BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Microcontroller
Microcontroller adalah suatu chip berupa IC (Integrated Circuit) yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan memberikan sinyal output sesuai dengan program yang diisikan ke dalamnya. Sinyal input microcontroller berasal dari sensor yang merupakan informasi dari lingkungan sedangkan sinyal output ditujukan kepada aktuator yang dapat memberikan efek ke lingkungan. Jadi secara sederhana microcontroller dapat diibaratkan sebagai otak dari suatu perangkat/produk yang mempu berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya.
Microcontroller pada dasarnya adalah komputer dalam satu chip, yang di
dalamnya terdapat mikroprosesor, memori, jalur Input/Output (I/O) dan perangkat pelengkap lainnya. Kecepatan pengolahan data pada microcontroller lebih rendah jika dibandingkan dengan PC. Pada PC kecepatan mikroprosesor yang digunakan saat ini telah mencapai orde GHz, sedangkan kecepatan operasi microcontroller pada umumnya berkisar antara 1 – 16 MHz. Begitu juga kapasitas RAM dan ROM pada PC yang bisa mencapai orde Gbyte, dibandingkan dengan microcontroller yang hanya berkisar pada orde byte/Kbyte.
Meskipun kecepatan pengolahan data dan kapasitas memori pada microcontroller jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan komputer personal, namun kemampuan microcontroller sudah cukup untuk dapat digunakan pada banyak aplikasi terutama karena ukurannya yang kompak. Microcontroller sering digunakan pada sistem yang tidak terlalu kompleks dan tidak memerlukan kemampuan komputasi yang tinggi.
Sistem yang menggunakan microcontroller sering disebut sebagai embedded system atau dedicated system. Embeded system adalah sistem pengendali yang tertanam pada suatu produk, sedangkan dedicated system adalah sistem
pengendali 6 7 yang dimaksudkan hanya untuk suatu fungsi tertentu. Sebagai contoh, printer adalah suatu embedded system karena di dalamnya terdapat microcontroller sebagai pengendali dan juga dedicated system karena fungsi pengendali tersebut berfungsi hanya untuk menerima data dan mencetaknya.
Hal ini berbeda dengan suatu PC yang dapat digunakan untuk berbagai macam keperluan, sehingga mikroprosesor pada PC sering disebut sebagai general purpose microprocessor (mikroprosesor serba guna). Pada PC berbagai macam software yang disimpan pada media penyimpanan dapat dijalankan, tidak seperti microcontroller hanya terdapat satu software aplikasi.
Penggunaan microcontroller antara lain terdapat pada bidang-bidang berikut ini :
1. Otomotif : Engine Control Unit, Air Bag, fuel control, Antilock Braking System, sistem pengaman alarm, transmisi automatik, hiburan, pengkondisi udara, speedometer dan odometer, navigasi, suspensi aktif.
2. Perlengkapan rumah tangga dan perkantoran : sistem pengaman alarm, remote control, mesin cuci, microwave, pengkondisi udara, timbangan digital, mesin foto kopi, printer, mouse.
3. Pengendali peralatan di industri.
4. Robotika.
Saat ini microcontroller 8 bit masih menjadi jenis microcontroller yang paling populer dan paling banyak digunakan. Maksud dari microcontroller 8 bit adalah data yang dapat diproses dalam satu waktu adalah 8 bit, jika data yang diproses lebih besar dari 8 bit maka akan dibagi menjadi beberapa bagian data yang masing-masing terdiri dari 8 bit. Masing-masing microcontroller mempunyai cara dan bahasa pemrograman yang berbeda, sehingga program untuk suatu jenis microcontroller tidak dapat dijalankan pada jenis microcontroller lain.
