1. Mikroprosessor
Mikroprosessor
atau CPU adalah “otak” yang merupakan pengendali utama semua operasi dalam
sistem komputer. Mikroprosesor mengambil instruksi biner dari memori,
menerjemahkannya menjadi serangkaian aksi dan menjalankannya. Aksi tersebut
bisa berupa transfer data dari dan ke memori, operasi aritmatika dan logika,
atau pembangkitan sinyal kendali.
Mikroprosesor
dalam perkembangan komputer digital disebut sebagai Central Processing Unit
(CPU) yang bekerja sebagai pusat pengolah dan pengendalian pada sistem
komputer mikro. Sebuah mikroprosesor tersusun dari tiga bagian penting yaitu :
Arithmetic Logic Unit (ALU), Register Unit (RU), dan Control Unit (CU).
- ALU (Arithmetic Logic Unit) , ALU fungsinya untuk melakukan proses operasi matematika dan logika. Operasi matematika sederhana tersebut meliputi penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian. Sedangkan operasi logika meliputi AND, OR, NOT, XOR, XNOR dan lain-lain.
- CU (Control Unit), CU berfungsi untuk mengambil intruksi dari memori dan melakukan eksekusi intruksi tersebut. Sementara memori merupakan bagian tersendiri tidak termasuk dalam bagian mikroprosesor.
- Register, merupakan tempat menampung data sementara yang berasal dari memori sebelum diproses oleh ALU
Ketiga bagian diatas dikemas dalam satu buah chip. Untuk menghubungkan mikroprosesor dengan perangkat lain seperti memori, input output, timer, dll digunakan sebuah jalur data (bus). Pada mikroprosesor jalur data (bus) dibagi menjadi 3 bagian :
- Control Bus, jalur data ini hubungannya langsung ke Control Unit, digunakan untuk mengatur intruksi yang akan dilakukan oleh CU.
- Address Bus, jalur data ini hubungannya ke memori dan periperal lain, digunakan untuk memilih alamat dari data yang akan diakses.
- Data Bus, jalur data ini hubungannya juga ke momori dan periperal lain, digunakan untuk mengambil atau menyimpan data dari atau ke momori.
Untuk membangun fungsi sebagai komputer mikro, sebuah mikroprosesor harus dilengkapi dengan memori, biasanya memori program yang hanya bisa dibaca (Read Only Memory=ROM) dan memori yang bisa dibaca dan ditulis (Read Write Memory=RWM), decoder memori, osilator, dan sejumlah peralatan input output seperti port data seri dan paralel.
Pokok dari penggunaan mikroprosesor adalah untuk mengambil data, membentuk kalkulasi, perhitungan atau manipulasi data, dan menyimpan hasil perhitungan pada peralatan penyimpan atau menampilkan hasilnya pada sebuah monitor atau cetak keras.
2. Mikrokontroler
Pokok dari penggunaan mikroprosesor adalah untuk mengambil data, membentuk kalkulasi, perhitungan atau manipulasi data, dan menyimpan hasil perhitungan pada peralatan penyimpan atau menampilkan hasilnya pada sebuah monitor atau cetak keras.
2. Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan sebuah chip atau IC yang didalamnya sudah terdapat prosesor (ALU, CU & Register), memori dan periperal tambahan lain. Semua bagian tersebut dipadatkan dalam satu buah chip. Banyaknya periperal yang ada dalam mikrokontroler tergantung dari masing-masing tipe dan spesifikasi pabrik. Tidak bisa disamakan isi dari mikrokontroler A dengan mikrokontroler B. Karena mikrokontroler sendiri dirancang untuk spesifikasi kebutuhan yang bermacam-macam.
Mikrokontroler juga suatu IC dengan kepadatan yang sangat tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping, biasanya terdiri dari CPU, RAM, EEPROM, I/O, TIMER, dll.
a. Cara Kerja Mikrokontroler
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang memiliki input dan ouput serta proses kendali dengan program yang dapat ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Sederhananya, cara kerja mikrokontroler adalah membaca dan menulis data. Suatu mikrokontroler dapat mengendalikan perangkat ataupun alat secara digital ketika suatu program telah ditanamkan ke inti prosesor. Dengan begitu, mikrokontroler dapat membaca data yang diterima sebagai input dan kemudian menulis data yang dikeluarkan sebagai output. Kinerja pengendalian otomatis yang dilakukan oleh mikrokontroler bergantung pada program yang ditanamkan oleh pembuat program.
b. Jenis-Jenis Mikrokontroler
Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller.Pembagian ini didasarkan pada kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada mikrokontroler tersebut. Pembagian itu yaitu RISC dan CISC.
