mikrokontroler juga dapat berperan sebagai encoder yang mengubah data menjadi kode yang sesuai.
Sebagai Timer atau Pengatur Waktu:
Mikrokontroler dapat memantau waktu dan mengatur berbagai tugas sesuai jadwal yang telah ditentukan. Ini memungkinkan kontrol yang tepat terhadap peristiwa dan tindakan pada waktu yang ditentukan.
Sebagai ADC (Analog to Digital Converter):
Mikrokontroler dilengkapi dengan konverter Analog to Digital (ADC) yang memungkinkan konversi sinyal analog menjadi data digital. Hal ini penting dalam pengambilan data dari sensor analog dan pengolahan sinyal yang berkaitan dengan dunia analog.

Prinsip Kerja Mikrokontroler

Setelah membahas pengertian mikrokontroler sebelumnya, selanjutnya kita akan membahas prinsip kerjanya.

Mikrokontroler digunakan sebagai pengontrol atau pengendali dalam suatu sistem. Untuk menjalankan fungsi tersebut, komponen ini bekerja secara terpadu dengan bagian lain yang terdapat dalam IC mikrokontroler.

Tergantung pada fungsi dan tujuannya, setiap data atau perintah yang diterima akan diproses oleh bagian CPU. Proses ini didukung oleh komponen lain seperti timer, RAM, CDA, atau ADC.

Struktur dan Diagram Blok Mikrokontroler

Berikut adalah struktur dan diagram blok mikrokontroler beserta penjelasan mengenai komponen utamanya.

1. CPU

CPU merupakan inti dari mikrokontroler yang berperan sebagai otak. Tugas utama CPU adalah mengambil instruksi (fetch), menerjemahkannya (decode), dan akhirnya mengeksekusinya (execute).

CPU bertanggung jawab menghubungkan setiap bagian mikrokontroler menjadi satu sistem yang terintegrasi. Fungsi utamanya adalah mengambil dan mendekode instruksi.

Setiap instruksi yang diambil dari memori program harus diterjemahkan atau dideskripsikan (decode) oleh CPU tersebut.

2. Serial Port (Port Serial)

Port serial menyediakan beragam antarmuka serial antara mikrokontroler dan periferal lainnya seperti port paralel.

Antarmuka serial memungkinkan pengiriman dan penerimaan data secara bit per bit melalui satu saluran komunikasi. Port serial memungkinkan pengiriman data secara berurutan, yang biasanya digunakan untuk komunikasi dengan periferal eksternal seperti port paralel.

3. Memori (Penyimpanan)

Memori memiliki tugas penting dalam menyimpan data. Data tersebut dapat berupa data yang sudah diolah (output) atau data yang belum diolah (input).

Ada dua jenis utama memori yaitu RAM dan ROM. ROM digunakan untuk menyimpan data dalam jangka waktu yang lama.

Sementara itu, RAM digunakan untuk menyimpan data sementara selama program berjalan sebelum akhirnya dipindahkan ke ROM.

Beberapa jenis RAM yang umum digunakan meliputi:

Contact point (titik kontak)
Chip packaging (kemasan chip)
CSP (Chip Scale Package)
DIP (Dual In-Line Package)
PCB (Printed Circuit Board)
TSOP (Thin Small Outline Package)
DRAM (Dynamic Random Access Memory)

4. Port Input/Output Paralel

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

Port ini memungkinkan pengiriman dan penerimaan data secara paralel, yaitu beberapa bit data dikirim atau diterima secara bersamaan melalui beberapa jalur komunikasi.

5. ADC (Analog to Digital Converter)

Konverter ADC (Analog to Digital Converter) berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi bentuk digital.

Konverter ini menerima sinyal input dalam bentuk analog, misalnya dari output sensor, dan mengubahnya menjadi sinyal digital.

Output digital dari konverter ADC dapat digunakan untuk berbagai aplikasi digital, seperti ditampilkan pada layar digital pada perangkat pengukuran.

6. DAC (Digital to Analog Converter)

DAC (Digital to Analog Converter) berfungsi untuk melakukan konversi kebalikan dari ADC (Analog to Digital Converter).

DAC mengubah sinyal digital menjadi bentuk analog. Biasanya, DAC digunakan untuk mengendalikan perangkat-perangkat analog seperti motor DC dan lainnya.

7. Interrupt Control (Kontrol Interupsi)

Interrupt Control (Kontrol Interupsi) berperan dalam mengatur penundaan dalam pemrograman mikrokontroler.

Bagian kontrol interupsi dapat dioperasikan baik secara internal maupun eksternal.

8. Special Functioning Block (Blok Fungsi Khusus)

Special functioning block (blok fungsi khusus) adalah komponen tambahan yang dirancang untuk memiliki fungsi khusus tertentu.

Biasanya blok ini ditemukan dalam arsitektur mikrokontroler pada mesin robotik. Tidak semua perangkat menggunakan blok ini.

9. Timer and Counter (Pengatur Waktu dan Penghitung)

Timer/counter digunakan untuk mengukur waktu dan melakukan penghitungan. Komponen ini memiliki peran yang sangat penting.

Informasi waktu yang diberikan oleh timer/counter sering digunakan dalam pengaturan sistem agar lebih akurat dan efektif.