2.2 Sejarah Microcontroller
8
Microcontroller pertama kali dikenalkan oleh Texas Instrument dengan seri TMS 1000 pada tahun 1974 yang merupakan Microcontroller 4 bit pertama. Microcontroller ini mulai dibuat sejak 1971, merupakan mikro komputer dalam sebuah chip, lengkap dengan RAM dan ROM. Kemudian, pada tahun 1976 Intel mengeluarkan Microcontroller yang menjadi populer dengan nama 8748 yang merupakan Microcontroller 8 bit, yang merupakan Microcontroller dari keluarga MCS 48. Sekarang di pasaran banyak sekali ditemui Microcontroller mulai dari 8 bit sampai dengan 64 bit, sehingga perbedaan antara Microcontroller dan mikroprosesor sangat tipis. Masing-masing vendor mengeluarkan Microcontroller dengan dilengkapi fasilitas-fasilitas yang cenderung memudahkan pengguna untuk merancang sebuah sistem dengan komponen luar yang relatif lebih sedikit.
Saat ini Microcontroller yang banyak beredar dipasaran adalah Microcontroller 8 bit varian keluarga MCS51 (CISC) yang dikeluarkan oleh Atmel dengan seri AT89Sxx, dan Microcontroller AVR yang merupakan Microcontroller RISC dengan seri ATMEGA8535 (walaupun varian dari Microcontroller AVR sangatlah banyak, dengan masing-masing memiliki fitur yang berbeda-beda). Dengan Microcontroller tersebut pengguna (pemula) sudah bisa membuat sebuah sistem untuk keperluan sehari-hari, seperti pengendali peralatan rumah tangga jarak jauh yang menggunakan remote control televisi, radio frekuensi, maupun menggunakan ponsel, membuat jam digital, termometer digital dan sebagainya.
Microcontroller adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.
Dengan kata lain, Microcontroller adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja Microcontroller sebenarnya adalah membaca dan menulis data. Microcontroller merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang
menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiah bisa disebut
“pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi atau diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh Microcontroller ini.
Microcontroller digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara otomatis, seperti sistem kontrol mesin, remote control, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran
Microcontroller membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan Microcontroller ini maka :
1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.
2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.
3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.
Namun demikian tidak sepenuhnya Microcontroller bisa mereduksi komponen IC TTL dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran masukan dan keluaran 6 (I/O). Dengan kata lain, Microcontroller adalah versi kecil atau mikro dari sebuah komputer karena Microcontroller sudah mengandung beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital (ADC) dan sebagainya hanya menggunakan sistem minimum yang tidak rumit atau kompleks.
Agar sebuah Microcontroller dapat berfungsi, maka Microcontroller tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum.
Untuk membuat sistem minimum, minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa Microcontroller sudah
10
menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun Microcontroller sudah dapat beroperasi.
Untuk merancang sebuah sistem berbasis Microcontroller, kita memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu :
1. Sistem minimum Microcontroller.
2. Software pemrograman dan kompiler, serta downloader.
Yang dimaksud dengan sistem minimum adalah sebuah rangkaian Microcontroller yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi.
Sebuah IC Microcontroller tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri.
Pada dasarnya sebuah sistem minimum Microcontroller memiliki prinsip yang sama, yang terdiri dari 4 bagian, yaitu :
1. Prosesor, yaitu Microcontroller itu sendiri.
2. Rangkaian reset agar Microcontroller dapat menjalankan program mulai dari awal.
3. Rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak atau pulsa pada CPU.
4. Rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumber daya.
Pada Microcontroller jenis-jenis tertentu seperti AVR, poin kedua pada no 2 dan 3 sudah tersedia didalam Microcontroller tersebut dengan frekuensi yang sudah diatur dari vendornya (biasanya 1MHz,2MHz,4MHz,8MHz), sehingga tidak diperlukan rangkaian tambahan, namun bila ingin merancang sistem dengan spesifikasi tertentu (misal ingin komunikasi dengan PC atau handphone), maka harus menggunakan rangkaian clock yang sesuai dengan karakteristik PC atau HP 7 tersebut, biasanya menggunakan kristal 11,0592 MHz, untuk menghasilkan komunikasi yang sesuai dengan baud rate PC atau HP tersebut.
2.3 Jenis-jenis Microcontroller