Mikrokontroler merupakan sebuah Integrated Circuit (IC) atau sirkuit terpadu yang dirancang untuk mengatur suatu operasi tertentu dalam sistem tertanam (embedded system). Komponen satu ini bisa dijumpai pada mesin kendaraan, perangkat medis, robot, pemancar radio bergerak, dan lain sebagainya.
Bagi masyarakat awam, mikrokontroler pasti merupakan satu hal yang asing dan jarang didengar. Untuk itu mari kupas tuntas apa itu mikrokontroler, apa saja fungsinya, bagaimana cara kerjanya, dan apa saja jenisnya. Simak selengkapnya pada penjabaran berikut ini.
Apa Itu Mikrokontroler?
Menurut pendapat dari para ahli, mikrokontroler adalah sebuah sistem komputasi yang terintegrasi untuk mengontrol suatu sistem elektronik. Sistem komputasi ini tersusun atas mikroprosesor, perangkat I/O, memori, dan komponen pendukung lainnya.
Secara umum, sistem komputasi pada mikrokontroler dikemas dalam sebuah chip. Sejarah penemuan sistem kontroler ini dimulai pada tahun 1970-an saat mikroprosesor 8008 diperkenalkan oleh perusahaan Intel.
Mikroprosesor sendiri merupakan sebuah chip tunggal yang mampu menjalankan fungsi-fungsi dasar dari komputer, seperti register, kontrol bus, dan Arithmetic Logic Unit (ALU). Sejak saat itu, mikrokontroler terus dikembangkan secara berkelanjutan.
Hingga saat ini sistem komputasi tersebut banyak diterapkan untuk berbagai aplikasi seperti robotika, otomasi, kontrol proses, dan perangkat elektronik portabel. Pengembangan sistem tersebut juga masih dikembangkan hingga saat ini.
Kendali pada mikrokontroler dipegang oleh prosesor yang juga sering disebut sebagai otaknya mikrokontroler. Prosesor tersebut tersedia dalam beberapa ukuran yang berbeda, yakni ukuran sederhana dan ukuran kompleks.
Untuk ukuran sederhana tersedia dalam 4 bit, 8 bit, dan 16 bit. Sedangkan ukuran kompleks tersedia dalam 32 bit dan 64 bit. Untuk keperluan penyimpanan atau memori biasa digunakan Random Access Memory (RAM), EPROM atau EEPROM, dan memori flash.
Apa Saja Fungsinya?
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, mikrokontroler merupakan komponen elektronik yang dipakai untuk mengendalikan suatu sistem elektronik. Sistem ini akan mengeksekusi instruksi atau perintah yang ditulis dalam bahasa pemrograman atau bahasa mesin.
Nah, sistem juga bisa dipakai untuk mengontrol perangkat-perangkat yang terhubung dengannya, misalnya seperti aktuator, sensor, dan lain-lain. Sistem ini akan mudah dijumpai dalam aplikasi kontrol proses, otomasi proses, perangkat elektronik portabel, dan perangkat telekomunikasi.
Begitupun, sistem kontroler ini biasa digunakan pada perangkat yang dikendalikan secara otomatis. Peran mikrokontroler pada hal tersebut antara lain:
- Sebagai alat pengatur waktu atau timer.
- Sebagai Analog to Digital Converter (ADC)
- Sebagai pembangkit osilasi
- Sebagai decoder dan encoder
- Sebagai counter atau penghitung
- Sebagai flip flop
Bagaimana Cara Kerjanya?
Mikrokontroler bekerja dengan mengendalikan perangkat elektronik yang terhubung dengannya dan menjalankan program yang telah dimuat ke dalam memori internalnya. Gambaran secara umum cara kerja sistem kontroler ini yaitu sebagai berikut.
- Sistem menerima masukan atau input dari perangkat eksternal melalui pin input.
- Input yang diterima akan diolah oleh sistem menggunakan program yang dimuat dalam memori internalnya.
- Sistem akan mengeksekusi instruksi yang diberikan sesuai dengan program yang dimuat.
- Sistem kemudian akan mengirimkan output ke perangkat eksternal melalui pin output.
- Sistem bisa mengendalikan berbagai macam perangkat elektronik seperti motor, relay, lampu dan sebagainya untuk aplikasi pada kontrol proses, robotika, otomasi, dan perangkat elektronik portabel.
Sistem ini dapat digunakan dalam dua cara yaitu embedded system dan dedicated system. Embedded system adalah kendali pengolah data yang tertanam pada sistem atau perangkat. Sedangkan dedicated system adalah pengendali sistem yang hanya dipakai untuk fungsi tertentu.
