Mikrokontroller

BAB I

PENDAHULUAN

INTRODUCTION

Pada level yang paling sederhana, komputer adalah mesin yang didesign untuk mengolah, menyimpan, mendapatkan kembali sebuah data. Data/informasi yang menjadi bagian operasi dari sebuah komputer adalah berupa angka. Semua operasi yang bisa dilakukan komputer seperti: web browsing, printing, dan image prosessing tidak lebih merupakan kegiatan menahan, memindahkan dan mengubah atau memanipulasi angka-angka.
Sistem komputer dibagi menjadi dua kategori, yaitu:

1. Desktop komputer, mesin yang sering kita sebut sebagai “komputer”, komputer yang ada di pikiran kita. Desktop komputer bisa menjalankan beragam program dengan sistem yang diatur oleh suatu operating sistem (OS) seperti: Windows dan Linux. Dengan menjalankan aplikasi program yang berbeda, fungsi dari desktop komputer juga berubah.
2. Embedded komputer, komputer yang terintegrasi dengan sistem lain (ex: mekanika) dan digunakan untuk suatu fungsi tertentu. Seperti: microwave oven, DVD player, mainan, handphone dll. Embedded komputer pada umumnya didesain untuk satu aplikasi saja.

Sistem komputer disusun dari banyak komponen, seperti: processor, memory, input/output peripheral dll. Berikut adalah gambar skema sistem komputer sederhana,

gambar 1.1 Sistem Komputer Sederhana

PROCESSOR

Processor/CPU (Central Processing Unit) adalah komponen dari suatu sistem komputer yang melakukan proses manipulasi dan pengolahan (eksekusi) data berdasarkan urutan instruksi dari memory. Instruksi yang dijalankan oleh processor disebut dengan opcodes atau machine-code.

Opcodes merupakan bahasa mesin berupa angka-angka yang kadang sulit dimengerti oleh pengguna, untuk itu dibangun instruksi operasi processor dalam bahasa assembly yang disebut dengan mnemonic. Urutan dari kumpulan instruksi sebuah processor disebut dengan program. Program yang dijalankan processor bisa diubah sesuai dengan kebutuhan aplikasi, sehingga komputer bersifat programmable.

MEMORY

Memory merupakan komponen sistem komputer yang berfungsi untuk menyimpan data dan instruksi (program) yang dijalankan oleh processor. Ada beberapa jenis memory yang biasa digunakan oleh suatu sistem komputer,

1. RAM (Random Acces Memory), RAM adalah “Working Memory” pada sistem komputer, dimana CPU dapat menuliskan data untuk disimpan sementara. RAM bersifat ”volatile”, yang berarti datanya akan hilang apabila catu daya dimatikan.
2. ROM (Read Only Memory), bersifat “non volatile”, yang berarti data tidak akan hilang meskipun catu daya dimatikan. Tujuan utama dari ROM adalah menyimpan kode/data yang dibutuhkan pada saat start up.

PERANGKAT INPUT/OUTPUT

Perangkat input/output atau peripheral i/o digunakan oleh processor untuk berkomunikasi dengan dunia luar. Contoh pemakaian perangkat i/o adalah serial komunikasi pada keyboard, dan parallel komunikasi pada printer. Perangkat i/o merupakan piranti pengkondisi sinyal sebelum dapat diolah oleh processor atau setelah diolah processor sehingga dapat dikeluarkan berupa output data digital. Ada 3 cara input/output untuk berkomunikasi dengan processor,

1. Programmed i/o, processor mengirim dan menerima data pada i/o sesuai instruksi.
2. Interrupt-driven i/o, sinyal dari luar mengatur eksekusi instruksi processor. Sinyal luar akan menghentikan eksekusi program yang dijalankan saat itu, dan menjalankan fungsi program interrupt.
3. Direct Memory Acces (DMA), memungkinkan transfer data langsung antara peripheral i/o dan memory tanpa keterlibatan processor. Biasanya digunakan pada sistem yang membutuhkan transfer data cepat.

MIKROKONTROLLER

Mikrokontroller adalah piranti elektronik berupa IC (Integrated Circuit) yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh programmer. Mikrokontroller merupakan contoh suatu sistem komputer sederhana yang masuk dalam kategori embedded komputer. Dalam sebuah struktur mikrokontroller akan kita temukan juga komponen-komponen seperti: processor, memory, clock dll.

Gambar 1.2 Contoh Beberapa Bentuk Mikrikontroller ATMEL

Kegiatan desain otomasi merupakan kegiatan memetakan sinyal input menjadi sinyal output berdasarkan suatu fungsi kontrol agar bisa dimanfaatkan sesuai kebutuhan. Sasaran dari pelatihan ini adalah peserta mampu menggunakan mikrokontroller untuk membangun sendiri suatu sistem otomasi atau embedded system.

