MAKALAH PERBEDAAN MIKROPROSESOR
DAN MIKROKONTROLER
Disusun oleh :
NAMA : MUCHAMAD RIZKI ROMADHON
NIM : C. 431.14.0149
UNIVERSITAS SEMARANG
Mikroprosesor
Sebuah mikroprosesor (sering dituliskan: µP atau uP) adalah sebuah central processing unit (CPU) elektronikkomputer yang terbuat dari transistor mini dan sirkuit lainnya di atas sebuah sirkuit terintegrasisemikonduktor.
Sebelum berkembangnya mikroprosesor, CPU elektronik terbuat dari sirkuit terintegrasiTTL terpisah; sebelumnya, transistor individual; sebelumnya lagi, dari tabung vakum. Bahkan telah ada desain untuk mesin komputer sederhana atas dasar bagian mekanik seperti gear,shaft, lever, Tinkertoy, dll.
Mikroprosesor dalam perkembangan dunia komputer digital disebut sebagai Central Processing Unit (CPU). Mikroprosesor diberi sebutan CPU karena fungsinya sebagai unit pemroses pusat. CPU bekerja sebagai pusat pemroses dan pengendali bekerjanya sistim komputer. Sebagai salah satu jenis chip dari berbagai jenis chip yang telah diproduksi, mikroprosesor sering juga diberi sebutan Microprocessor Unit (MPU). CPU atau MPU merupakan komponen utama dari sebuah komputer.
CPU sendiri merupakan sebuah blok yang terdiri dari :
1. 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.
2. 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.
3. Register
Register merupakan tempat menampung data sementara yang berasal dari memori. Sebelum diproses oleh ALU
1. Control Bus, jalur data ini hubungannya langsung ke Control Unit, digunakan untuk mengatur intruksi yang akan dilakukan oleh CU.
2. Address Bus, jalur data ini hubungannya ke memori dan periperal lain, digunakan untuk memilih alamat dari data yang akan diakses.
3. Data Bus, jalur data ini hubungannya juga ke momori dan periperal lain, digunakan untuk mengambil atau menyimpan data dari atau ke momori.
Gambar dibawah merupakan blok diagram internal dari mikroprosesor
Mikroprosesor sebagai sebuah chip tidak bisa bekerja sendiri. Mikroprosesor memerlukan unit lain yaitu unit memori dan unit I/O. Dengan menggabungkan CPU, Memory Unit, dan I/O unit terbangun sebuah sistim yang disebut dengan sistim mikroprosesor.
Gambar sebuah komputer mikro
CPU bekerja mengatur pengendalian dan proses alih data yang terjadi dalam sistim mikroprosesor. Alih data berlangsung melalui saluran yang disebut dengan data bus. Alih data bisa terjadi dari memori ke CPU atau dari I/O ke CPU atau sebaliknya dari CPU ke memori atau dari CPU ke I/O. Alih data dari memori atau dari I/O ke CPU dikenal sebagai proses baca (READ). Alih data dari CPU ke memori atau alih data dari CPU ke I/O dikenal sebagai proses tulis (WRITE). Proses Read atau proses Write dikendalikan melalui saluran yang disebut dengan Control bus. Bus alamat bekerja mengatur lokasi alamat memori atau I/O dari mana atau kemana data diambil atau dikirim.
Komputer mikro adalah salah satu contoh jenis sistim mikroprosesor. Untuk membangun fungsi sebagai komputer mikro, sebuah mikroprosesor juga harus dilengkapi dengan memori, biasanya memori program yang hanya bisa dibaca (Read Only Memory = ROM) dan memori yang bisa dibaca dan ditulisi (Read Write Memory = RWM), dekoder memori, osilator, dan sejumlah peralatan input output seperti port data seri dan paralel. Jadi komputer mikro adalah sebuah sistim mikroprosesor.
Berikut adalah karakteristik penting dari mikroprosesor :
2. Ukuran bus data eksternal (external data bus size): Jumlah saluran yang digunakan untuk transfer data antar komponen antara mikroprosesor dan komponen-komponen di luar mikroprosesor.
3. Ukuran alamat memori (memory address size): Jumlah alamat memori yang dapat dialamati oleh mikroprosesor secara langsung.
4. Kecepatan clock (clock speed): Rate atau kecepatan clock untuk menuntun kerja mikroprosesor.
5. Fitur-fitur spesial (special features): Fitur khusus untuk mendukung aplikasi tertentu seperti fasilitas pemrosesan floating point, multimedia dan sebagainya.