Pada dasarnya, cara kerja dari pengendali mikro hanya meliputi penerimaan sinyal, pengolahan data, dan menghasilkan sinyal output sesuai dengan program yang telah diatur. Umumnya sinyal input pengendali mikro berasal dari sensor yang merupakan informasi dari lingkungan.
Sedangkan sinyal output ditujukan pada aktuator sebagai respon yang bisa melakukan suatu tindakan ke lingkungan. Secara sederhana, pengendali mikro bisa diasumsikan sebagai otak dari suatu perangkat yang mempunyai kemampuan berinteraksi dengan lingkungan.
Jenis-Jenis Mikrokontroler
Mikrokontroler atau pengendali mikro tersedia dalam berbagai jenis yang bisa diaplikasikan pada perangkat elektronik sesuai kebutuhan. Contoh jenis pengendali mikro yang sering digunakan antara lain:
1. Pengendali mikro ARM
Jenis pengendali mikro ini dikembangkan oleh ARM Holdings. Jenis ini biasa digunakan untuk aplikasi pada perangkat elektronik portabel, proses otomasi, dan kontrol proses.
2. Pengendali mikro AVR
Pengendali mikro jenis AVR dikembangkan oleh Atmel Corporation dan biasa dipakai dalam aplikasi-aplikasi kontrol proses dan otomasi pada berbagai industri.
3. Pengendali mikro MSP430
Jenis pengendali mikro satu ini sering dipakai untuk aplikasi otomasi dan kontrol proses pada industri serta pada perangkat elektronik yang bersifat portabel. Untuk jenis ini dikembangkan oleh perusahaan Texas Instruments.
4. Pengendali mikro PIC
Sama seperti sebelumnya, pengendali mikro jenis PIC juga bisa diaplikasikan pada sistem otomasi, kontrol proses, dan peralatan elektronik portabel. Jenis yang ini dikembangkan oleh Microchip Technology.
5. Pengendali mikro STM32
Sesuai dengan namanya, pengendali mikro ini dikembangkan oleh STMicroelectronics. Penggunaan pengendali mikro jenis ini untuk aplikasi kontrol proses, otomasi proses, dan pelengkap komponen pada alat-alat elektronik portabel.
6. Pengendali mikro 8051
Untuk pengendali mikro 8051 dikembangkan oleh Intel Corporation. Bisa dipakai untuk aplikasi kontrol proses, otomasi, komunikasi dan perangkat telekomunikasi.
Beberapa pengendali mikro di atas hanya sebagian contoh dari banyaknya jenis yang tersedia. Masih ada pengendali mikro dengan banyak jenis lainnya yang memiliki fungsi aplikasi berbeda-beda.
Komponen Penyusun Mikrokontroler
Pengendali mikro terdiri atas susunan beragam komponen. Komponen penyusun utama pada sebuah pengendali mikro antara lain:
1. Central Processing Unit (CPU)
CPU merupakan komponen paling inti pada pengendali mikro yang bertanggung jawab dalam mengolah data dan eksekusi perintah yang masuk.
2. Memori penyimpanan
Memori dipakai untuk menyimpan program dan data-data dalam program. Nah, memori yang umum dipakai adalah Random Access Memory (RAM) dan Read Only Mmemory (ROM).
3. Timer atau Counter
Komponen ini sangat dibutuhkan dalam sistem yang dijalankan secara otomatis. Fungsi dari komponen ini adalah mengukur waktu dan menghitung jumlah sinyal yang masuk.
4. Input / Output (I/O) ports
Kegunaan komponen ini adalah menerima input dari perangkat eksternal dan mengirimkannya ke perangkat pemroses. Nantinya hasil pengolahan data akan dikirimkan output ke perangkat eksternal.
5. Analog to Digital Converter (ADC)
Fungsi ADC dalam pengendali mikro adalah mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital.
6. Real Time Clock (RTC)
Untuk memudahkan proses otomasi digunakanlah komponen ini. RTC memiliki tugas untuk menyimpan waktu dan tanggal saat proses dilakukan.
7. Pulse Width Modulation (PWM)
PWM bertanggung jawab untuk mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog, kebalikan dari fungsi ADC.
8. Watchdog Timer
Fungsi dari watchdog timer adalah mengawasi kinerja pengendali mikro dan mengambil tindakan apabila terjadi kesalahan.
Mikrokontroler merupakan perangkat yang sangat dibutuhkan oleh perangkat elektronik dan sistem kendali otomasi industri. Tanpa adanya sistem kontroler ini, program aplikasi baik pada perangkat elektronik atau otomasi industri tidak akan berjalan baik sebagaimana mestinya.