- RISC merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computer. Instruksi yang dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.
- Sebaliknya, CISC kependekan dari Complex Instruction Set Computer. Instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya.
Sekarang kita akan
membahas pembagian jenis-jenis mikrokonktroler yang telah umum digunakan.
a. 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
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 serial pada
komputer.
3. Perbedaan Mikroprosessor dengan Mikrokontroler
Secara umum
perbedaan penggunaan antara mikroprosesor dan mikrokontroler dapat dilihat di
bawah ini :
- Mikroprosesor hanya terdiri dari CPU, sedangkan mikrokontroler sudah dalam bentuk komputer namun dengan ukuran kecil dan spesifikasi yang lebih rendah
- Mikroprosesor digunakan untuk sistem yang kecil sampai sistem yang besar (general purpose), sedangkan mikrokontroler biasanya digunakan untuk sistem yang kecil
- Komputasi pada komputer lebih kompleks karena spesifikasi perangkat pendukung bisa disesuaikan, sedangkan mikrokontroler spesifikasi tidak bisa disesuaikan karena sudah jadi satu dalam sebuah chip.
- Kebutuhan biaya untuk membuat sistem dengan mikroprosesor lebih tinggi dibandingkan dengan mikrokontroler. Hal ini dikarenakan mikroprosesor hanya terdiri dari CPU sementara perangkat pendukung lain seperti memori, input output harus ditambahkan sendiri
4. Aplikasi yang Menggunakan Mikroprosessor dan Mikrokontroler
Saat ini, aplikasi system Mikroprosesor sudah meluas ke hampir seluruh bidang kehidupan manusia mulai dari yang paling kecil seperti barcode reader, sampai instrumen besar seperti panel pesawat terbang, alat kedokteran seperti MRI (Magnetic Resonance Imaging) sampai alat perang seperti stinger missile untuk serangan darat ke udara, bahkan merambah ke bidang pendidikan, kesehatan, kependudukan, politik, dll. Hampir seluruh computer yang ada hari ini, merupakan computer digital yang tentu saja merupakan system mikroprosesor. Mulai dari computer ukuran kecil yaitu PDA, computer mikro atau Personal Komputer, mini computer, mainframe, sampai super computer.
Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan sistem mikroprosesor untuk alat kendali dan instrumentasi.
- Instrumen Lift. Prosesor digunakan untuk membaca tekanan tombol dan mengendalikan gerakan motor listrik, sehingga lift dapat begerak sesuai dengan tekanan tombol dan cukup nyaman bagi pemakai, tidak berhenti atau bergerak mendadak.
- EFI, electronic fuel injection yang diterapkan pada mesin-mesin bakar modern. Alat ini dipakai untuk mengoptimalkan pemakaian bahan bakar untuk torsi dan kecepatan maksimum.
- Sistem pengatur ketepatan cetak dan potong pada mesin pengganda media kertas seperti koran dan majalah. Tanpa koreksi dari sistem mikroprosesor, selain hasil yang kurang rapi, alat pemotong atau pencetak harus sering disetting ulang dan ini sangat tidak realistis. Kita dapat lihat, pada setiap halaman koran atau majalah ada terdapat mark atau tanda, baik tanda untuk warna maupun tanda untuk alat potong.
- Alat pengolah data pada VCD atau DVD player. Karena data disimpan dalam CD dalam keadaan dikompres, maka untuk mengubahnya menjadi gambar atau suara perlu dilakukan dekompresi data yang jelas memerlukan algoritma tertentu yang diwujudkan dengan program. Tentu saja ini memerlukan sistem mikroprosesor.
- Pada Sistem komunikasi, hampir semua alat penting menggunakan system mikroprosesor. Pada zaman sekarang, system komunikasi hamper selalu terkait dengan computer atau mikroprosesor, adapu contohnya, antara lain:
- Sentral Telepon PSTN atau saluran analog dengan bandwith 4 kHz. Saat ini, hamper semua system switching atau penyambungan telepon dilakukan secara digital, random input sequential output atau sebaliknya. Tentu saja semua ini diwujudkan dengan menyertakan system mikroprosesor.
- Provider Telepon Digital seperti ISDN, DSL dll. Selain untuk switching atau penyambungan dan queuing atau antrian, system mikroprosewsor pada provider telepon digital juga dimanfaatkan untuk banyak hal lain termasuk network management dan optimasi Quality of Serviceder Telepon Seluler. Meskipun menggunakan saluran frekuensi, hamper semua telepon seluler merupakan komunikasi digital.