Pada sistem komunikasi, hampir semua alat penting digunkan sistem mikroprosesor. Sistem komunikasi hampir selalu terkait dengan komputer atau mikroprosesor. Beberapa contoh berikut :
a. Sentral Telepon PSTN atau saluran analog dengan bandwidth 4 kHz. Semua sistem
swicthing atau penyambungan telepon dilakukan secara digital, random input sequential output atau sebaliknya.
b. Provider Telepon Digital seperti ISDN, DSL dll. Selain digunakan untuk switching atau
penyambungan sistem mikroprosesor pada provider telepon digtal juga dimanfaatkan untuk banyak hal termasuk network management dan optimasi Quality of Service. c. Provider Telepon Seluler. Meski menggunakan saluran radio frekuensi, hampir semua
telepon seluler menerapkan komunikasi digital.
Penggunaan mikroprosesor pada sistem kendali dan instrumentasi diterapkan hampir semua instrumen dan alat kendali, mulai dari instrumen kecil seperti barcode reader, sampai intrumen besar seperti panel pesawat terbang. Mulai dari alat kedokteran sampai alat perang. Beberapa contoh penerapan sistem mikroprosesor untuk alat kendali dan instrumentasi.
a. EFI, electronic fuel injection yang diterapkan pada mesin-mesin bakar modern. Alat ii
dipakai untuk mengoptimalkan pemakaian bahan bakar untuk torsi dan kecepatan maksimum.
b. Sistem pengaturan ketetapan cetak dan potong pada mesin penggandaan 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.
c. Instrumen Lift. Prosesor digunakan untuk membaca tekanan tombol dan mengendalikan
gerakan motor listrik, sehingga lift dapat bergerak sesuai dengan tekanan tombol dan cukup nyaman bagi pemakai, tidak berhenti atau bergerak mendadak.
Contoh aplikasi Mikroprosesor :
alat ini dengan benda yang memantulkan sinyal ultrasonik serta menampilkan hasil perhitungannya dalam bilangan desimal pada display 7 segment.
Alat ini terdiri dari 4 komponen utama, yaitu :
a. Sistem mikroprosesor single chip atu chip tunggal yang mengandung prosesor. Memory dan I/O meskipun dengan kapasitas yang sangat kecil.
b. Rangkaian elektronika penghasil dan penerima gelombang ultrasonik
c. Display 7 segment
Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah komputer mikro dalam satu chip tunggal. Mikrokontroler memadukan CPU, ROM, RWM, I/O paralel, I/O seri, counter-timer, dan rangkaian clock dalam satu chip tunggal. Mikrokontroler berbeda dengan
mikroprosesor dalam beberapa hal. Mikrokontroler memadukan memori untuk
menyimpan program atau data pheriperal I/O untuk berkomunikasi dengan alat luar. Pemanfaatan mikrokontroler saat sangat populer di bidang kendali dan instrumentasi elektronik. Hal ini
Ban yaknya 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.
Beberapa bagian yang biasanya ada pada mikrokontroler adalah sebagai berikut ini :
1. Prosesor, merupakan bagian utama yang fungsinya sudah saya jelaskan diatas.
2. Memori, terdiri dari beberapa jenis antara lain memori program (Flash Memori) dan memori data (Data Memori). Data memori terdiri dari dua macam : 1. SRAM (sifatnya sementara) 2. EEPROM (sifatnya permanen)
4. Timer/Counter, merupakan bagian yang berfungsi untuk melakukan penjadwalan waktu (timer). Selain itu timer/counter bisa digunakan untuk menggenerate sinyal dengan frekuensi dan periode tertentu.
Empat bagian diatas biasanya terdapat pada semua jenis mikrokontroler. Namun spesifikasinya berbeda-beda, terutama untuk ukuran memori.
Sama halnya dengan mikroprosesor, mikrokontroler adalah piranti yang dirancang untuk kebutuhan umum. Penggunaan pokok dari mikrokontroler adalah untuk mengontrol kerja mesin atau sistim menggunakan program yang disimpan pada sebuah ROM.
JENIS-JENIS MIKROKONTROLER
1. 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.
Fungsi pin mikrokontroler AVR. IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu bentuk IC seri mikrokontroler AVR ATmega8535 dapat dilihat berikut. Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki.
1. Port A
Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.
2. Port B
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus.
3. Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timer/counter 2.
4. Port D
Ø E. RESET
RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset.
Ø F. XTAL1
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit.
Ø G. XTAL2
XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.
Ø H. AVcc
Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.
Ø I. AREF
AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus dibeikan ke kaki ini.
Ø J. AGND
AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki anlaog ground yang terpisah.