ATMEL AVR ATMEGA8535

Sebelum belajar lebih dalam tentang aplikasi mikrokontroller, ada baiknya kita bicarakan dulu tentang mikrokontroller yang kita gunakan. Pada pelatihan ini dipilih mikrokontroller jenis ATMEL AVR RISC dengan pertimbangan sebagai berikut:

• ATMEL AVR RISC memiliki fasilitas dan kefungsian yang lengkap dengan harga yang relatif murah.
• Kecepatan maksimum eksekusi instruksi mikrokontroller mencapai 16 MIPS (Million Instruction per Second), yang berarti hanya dibutuhkan 1 clock untuk 1 eksekusi instruksi.
• Konsumsi daya yang rendah jika dibandingkan dengan kecepatan eksekusi instruksi.
• Ketersediaan kompiler C (CV AVR) yang memudahkan user memprogram menggunakan bahasa C.

Berikut tabel perbandingan kecepatan processor dan efisiensi eksekusi beberapa mikrokontroller,

Tabel 1.1 Perbandingan Kecepatan Prosesor dan Efisiensi

Dari tabel diatas dapat dilihat, ketika bekerja dengan kecepatan clock yang sama AVR 7 kali lebih cepat dibandingkan denga PIC16C74, 15 kali lebih cepat daripada 68 HC11, dan 28 kali lebih cepat dibanding 8051. Dari kemampuan dan fasilitas yang dimiliki, AVR RISC cocok dipilih sebagai mikrokontroller untuk membangun bermacam-macam aplikasi embedded sistem. Oleh karena itu, dalam pelatihan ini juga dipilih salah satu jenis AVR RISC sebagai dasar pelatihan yaitu ATMEGA 8535. Chip AVR ATMEGA8535 memiliki 40 pin kaki, berikut skema kaki AT MEGA8535,

Gambar 1.3 Skema Mikrokontroller AVR RICK ATMEGA 8535

ATMEGA8535 memiliki 4 buah port input/output 8 bit, yaitu PORTA, PORTB, PORTC, dan PORTD. Selain sebagai input/output masing masing port juga memiliki fungsi yang lain. PORTA dapat difungsikan sebagai ADC (Analog to Digital Converter), PORTB dapat difungsikan sebagai SPI (Serial Peripheral Interface) communication. Fungsi-fungsi yang lain dapat dilihat pada datasheet ATMEGA8535.

PEMROGRAMAN ATMEL AVR

Ada 2 cara untuk memprogram mikrokontroller ini, menggunakan software AVR assembler yang berbasis pada bahasa assembly, dan menggunakan software CV AVR (Code Vision AVR) yang berbasis pada bahasa C. Pada pelatihan ini akan digunakan cara yang kedua dengan pertimbangan kemudahan pembuatan program dari algoritma yang telah dibangun.

Pelatihan ini tidak menitikberatkan penggunaan bahasa C pada CV AVR, tapi lebih pada cara dan aplikasi dari mikrokontroller. Untuk itu peserta diharapkan membaca sendiri petunjuk pemakaian software ini. Berikut tampilan utama CVAVR,

Gambar 1.4 Tampilan Utama CV AVR

Untuk dapat menyimpan program yang telah kita buat pada memory mikrokontroller dibutuhkan perangkat tambahan yang menghubungkan antara PC dan mikrokontroller. Perangkat interface ini disebut isp_dongle yang menghubungkan port parallel PC dan port SPI (Serial Peripheral Interface) mikrokontroller.

Gambar 1.5 ISP Dongle dan Skema Rangkaiannya 

Untuk memaksimalkan pemanfaatan fasilitas mikrokontroller MAX-TRON telah mengembangkan board dan peripheral pendukung yang dapat digunakan untuk membangun bermacam-macam aplikasi sistem digital. Salah satunya adalah Universal controller board M.B.3.2, board yang dilengkapi dengan komponen-komponen tambahan pendukung kerja mikrokontroller. Berikut data Universal board M.B.3.2,

MAX-TRON M.B.3.2

Universal Controller Board

Feature:

• High-performance, low power AVR ATMEGA8535 8 bit mikrocontroller
• 4 bidirection port
• 8 channel ADC
• 2 channel servo motor controller
• 2 channel max-tron H-bridge controller
• Master/Slave SPI serial interface
• Serial USART interface
• Operating voltage 9 V – 35 V

PIN Description

 

Gambar 1.6 Skema PIN Universal Board M.B.3.2