APAKAH MIKROKONTROLER ITU?

Jika kita bicara tentang Mikrokontroler, maka tidak terlepas dengan pengertian atau definisi tentang Komputer itu sendiri, mengapa? Ada kesamaan-kesamaan antara Mikrokontroler dengan Komputer (atau Mikrokomputer), antara lain:

Sama-sama memiliki unit pengolah pusat atau yang lebih dikenal dengan CPU (Central Processing Unit);
CPU tersebut sama-sama menjalankan program dari suatu lokasi atau tempat, biasanya dari ROM (Read Only Memory) atau RAM (Random Access Memory);
Sama-sama memiliki ROM, hanya saja pada komputer digunakan untuk menyimpan program BIOS (Basic Input Outsput System), sedangkan pada Mikrokontroler (yang dikenal dengan Flash PEROM) digunakan untuk menyimpan program yang akan dijalankan Mikrokontroler yang bersangkutan (sering dinamakan sebagai firmware);
Sama-sama memiliki RAM yang digunakan untuk menyimpan data-data sementara atau yang lebih dikenal dengan variabel-variabel;
Sama-sama memiliki beberapa keluaran dan masukan yang digunakan untuk melakukan komunikasi timbal-balik dengan dunia luar.
Lantas apa yang membedakan antara Mikrokontroler dengan Komputer atau Mikrokomputer?

Begitu mungkin pertanyaan yang ada di benak kita, saat kita membaca beberapa daftar kesamaan yang sudah saya tuliskan tersebut. Sama sekali berbeda, itu jawaban yang saya berikan kepada Anda:

Mikrokontroler adalah versi mini dan untuk aplikasi khusus dari Mikrokomputer atau Komputer!
Berikut saya berikan kembali daftar kesamaan yang pernah ditulis sebelumnya dengan menekankan pada perbedaan antara Mikrokontroler dan Mikrokomputer:

CPU pada Mikrokomputer berada eksternal dalam suatu sistem, sampai saat ini kecepatan operasionalnya sudah mencapai tingkat lebih dari 2 GHz, sedangkan CPU pada Mikrokontroler berada internal dalam sebuah chip, kecepatan bekerja masih cukup rendah, dalam orde MHz (misalnya, 24 MHz, 40 MHz dan lain sebagainya). Kecepatan yang relatif rendah ini sudah mencukupi untuk aplikasi-aplikasi berbasis mikrokontroler;
Jika CPU pada mikrokomputer menjalankan program dalam ROM atau yang lebih dikenal dengan BIOS pada saat awal dihidupkan, kemudian mengambil atau menjalankan program yang tersimpan dalam hard disk. Sedangkan Mikrokontroler sejak awal menjalankan program yang tersimpan dalam ROM internal-nya (bisa berupa Mask ROM atau Flash PEROM). Sifat memori program ini non volatile, artinya tetap akan tersimpan walaupun tidak diberi catu daya;
RAM pada mikrokomputer bisa mencapai ukuran sekian MByte dan bisa di-upgrade ke ukuran yang lebih besar dan berlokasi di luar chip CPU-nya, sedangkan RAM pada Mikrokontroler ada di dalam chip mikrokontroler yang bersangkutan dan ukurannya sangat minim, misalnya 128 byte, 256 byte dan seterusnya dan ukuran yang relatif kecil inipun dirasa cukup untuk aplikasi-aplikasi mikrokontroler.
Keluaran dan masukan pada mikrokomputer jauh lebih kompleks dibandingkan dengan mikrokontroler, yang jauh lebih sederhana, selain itu, pada mikrokontroler tingkat akses keluaran dan masukan bisa dalam satuan per bit;
Jika diamati lebih lanjut, bisa dikatakan bahwa Mikrokomputer atau Komputer merupakan komputer serbaguna atau general purpose computer, bisa dimanfaatkan untuk berbagai macam aplikasi (atau perangkat lunak). Sedangkan Mikrokontroler adalah special purpose computer atau komputer untuk tujuan khusus, hanya satu macam aplikasi saja. Beberapa contoh aplikasi dan penjelasannya (khusus mikrokontroler Atmel AT89) bisa Anda dapatkan di buku Mikrokontroler saya.
Ciri khas mikrokontroler lainnya, antara lain:
‘Tertanam’ (atau embedded) dalam beberapa piranti (umumnya merupakan produk konsumen) atau yang dikenal dengan istilah embedded system atau embedded controller;
Terdedikasi untuk satu macam aplikasi saja (lihat contoh-contoh yang akan saya terangkan pada bagian berikutnya dan juga yang saya terangkan dalam buku Mikrokontroler);
Hanya membutuhkan daya yang rendah (low power) sekitar 50 mWatt (Anda bandingkan dengan komputer yang bisa mencapai 50 Watt lebih);
Memiliki beberapa keluaran maupun masukan yang terdedikasi, untuk tujuan atau fungsi-fungsi khusus;
Kecil dan relatif lebih murah (seri AT89 di pasaran serendah-rendahnya bisa mencapai Rp. 15.000,00 sedangkan Basic Stamp bisa mencapai Rp. 500.000,00);
Seringkali tahan-banting, terutama untuk aplikasi-aplikasi yang berhubungan dengan mesin atau otomotif atau militer.
APLIKASI MIKROKONTROLER
Pengukur Suhu Berbasis Mikrokontroler AT89C51