- Handphone, kecil dan murah sekalipun, harus dilengkapi dengan mikroprosesor, karena untuk membaca keypad, menyimpan phonebook, kalkulator, mengirim SMS, dll memerlukan system instrumentasi digital.
- Komunikasi satelit. Selain untuk system kendali dan instrumentasi satelit, mikroprosesor juga digunakan untuk switching, multiplexing, queuing, error correction, dll.
- Untuk mengatur lalu lintas di jalan raya
- Untuk menjalankan program yang di buat oleh computer
- untuk komunikasi seperti pada hand phone
- Untuk mengatur dan menyimpan program pada televisi
Penerapan Mikroprosesor ini bahkan merambah lebih jauh lagi ke dunia Otomotif. Seperti Otomotif yang berteknologi VVT-I (variable valve timing intelegent) bahwa pengaturan buka tutup valve di control menggunakan system microprocessor yang berbasis microprocessor yaitu dengan ECU (electronic control unit) yang berfungsi pengaturan bahan bakar, udara, dan temperature yang di sesuaikan dengan kecepatan putaran mesin.
b. Contoh Aplikasi Mikrokontroler
Beberapa contoh Aplikasi Mikrokontroler :
1. Perancangan LED Berjalan / Running LED
LED berjalan atau running LED merupakan aplikasi sederhana elektronika khususnya penggunaan mikrokontroler. Aplikasi ini dapat dikatakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler. Kita dapat membuat dengan program sederhana.
2. Perancangan Perangkat Keras
Seluruh perangkat atau komponen yang digunakan dalam perancangan pengaturan kecepatan pada alat putar keramik menggunakan motor AC ini, tersusun seperti pada blok diagram di bawah ini.
Mikrokontroler AVR ATMega16 dapat dioperasikan dengan cara menambahkan beberapa komponen elektronika yang berfungsi sebagai komponen pendukungnya.Mikrokontroler AVR ATMega16 dapat dioperasikan dengan cara menambahkan beberapa komponen elektronika yang berfungsi sebagai komponen pendukungnya.Mikrokontroler dan komponen komponen pendukung tersebut tergabung dalam satu rangkaian yang disebut sebagai rangkaian sistem minimum.
4. Perancangan Rangkaian Downloader
Rangkaian downloader merupakan rangkaian penghubung antara computer dan mikrokontroler yang berfungsi untuk memasukan listing program (berupa bit – bit logika) ke dalam mikrokontroler. Listing program yang dikirim oleh software dari computer ke dalam mikrokontroler biasanya berbentuk file *.hex (heksadesimal). Pada umumnya rangkaian downloader terdiri dari kabel penghubung jenis DB25 atau jenis DB9. Sinkronisasi tegangan antara tegangan dari komputer dan tegangan mikrokontroler menggunakan sebuah buffer.
Keypad merupakan tombol elektronik yang terdiri dari kombinasi beberapa saklar yang terangkai dalam bentuk kolom dan baris. Pada perancangan alat putar ini, keypad digunakan sebagai alat untuk masukan nilai setpoint kecepatan putaran alat putar keramik. Keypad yang digunakan adalah keypad 3×4 yang terdiri dari 3 kolom dan 4 baris (7 pin). Untuk mengetahui tombol mana yang sedang ditekan, keypad diatur oleh mikrokontroler dengan cara memberikan bit – bit logika pada baris atau kolomnya. Keypad ini dihubungkan melalui kabel pin (7 pin) ke salah satu port mikrokontroler.
Komponen utama dari rangkaian driver motor AC ini adalah IC TRIAC Optoisolators Tipe MOC3041 dan TRIAC Tipe Q4004LT. TRIA C Optoisolatorsyang digunakan telah memiliki rangkaian zero crossing di dalamnya.. Rangkaian drivermotor AC akan memicu motor AC jika pin 2 pada IC MOC3041 diberi logika “0” (low). Bit– bit logik a yang diberikan pada IC tersebut berupa sinyal PWM yang diatur oleh registerOCR1A (duty cycle) pada mikrokontroler.
Rangkaian sensor untuk mendeteksi putaran alat putar ini, terdiri dari Phototransistor tipe H21A1 dan piringan sensor dengan lubang sebanyak 12 lubang
8. Perancangan Alat Putar Keramik
Alat putar keramik yang akan dirancang terbuat dari bahan semen dan berporoskan batang besi. Pada bagian besi poros tersebut dipasangi bearing, pulley dan piringan sensor. Pulley dihubungkan motor AC dengan menggunakan tali penghubung (belt).
Rangkaian alarm yang akan dibuat adalah rangkaian alarm sirene. Rangkaian alarm ini akan berbunyi seperti suara sirene polisi.
EmoticonEmoticon