2. MCS-51
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.
langsung dan secara efisien dalam register internal dan RAM. Karena itulah MCS51 digunakan dalam rancangan awal PLC (programmable Logic Control).
IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada dasarnya. Fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu bentuk IC seri mikrokontroler MCS-51 dapat dilihat berikut.
Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki yang biasa ada pada seri mikrokontroler MCS-51.
1. Port 0
Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada desain yang
minimum (sederhana) digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Pada desain lebih lanjut pada perancangan dengan memori eksternal digunakan sebagai data dan address yang di-multiplex. Port 0 terdapat pada pin 32-39.
2. Port 1
Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O, kecuali pada IC 89S52 yang
menggunakan P1.0 dan P1.1 sebagai input eksternal untuk timer ketiga (T3). Port 1 terdapat pada pin 1-8.
3. Port 2
Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O. Pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari address. Port 2 terdapat pada pin 21-28.
4. Port 3
Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O juga mempunyai fungsi khusus.
3. PIC
Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640. Sekarang Microhip telah mengumumkan pembuatan PIC-nya yang keenam.
Walaupun lebih sederhana dibandingkan dengan seri lainya di PIC tetapi mikrokontroler PIC 16F84 ini memiliki fitur-fitur yang tidak dimiliki oleh mikrokontroler keluaran Atmel atau Paralax.Untuk melihat perbedaan konsep diantara mikroprosesor dan mikrokontroler di bawah ini ditunjukan tabel perbandingan konfigurasi, arsitektur, dan set instruksi diantara mikroprosesor Z-80 CPU dengan mikrokontroler AT89C51.
No Konfigurasi Pin
11. Memori ekternal 64 Kbyte 128 Kbyte
12. Flag 6 4
13. Timer 0 2
14. Port Paralel 0 4 x 8 bit
Sebagai catatan dari tabel 1 ini, jika dilakukan perbandingan tidaklah menunjukkan bahwa satu lebih baik dari lainnya. Kedua rancangan memiliki penekanan tujuan yang berbeda.
Contoh aplikasi mikrokontroler :
PENGENDALIAN PINTU GERBANG MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER AT89S8252
Secara garis besar, perancangan pintu gerbang dengan menggunakan password HP ini terdiri dari power supplay, mikrokontroler AT89S8252, driver motor stepper, motor stepper, display seven segmen, penguat, DTMF dekoder, dan saklar batas dan tombol manual. Diagram blok dari pintu gerbang dengan menggunakan password HP
ditunjukkan pada gambar berikut :
Ø AT89S8252 merupakan pusat kendali dari seluruh rangkaian. Dimana mikrokontroler akan mengambil data yang dikirimkan oleh DTMF dekoder kemudian membandingkannya dengan nilai yang benardan juga mengecek sinyal yang dikirimkan oleh saklar batas, kemudian mengendalikan motor stepper.
Ø Driver motor stepper berfungsi untuk mengendalikan perputaran dari motor stepper, sehingga dengan demikian perputaran dari motor stepper yang berfungsi untuk
membuka/menutup pintu gerbang agar dapat dikendalikan oleh mikrokontroler.
Ø Motor stepper berfungsi untuk mengendalikan proses membuka/menutup pintu gerbang.
Ø Saklar batas berfungsi untuk mengetahui apakah pintu gerbang telah terbuka lebar atau telah tertutup rapat.
Ø Tombol manual berfungsi untuk membuka/menutup pintu gerbang secara manual.
Ø Penguat berfungsi untuk menguatkan sinyal yang dikirimkan oleh HP.
Ø DTMF dekoder berfungsi untuk menterjemahkan sinyal DTMF yang dikirimkan oleh HP menjadi 4 bit data biner agar dapat dikenali oleh mikrokontroler.
Ø Display seven segmen berfungsi untuk menampilkan angka hasil terjemahan dari DTMF dekoder.
Secara umum perbedaan penggunaan antara mikroprosesor dan mikrokontroler dapat dilihat di bawah ini :
1. Mikroprosesor hanya terdiri dari CPU, sedangkan mikrokontroler sudah dalam bentuk komputer namun dengan ukuran kecil dan spesifikasi yang lebih rendah
2. Mikroprosesor digunakan untuk sistem yang kecil sampai sistem yang besar (general purpose), sedangkan mikrokontroler biasanya digunakan untuk sistem yang kecil
3. Komputasi pada komputer lebih kompleks karena spesifikasi perangkat pendukung bisa disesuaikan, sedangkan mikrokontroler spesifikasi tidak bisa disesuaikan karena sudah jadi satu dalam sebuah chip.