Alat ini digunakan untuk melakukan pemantauan suhu udara dengan 4 macam satuan suhu, Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin hanya dengan menekan sebuah tombol toggle. Mikrokontroler melakukan pengukuran suhu secara periodik menggunakan sensor/transduser suhu LM35, melakukan komputasi konversi dari tegangan ke satuan suhu yang diinginkan dan menampilkan hasilnya melalui LCD 2x16 karakter berbasis HD44780.



Alat Permainan TIC TAC TOE Berbasis Mikrokontroler PIC16F628
Permainan TIC TAC TOE atau yang lebih dikenal dengan tiga jadi diimplementasikan menggunakan mikrokontroler RISC PIC16F628. Permainan ini menjanjikan keasyikan tersendiri karena kita harus berusaha mengalahkan mikrokontroler itu sendiri, karena algoritma yang digunakan mengikut cara berpikir manusia yang bisa bermain strategi TIC TAC TOE. Hasilnya? Bisa saja mikro yang menang, Pemain yang menang atau Semuanya menang.



Robot Mobile Line Follower Berbasis Mikrokontroler AT89C2051
Intinya adalah bagaimana sebuah robot mobile bisa mengikuti jejak garis hitam di atas kertas putih (yang penting ada tingkat kontras yang menyolok antara jalur dengan latar belakang) menggunakan sensor infra merah yang diletakkan di bawah badan robot mobile. Mikrokontroler digunakan untuk membaca sensor yang di pasang (ada 4 pasang sensor) untuk kemudian memutuskan gerakan apa yang harus dilakukan, lurus, belok kiri, belok kanan, mundur sedikit dan lain-lain.



Penjelasan detil tentang teknik pengendalian robot mobile secara simulasi bisa Anda dapatkan pada buku Pengendalian Mobile Robot (Mobot) dengan MobotSIM 1.0.

Penampil LCD 2x16 dan Komunikasi Serial dengan BASIC Stamp
Alat ini digunakan sebagai prototipe penampil informasi melalui sebuah LCD 2x16 berbasis HD44780, informasi yang ditampilkan tersimpan dalam EEPROM Mikrokontroler BASIC Stamp yang bersangkutan. Informasi ini bisa diubah oleh pengguna melalui saluran komunikasi serial yang digunakan.



GPS-GSM Mobile Navigator (pemenang kontes Atmel)
Mikrokontroler yang digunakan adalah seri AVR dari Atmel yaitu AT908515. Alat ini digunakan untuk memantau kapal-kapal di pelabuhan, masing-masing kapal dilengkapi dengan alat GPS-GSM Mobile Navigator. Navigator pada masing-masing kapal menerima sinyal GPS dari satelit, kemudian menghitung informasi lokasi dan mengirimkannya ke pusat kontrol. Dengan informasi lokasi kapal, pusat kontrol akan menampilkan semua posisi kapal pada sebuah peta elektronik untuk memudahkan pemantauan dan pengontrolan rute-rute mereka. Selain kontrol tracking, pusat kontrol juga dapat memelihara komunikasi nirkabel dengan unit GPS untuk menyediakan layanan lain seperti alarm, kontrol status dan pembaharuan sistem.





CISC vs RISC...