Jenis-Jenis Mikrokontroler

Mikrokontroler memiliki berbagai jenis yang sesuai dengan fungsinya. Beberapa jenis mikrokontroler tersebut antara lain:

1. Mikrokontroler AVR

Mikrokontroler AVR merupakan jenis mikrokontroler RISC 8 bit. Jenis ini termasuk dalam kategori RISC, sehingga semua instruksi dikemas dalam satu siklus clock.

AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling populer digunakan dalam bidang elektronika dan instrumentasi.

Mikrokontroler ini merupakan keunggulan utama dari arsitektur yang dikembangkan oleh Atmel. Arsitektur ini dirancang khusus dengan berbagai peningkatan dan perbaikan dari arsitektur mikrokontroler sebelumnya.

Atmel telah menghasilkan berbagai seri mikrokontroler AVR yang telah dipasarkan di seluruh dunia sebagai mikrokontroler dengan performa tinggi dan biaya yang terjangkau.

Di Indonesia, mikrokontroler AVR telah banyak digunakan karena menawarkan fitur yang lengkap, mudah didapatkan, dan harga yang terjangkau.

2. Mikrokontroler MSC 51

MMikrokontroler jenis MCS51 termasuk dalam keluarga CISC, di mana sebagian besar instruksinya akan dieksekusi dalam 12 siklus clock.

Jenis mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard dan awalnya dirancang khusus untuk aplikasi chip mikrokontroler tunggal.

Namun, dalam mode ekstensi, ia memungkinkan penggunaan ROM eksternal hingga 64 KB dan RAM eksternal hingga 64 KB, dengan alamat yang dipilih melalui jalur pemilihan chip terpisah untuk akses program dan memori data.

Salah satu keunggulan mikrokontroler 8051 adalah kemampuannya dalam memproses logika boolean, di mana operasi logika tingkat bit dapat dilakukan secara efisien dalam register internal dan RAM.

Oleh karena itu, MCS51 sering digunakan dalam desain awal PLC. Mikrokontroler MCS51, yang diproduksi oleh Atmel, memiliki dua versi, yaitu versi 20 pin dan versi 40 pin.

Hampir semua varian mikrokontroler MCS51 dilengkapi dengan flash PEROM (Programmable Eraseable Read Only Memory) sebagai media penyimpanan program, dan susunan pin IC ini berbeda untuk setiap versinya.

3. Mikrokontroler PIC

PIC merupakan singkatan dari Programmable Interface Controller. Namun, seiring perkembangannya, PIC mengalami perubahan menjadi Programmable Intelligent Computer.

PIC adalah jenis mikrokontroler dengan arsitektur RISC yang dikembangkan oleh Microchip Technology. Mikrokontroler PIC pertama kali dikembangkan oleh divisi mikroelektronik General Instrument dengan nama PIC1640.

Mikrokontroler PIC adalah rangkaian tunggal yang kompak, menggabungkan unit pemrosesan, jam, dan input/output dalam satu chip. PIC dapat dibeli dalam keadaan kosong dan kemudian diprogram sesuai dengan kebutuhan kontrol tertentu.

PIC sangat populer di kalangan pengembang dan hobiis karena harganya yang terjangkau. Mikrokontroler ini tersedia secara luas, memiliki database aplikasi yang besar, dan dapat diprogram melalui hubungan port serial dengan komputer.

PIC telah menjadi salah satu pilihan yang populer dalam berbagai proyek elektronika dan sistem kontrol berkat fleksibilitasnya yang tinggi dan biayanya yang terjangkau.

4. Mikrokontroler ARM

Mikrokontroler adalah jenis prosesor dengan arsitektur set instruksi 32 bit yang termasuk dalam keluarga RISC yang dikembangkan oleh ARM Holdings.

ARM (Advanced RISC Machine) sebelumnya dikenal sebagai Acorn RISC Machine. Awalnya, prosesor ARM dikembangkan oleh Acorn Computers untuk komputer pribadi atau personal computer.

Namun, dengan dominasi prosesor Intel x86 dan sistem operasi Microsoft pada komputer kompatibel IBM PC, Acorn Computers mengalami kesulitan finansial yang menyebabkan penutupan perusahaannya.

Baca Juga :

Penutup

Secara keseluruhan, mikrokontroler adalah komponen penting yang memiliki peran integral dalam sistem elektronik dan komputerisasi masa kini.

Memahami pengertian mikrokontroler tidak hanya tentang mengenal komponen semikonduktor yang kompleks, melainkan juga tentang mengapresiasi karya teknologi yang revolusioner.

Berbagai aplikasi, mulai dari perangkat rumah tangga hingga sistem otomatisasi industri, mengkalianlkan kekuatan mikrokontroler.

Ini mencerminkan betapa penting dan tak terelakkan keberadaannya dalam mendorong inovasi dan penemuan baru dalam berbagai bidang.

Untuk itu, penguasaan materi tentang mikrokontroler bisa menjadi kunci utama dalam meraih kesuksesan di era digital ini.

Teruslah belajar dan eksplorasi lebih dalam tentang mikrokontroler, karena di dalamnya terdapat dunia yang luas dari teknologi yang akan terus berkembang dan beradaptasi seiring dengan kemajuan zaman.

Demikianlah artikel finoo.id yang membahas tentang Pengertian Mikrokontroler, Fungsi dan Persip Kerjanya. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan teriamaksih telah membaca.