KOMPUTER TERAPAN

Sejarah Mikrokontroler

Mikrokontroler populer yang pertama dibuat oleh Intel pada tahun 1976, yaitu mikrokontroler 8-bit Intel 8748. Mikrokontroler tersebut adalah bagian dari keluarga mikrokontroler MCS-48. Sebelumnya, Texas instrumentstelah memasarkan mikrokontroler 4-bit pertama yaitu TMS 1000 pada tahun 1974. TMS 1000 yang mulai dibuat sejak 1971 adalah mikrokomputer dalam sebuah chip, lengkap dengan RAM dan ROM.

Intel mengeluarkan mikrokontrolernya yang populer di dunia yaitu 8051, kemudian diadopsi oleh vendor lain seperti Phillips, Siemens, Atmel, dan vendor-vendor lain. Selain itu masih ada mikrokontroler populer lainnya seperti Basic Stamps, PIC dari Microchip, MSP 430 dari Texas Instrument

Mikrokontroler AVR merupakan salah satu jenis arsitektur mikrokontroler yang menjadi andalan Atmel. digunakan di dunia sebagai mikrokontroler yang bersifat low cost dan high performance.

Keterangan: 

·         Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil buatan manusia yang harus dijalankan oleh mikrokontroler

·         RAM (Random Acces Memory) merupakan memori yang membantu CPU untuk penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running

·         EEPROM  (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) adalah memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang running

·         Port I/O adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran ataupun masukan bagi program

·         Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung waktu/pulsa

·         UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial asynchronous

·         PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa

·         ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu

·         SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial secara serial synchronous

·         ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin yang minimal

Sistem Mikrokontroler 8051 dan Keluarga

Mikrokontroler keluarga 8051 berasal dari MCS-51 terdiri dari: 8051 , 8031, 8751H ,80C51 ,80C31 ,8052 dan 8032. Setiap uC memiliki pola atau bentuk detail yang berbeda-beda, tetapi meskipun uC berbeda,tetap ada persamaannya yakni dalam konsep pembuatannya yaitu terdiri atas Processor, Memory, Saluran I/O yang dapat diprogram, Clock Generator, Reset. Dallas semiconductor merupakan vendor dari uC 8051 Family.

Beberapa keluarga mikrokontroler yang akan dibahas pada artikel ini adalah PIC dari Microchip, Intel MCS-51 dan Atmel 89CXX /89CXX51.

1.     1.      Mikrokontroler MCS-51 dan Atmel 89CXX, 89CXX51

Tahun 1976 Intel memperkenalkan mikrokontroler pertama kali yaitu 8748 yang merupakan keluarga dari MCS-48 dengan satu IC berisi lebih dari 17.000 transistor. tahun 1980 Intel mengumumkan mikrokontroler 8051 yang termasuk dalam keluarga MCS-51 yang memiliki lebih dari 60.000 transistor didalamnya serta 4 kbyte ROM, 128 byte RAM, 32 jalur I/O, serial port, dan dua timer 16 bit. Disamping keluarga MCS-51 dan MCS-48 ada juga mikrokontroler dari keluarga MCS-96 yang juga dikenal sebagai keluarga 8098, yaitu suatu mikrokontroler 8 bit dengan 16 bit unit pemrosesan pusat ( Kuo, 1998 ).
Mikrokontroler MCS-51 dan Atmel 89CXX, 89CXX51 adalah mikrokontroler 8-bit. Atmel 89CXX dan 89CXX51 kompatibel dengan keluarga MCS-51. Oleh karena itu, ketika mempelajari MCS-51 seseorang juga dapat mempelajari mikrokontroler Atmel versi tersebut.

1.     Keluarga MCS-51

MCS-51 merupakan keluarga mikrokontroler 8-bit, beroperasi pada frekuensi 12 MHz, dan mikrokontroler ini diperkenalkan sebagai pengganti generasi mikrokontroler sebelumnya, MCS-48. Desain mikrokontroler ini menggunakan dasar teknologi HMOS (High-Speed Metal Oxide Semiconductor). Perangkat keluarga ini juga menyediakan versi CHMOS (Complementary High-Speed Metal Oxide Semiconductor) yang dipresentasikan dengan penambahan huruf ‘C’ pada nomer part serinya, contoh 80C51, 87C51, dsb. CHMOS merupakan nama yang diberikan untuk proses high-speed CMOS yang dimiliki intel. Ada beberapa keuntungan menggunakan versi CHMOS dari mikrokontroler MCS-51 dibanding dengan versi HMOS. Konsumsi power versi CHMOS lebih rendah, ketahanan noise yang lebih tinggi dan kecepatan yang lebih tinggi pula. Dari segi arsitektur perangkat CHMOS kompatibel dengan HMOS. Perbedaannya hanya pada perangkat CHMOS telah ditambahkan

beberapa fitur seperti idle mode, power down dsb.