Mikrokontroler yang beredar saat ini dibedakan menjadi dua macam, berdasarkan arsitekturnya:

Tipe CISC atau Complex Instruction Set Computing yang lebih kaya instruksi tetapi fasilitas internal secukupnya saja (seri AT89 memiliki 255 instruksi);
Tipe RISC atau Reduced Instruction Set Computing yang justru lebih kaya fasilitas internalnya tetapi jumlah instruksi secukupnya (seri PIC16F hanya ada sekitar 30-an instruksi).
Fasilitas internal yang saya maksudkan di sini antara lain: jumlah dan macam register internal, pewaktu dan/atau pencacah, ADC atau DAC, unit komparator, interupsi eksternal maupun internal dan lain sebagainya.

Yang mana sesuai dengan Anda? Sesuaikan dengan kebutuhan dan fitur-fitur yang ditawarkan oleh masing-masing mikrokontroler. Tidak ada ukuran secara pasti suatu jenis mikrokontroler lebih baik dibandingkan mikrokontroler lainnya.

BELAJAR MIKROKONTROLER ITU MUDAH...!

Sebenarnya, siapa saja sich yang perlu belajar Mikrokontroler? Apakah hanya monopoli rekan-rekan di ELINS (Elektronika & Instrumentasi) atau Teknik Elektro saja? Tidak, sama sekali tidak. Beberapa pembaca buku saya “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55: Teori dan Praktek” berasal dari (berdasar email yang masuk dari seluruh Indonesia):

Para peminat atau hobis dengan berbagai latar belakang pendidikan;
Pelajar SMA dan STM, bahkan tidak menutup kemungkinan pelajar SMP-pun berhak mendapatkan ilmu mikrokontroler, jika mereka berminat;
Mahasiswa teknik (khususnya Elektro, Industri dan Fisika), MIPA (khususnya ELINS dan Ilmu Komputer) maupun dari beberapa disiplin ilmu lainnya.
Kenapa mudah? Karena modalnya (1) Tekad dan (2) Menguasai atau minimal memahami logika dan algoritma. Hal ini disebabkan pemrograman mikrokontroler banyak membutuhkan cara berpikir yang logis dan terstruktur.

Untuk pemula saya sarankan menggunakan BASIC Stamp, karena banyak kemudahan yang ditawarkan, mulai dari pembuatan rangkaian aplikasi hingga pemrogramannya. Lantas sarana belajar apa saja yang perlu disiapkan?

Buku-buku Mikrokontroler yang mudah dipahami, tidak hanya menggunakan bahasa yang Anda pahami (Indonesia) tetapi dituliskan atau disampaikan dengan cara yang relatif mudah dipahami;
Perangkat lunak kompiler atau cross assembler yang berkaitan dengan mikrokontroler yang dipelajari. Ini digunakan untuk mengubah program kita menjadi siap untuk dieksekusi atau dijalankan oleh mikrokontroler yang bersangkutan. Bagaimana cara mendapatkan kompiler tersebut? Download saja dari website mikrokontroler yang bersangkutan (biasanya mereka menyediakan secara gratis, untuk produk Atmel, Microchip dan BASIC Stamp);
Penting juga untuk menyediakan sebuah perangkat lunak lengkap yang bisa melakukan penggambaran rangkaian dan simulasi program mikrokontroler secara internal maupun visual secara real-time.
Perlu juga membuat rangkaian pemrogram (donwloader) atau papan pengembang atau langsung rangkaian aplikasi untuk melihat langsung hasil pemrograman mikrokontroler yang dilakukan.
Adakah perangkat lunak yang bisa untuk melakukan simulasi secara internal maupun visual? Tentu saja ada, hanya saja komersil dan harganya mahal sekali. Akan saya jelaskan pada pasal-pasal berikutnya…

MIKROKONTROLER ATMEL AT89

Merupakan produk populer di Indonesia, murah-meriah:

Terdapat berbagai macam jenis atau varian, AT89C dan AT89S (beberapa produk AT89C dikatakan sebagai not recommended for new design, karena sudah digantikan dengan varian baru yang lebih baik yaitu seri AT89S);
Harganya relatif murah dan terjangkau – selera bos harga anak kost sekitar Rp. 15.000,00 hingga Rp. 50.000,00 - data tahun 2005);
Perbandingan fitur menunjukkan adanya beberapa perbedaan antar varian AT89, mulai dari ukuran Flash PEROM, ada tidaknya komparator, jumlah port, kecepatan operasional, dekoder MP3 dan lain sebagainya.
Sarana belajar pemrograman Mikrokontroler AT89:

Menggunakan perangkat lunak terpadu atau IDE (Integrated Development Environment), misalnya MIDE Studio for MCS-51 dari Innovative Experiment, Thailand yang bisa juga Anda download dari website buku Mikrokontroler saya. Perangkat lunak ini sudah terpadu dengan dua macam kompiler, yaitu ASEM-51 untuk penulisan program dalam Bahasa Assembly dan SDCC untuk Bahasa C;
Rekomendasi buku bacaan untuk pembelajaran yang relatif mudah dipahami: Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55: Teori dan Praktek, Edisi 2 oleh Agfianto Eko Putra (Best Seller);
Membuat sendiri S52 (berbasis AT89S52 atau AT89S8252) Learning Board, sebuah rangkaian downloader sekaligus papan pengembang untuk berbagai macam aplikasi, lihat gambar rangkaian berikut...


Beberapa pemrogram yang saya sarankan, selain S52 Learning Board:
ISP Flash Programmer V3.0, bisa Anda dapatkan informasinya disini;
Cheap Loader Cable for ASIM’s ISP for 89S51;
AT89 ISP Programmer Cable;
Atmel 89 Series Device Programmer;
Gunakan simulator gratis seperti TopView Simulator atau Dscope-51 atau menggunakan simulator komersial (yang sangat mahal), Proteus VSM 6.7 sp3 (versi evaluasi atau demo bisa didownload dari http://www.labcenter.co.uk).
MIKROKONTROLER MICROCHIP PIC16F

Produk mikrokontroler ini masuk dalam jenis RISC yang diproduksi oleh Microhip. Dan jangan kaget jika jumlah instruksi-nya hanya sekitar 30-an. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan:

Mulai populer di Indonesia dan sudah bermunculan buku-buku berbahasa Indonesia yang mengupas PIC16 dan aplikasi-aplikasinya. Fitur-fitur antara lain:
Menggunakan Arsitektur Harvard;
Long word instructions;
Single word instructions;
Instruction Pipelining;
Termasuk tipe RISC;
Rangkaian pemrogram yang mudah dibuat, terutama yang berbasis rangkaian atau ide dari JDM (tanpa catu daya eksternal, mengambil langsung dari port serial komputer). Perangkat lunak pemrogramannya bisa menggunakan IC-prog yang bisa didownload dari http://www.ic-prog.com.
Menggunakan perangkat lunak terpadu yang bisa didownload dari internet, yaitu MPLAB 5.62 yang merupakan jenis IDE. Untuk simulasi bisa digunakan PIC Simulator IDE 5.22 yang komersil, atau menggunakan perangkat lunak terpadu uDEV dengan dukungan bahasa Assembly dan JAL – Just Another Language atau Virtual Breadboard.
Atau menggunakan Proteus VSM 6.7 SP3, perangkat lunak ini mendukung simulasi berbagai macam mikrokontroler, yaitu: MCS-51 dan kompatibelnya (Atmel AT89 dan Philips), beberapa mikrokontroler Motorola (termasuk 68HC11 dan lain-lain), Microchip PIC (termasuk PIC12 maupun PIC16) serta BASIC Stamp (semua seri).
MIKROKONTROLER BASIC STAMP

Mikrokontroler ini sangat cocok untuk mereka yang baru memulai atau baru belajar mikrokontroler. Hal ini dikarenakan selain kemudahan membuat rangkaian aplikasinya, pemrogramannya menggunakan bahasa tingkat tinggi, yaitu Bahasa PBASIC yang mudah dipelajari.



Namun kemudahan-kemudahan tersebut harus ditebus dengan harga yang cukup mahal, untuk Parallax BASIC Stamp sekitar 400 – 600 ribu rupiah, sedangkan yang produksi Thailand (dengan nama i-Stamp) harganya sekitar 300 – 325 ribu rupiah.
Untuk sarana belajar, Parallax sudah menyediakan paket Stamp in Class mulai dari paket ekonomis hingga paket lengkap sampai tingkat aplikasi robotika dengan buku-bukunya yang bisa didownload secara gratis dari Internet. Untuk permulaan, saya sarankan membaca atau mempraktekkan:

What’s Microcontroller (versi 2.1) yang bisa langsung didownload dari website Parallax (http://www.parallax.com);
Yang lengkap, gunakan Stamp Works (versi 2.1), yang dilengkapi dengan buku dan berkas-berkas percobaan dalam format Proteus VSM, misalnya sebagaimana gambar berikut...