3. Mikrokontroler Atmel
Beberapa perangkat dari keluarga mikrokontroler Atmel dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Pembahasan utama pada artikel ini adalah tentang ‘reprogramable flash device’. Mikrokontroler Atmel ini mendukung penuh operasi statis mulai dari 0 sampai 24 MHz. Mode power-down dan mode idle dapat digunakan untuk menjaga konsumsi power untuk tetap pada jenjang yang minimum. Beberapa device diantaranya dapat dipilih karena tegangan operasinya sangat  rendah, biasanya dalam jangkauan 2,7-6 V. Atmel 89C1051/2051 merupakan salah satunya. Untuk Atmel 89C4051 jangkauannya adalah 3-6 V.

Mikrokontroler Atmel dengan 20 pin sangat cocok ketika ruang PCB yang tersedia sangat kecil, dan membutuhkan saluran I/O terisi dengan 15 I/O. Komparator analog yang presisi berhubungan dengan pewaktu dapat digunakan untuk membangun ADC type pencacah. Flash PEROM (Programable and Erasable Read Only Memory) adalah salah satu fitur yang sangat berguna lainnya. Device ini tidak memerlukan penghapus EPROM ultraviolet karena device ini dapat diprogram dan dihapus secara elektrik. Atmel 89LV52 adalah mikrokontroler low-voltage dengan 8K flash memori yang kompatibel dengan 8032. Jangkauan tegangan operasinya adalah 2,7 V-6 V.

4. Mikrokontroler PIC
Mikrokontroler 8-bit PIC16CXX dan PIC17CXX dari Microchip menggunakan teknologi CMOS. Mikrokontroler PIC terkenal karena performanya yang tinggi, biaya yang rendah dan ukuran yang kecil. Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur RICS. PIC16CXX hanya memiliki 33 single-word instruksi. Frekuensi operasi untuk 16CXX  berjarak dari DC hingga 20 MHz. Seri ini dapat ditambahkan program memori eksternal hingga 64K word. PIC 17C42 memiliki beberapa pencacah/pewaktu dan kemampuan penanganan I/O, dan 16C71 telah tedapat 4 kanal 8-bit ADC.

Untuk memperoleh 12 kanal 10-bit ADC kita dapat memperolehnya pada 17C752. Fitur-fitur umum termasuk pewaktu, watchdog, ADC, memori data tambahan, komunikasi serial, keluaran pulse width modulated (PWM), dan memori ROM, EPROM dan EEPROM.

Arsitektur Mikrokontroler

Pada mikrokontroler AVR ATmega 16, pin PD0 dan PD1 digunakan untuk komunikasi serial USART (Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter) yang mendukung komunikasi full duplex ( komunikasi 2 arah). Gambar berikut ini menampilkan model hubungan antara mikrokontroler dengan PC melalui format serial.

Gambar Model pengkonversi level serial

Untuk mengirimkan data serial menggunakan CodeVision AVR, bisa menggunakan fungsi putchar, puts atau menggunakan I/O register UDR. Konfigurasi yang umum untuk komunikasi dengan baud rate 9600bps (bit per second) menggunakan kristal 4 MHz,

penggolongan IC berdasar jumlah transistor

* SSI (small-scale integration) : chip dengan maksimum 100 komponen elektronik.
* MSI (medium-scale integration) : chip dengan 100 sampai 3.000 komponen elektronik.
* LSI (large-scale integration) : chip dengan 3.000 sampai 100.000 komponen elektronik.
* VLSI (very large-scale integration) : chip dengan 100.000 sampai 1.000.000 komponen elektronik.
* ULSI (ultra large-scale integration) : chip dengan lebih dari 1 juta komponen elektronik.